高分子材料科学基础课件.ppt

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1、聚合反应(回顾)合成高分子化合物的反应按其聚合反应机理可分成两大类：一、连锁聚合反应自由基聚合反应阴离子聚合反应阳离子聚合反应络合催化聚合反应聚合反应逐步缩聚（按热力学特征分）逐步加聚二、逐步聚合反应平衡缩聚不平衡缩聚线型缩聚体型缩聚氧化脱氢缩聚自由基缩聚环化缩聚聚加成聚合反应Diels-Alder反应（成环聚合）开环聚合聚合反应特性连锁聚合反应逐步聚合反应单体转化率与反应时间的关系聚合物分子量与反应时间的关系逐步聚合反应与连锁反应的比较时间转化率%单体随时间逐渐消失时间转化率%单体很快消失，与时间关系不大时间分子量大分子迅速形成，不随时间而变时间分子量

2、大分子逐渐形成，分子量随时间增大聚合反应特性连锁聚合反应逐步聚合反应基元反应及增长速率引发、增长、终止等基元反应的速率与机理截然不同增长反应活化能小，增长速率极快（以秒计）无所谓引发、增长、终止等基元反应反应活化能较高形成大分子的速率慢（以小时计）热效应与反应平衡反应热效应大焦/摩尔在一般温度下为不可逆反应反应热效应小焦/摩尔在一般温度下为可逆反应聚合实施方法本体聚合溶液聚合悬浮聚合乳液聚合配方主要成分单体引发剂单体引发剂溶液单体引发剂水分散剂单体水溶性引发剂水分散剂聚合场所本体内溶液内液滴内胶束或乳液粒内聚合机理遵循自由基聚合一般机理，提高速率的因素往

3、往使分子量降低。伴有向溶剂的链转移反应，一般分子量较低、速率也较低。与本体聚合相同能同时提高聚合速率和分子量。四中聚合实施方法的比较本体聚合溶液聚合悬浮聚合乳液聚合生产特征热不易散出，间歇生产（有些也可以连续生产）设备简单，宜制板材和型材。散热容易，可连续生产。不宜制成干燥粉状或粒状树脂。散热容易，间歇生产、须有分离、洗剂、干燥等工序。散热容易，可连续生产、制成固体树脂时，需经凝聚、洗剂、干燥等工序。产品特征聚合物纯净，生产透明浅色制品，分子量分布较宽。一般聚合物溶液直接使用。比较纯净，可能留有少量分散剂。留有少量乳化剂和其他助剂。6.功能高分子材料基础

4、现代文明的三大支柱：能源、信息、材料日本21世纪高新材料：纳米材料、功能高分子通用高分子：结构材料、纤维、橡胶（利用其机械与加工性能、化学稳定性代替代替金属材料和天然材料，三大类合成材料发展迅猛）功能高分子的应用如：涂料、胶粘剂、减水剂、离子交换树脂、高分子催化剂、反应型低聚物、高分子药物、仿生高分子、液晶材料等。（功能材料：单独/复合型）高分子合成材料的应用(互动)：提高性能、发展功能功能高分子材料的发展历程1935年：酚醛树脂系列离子交换树脂的合成1950S：离子交换树脂、螯合树脂、高分子分离膜（吸附分离功能材料）；高分子负载催化剂1960S-197

5、0S：光电活性材料（导电高分子、感光高分子）、生物医学高分子（如抗凝血高分子材料、医用硅橡胶等）、吸附树脂、吸附性碳纤微1980S——：与信息相关的功能高分子（高分子液晶、感光高分子、非线性高分子材料、电致发光高分子材料等）以及与生命科学相关的功能高分子材料（生物吸收性高分子材料、环境敏感高分子材料、药物控制释放高分子材料）6.功能高分子材料基础（举例）如感光性高分子：1、在印刷工业中：感光树脂印刷板可以代替铅字排版，实现全自动化操作2、在微电子工业中：大规模集成电路的各种光刻胶、电子束胶3、在涂料行业中：竹、木地板、板式家具光固化涂料(——水性涂料——

6、溶剂性涂料）6.功能高分子材料基础（举例）如苯并环丁烯(BCB)树脂：课题组（取代传统的封装材料如聚酰亚胺、聚苯酚甲醛、还氧树脂）BCB树脂的应用：大规模集成电路多芯模块(MCM)微电机系统(MEMS)液晶显示器(LCD)封装高分子薄膜导波器生物相容的微流体通道的神经植入器件BCB树脂构筑的多层网状电路板逻辑组件（logicpackage）的外观BCB树脂作层间介电薄膜PI.BCB微电机系统：构筑的双层围绕线圈固化温度低、优异的潮湿性能、绝缘性好、透光性好IBM和COMPAQ电脑液晶显示器的封装已经全部苯并环丁烯树脂作为有机钝化层和封装材料BCB树脂优异

7、的综合性能及其低的光损失使其在高分子薄膜导波器方面有着潜在应用神经植入微电子器件医疗微系统中的快速湿度感应器6.功能高分子材料基础1．影响功能高分子材料“功能性”的结构因素结构决定性能，功能高分子材料之所以有许多独具特色的性能，主要与其结构因素有关。Ａ、骨架的性质，如润湿性、溶胀性，骨架的邻位效应等；Ｂ、在分子中起到特殊关键作用的官能团的性质。6.功能高分子材料基础功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高分子材料的制备主要有以下三种基本类型：①是功能性小分子固定在骨架材料上；②是大分子材料的功能化；③是

8、已有的功能高分子材料的功能扩展。一些新方法的发展与使用加快了新品种的开发和质量的