高分子材料基礎(chǔ)第一二章

1、高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章1 主講:陳綺麗 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章2 材料加工原理（高分子材料加工部分）材料加工原理（高分子材料加工部分） 1.1.材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ) 劉智恩主編劉智恩主編 西北工業(yè)大學(xué)西北工業(yè)大學(xué) 2.5 2.5 分子相分子相 3.5 3.5 陶瓷、聚合物的凝固陶瓷、聚合物的凝固 6.6 6.6 聚合物的變形聚合物的變形 2.2.材料加工原理材料加工原理 第五章第五章 高分子材料加工原理高分子材料加工原理 3.3.高分子材料基礎(chǔ)高分子材料基礎(chǔ) 張留成張留成 瞿雄偉瞿雄偉 丁會利編著丁會利編著 化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心 第一章，第二章第一章

2、，第二章2.12.1，第三章，第四章，第三章，第四章4.14.1 4.4.高分子材料流變學(xué)高分子材料流變學(xué) 吳其曄吳其曄 巫靜安巫靜安 高等教育出版社高等教育出版社 第一章，第一章，2.42.4，2.52.5，2.62.6，第五章；，第五章；6.26.2，7.27.2；8.18.1，9.19.1；9.29.2 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章3 高分子材料基礎(chǔ)高分子材料基礎(chǔ) 張留成張留成 瞿雄偉瞿雄偉 丁會利編著丁會利編著 化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心 第一章第一章 材料科學(xué)概述材料科學(xué)概述 第二章第二章 高分子材料的制備反應(yīng)高分子材料的制備反應(yīng) 2.12.1高分子與高分子材

3、料高分子與高分子材料（復(fù)印（復(fù)印P26-30P26-30） 第三章第三章 高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能 3.1 3.1 聚合物結(jié)構(gòu)聚合物結(jié)構(gòu)（復(fù)?。◤?fù)印P94-110P94-110） 第四章第四章 通用高分子材料通用高分子材料 4.1 4.1 塑料塑料 （復(fù)?。◤?fù)印P160-186P160-186） 高分子材料流變學(xué)（借用）高分子材料流變學(xué)（借用） 吳其曄吳其曄 巫靜安巫靜安 高等教育出版社高等教育出版社 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章4 高分子材料流變學(xué)高分子材料流變學(xué) 吳其曄吳其曄 巫靜安巫靜安 編編 高等教育出版社高等教育出版社 第一章：緒論第一章：緒論 （P1-14P1-1

4、4） 第二章第二章 基本物理量和高分子液體的基本流變性質(zhì)基本物理量和高分子液體的基本流變性質(zhì)（P36-65P36-65） 備注：第二章可以只復(fù)?。▊渥ⅲ旱诙驴梢灾粡?fù)?。≒36-39P36-39）或（）或（P36-65P36-65） 4.4.非牛頓流體的分類非牛頓流體的分類 （P36-39P36-39） 5.5.關(guān)于剪切粘度的深入討論關(guān)于剪切粘度的深入討論 第五章第五章 輸送過程的基本方程及基本流動形式輸送過程的基本方程及基本流動形式（P158-172P158-172） 第七章第七章 高分子材料典型加工過程的流變分析高分子材料典型加工過程的流變分析 2.2.擠出過程擠出過程 （P222-232

5、P222-232） 第八章第八章 注塑成型過程及注塑模具計算機(jī)輔助設(shè)計中的流變學(xué)問題注塑成型過程及注塑模具計算機(jī)輔助設(shè)計中的流變學(xué)問題 1 1注塑成型過程的流變分析（注塑成型過程的流變分析（P255-262P255-262） 第九章第九章 高分子熔體流動不穩(wěn)定性及滑壁現(xiàn)象高分子熔體流動不穩(wěn)定性及滑壁現(xiàn)象 1.1.擠出成型過程中的熔體破裂行為擠出成型過程中的熔體破裂行為 （P286-292P286-292） 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章5 第一章第一章 材料科學(xué)概論材料科學(xué)概論 1.1 1.1 材料與材料科學(xué)材料與材料科學(xué) 1.2 1.2 材料結(jié)構(gòu)簡述材料結(jié)構(gòu)簡述 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章6 1

6、.1 1.1 材料與材料科學(xué)材料與材料科學(xué) 1.1.1 1.1.1 材料及材料化過程材料及材料化過程( (材料工藝過程材料工藝過程) ) 材料材料具有具有滿足指定工作條件下使用要求滿足指定工作條件下使用要求的的形態(tài)和物理性狀形態(tài)和物理性狀的物的物 質(zhì)稱為材料。質(zhì)稱為材料。 材料總是和一定的用場相聯(lián)系。材料總是和一定的用場相聯(lián)系。材料可由一種物質(zhì)或若干種物質(zhì)構(gòu)材料可由一種物質(zhì)或若干種物質(zhì)構(gòu) 成。成。同一種物質(zhì)，由于制備方法或加工方法的不同，可成為用同一種物質(zhì)，由于制備方法或加工方法的不同，可成為用 場各異的不同類型的材料。場各異的不同類型的材料。 例如：聚丙烯例如：聚丙烯聚合反應(yīng)聚合反應(yīng) 聚丙烯

7、塑料聚丙烯塑料 紡絲加工紡絲加工 腈綸腈綸 （聚酯纖維（聚酯纖維滌綸，聚酰胺纖維滌綸，聚酰胺纖維錦綸）錦綸） 材料是物質(zhì)，但不是所有的物質(zhì)都是材料材料是物質(zhì)，但不是所有的物質(zhì)都是材料，如燃料、化學(xué)原料、工業(yè)化學(xué)如燃料、化學(xué)原料、工業(yè)化學(xué) 品、食品和藥品，一般都不算材料，金屬、陶瓷、聚合物、玻璃、木材、石頭、品、食品和藥品，一般都不算材料，金屬、陶瓷、聚合物、玻璃、木材、石頭、 半導(dǎo)體等都是材料。半導(dǎo)體等都是材料。 由化學(xué)物質(zhì)或原料轉(zhuǎn)變成適應(yīng)于一定用場的材料，其轉(zhuǎn)變過程稱為由化學(xué)物質(zhì)或原料轉(zhuǎn)變成適應(yīng)于一定用場的材料，其轉(zhuǎn)變過程稱為 材料化過程材料化過程或或材料工藝過程材料工藝過程。 高分子材料基

8、礎(chǔ) 第一、二章7 1.1.2 1.1.2 材料的類別材料的類別 材料分類 化學(xué)組成分類狀態(tài)分類 作用分類 金屬材料無機(jī)材料有機(jī)材料氣態(tài)液態(tài)固態(tài) 單晶材料多晶材料非晶材料復(fù)合材料 使用領(lǐng)域 結(jié)構(gòu)材料功能材料建筑材料耐火材料研磨材料電子材料耐蝕材料醫(yī)用材料 黑色金屬有色金屬 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章8 金屬材料金屬材料 黑色金屬黑色金屬主要以鐵主要以鐵碳為基的合金，包括碳鋼、合金鋼、不銹鋼、碳為基的合金，包括碳鋼、合金鋼、不銹鋼、 鑄鐵。鋼的性能主要由滲碳體的數(shù)量、尺寸、形狀鑄鐵。鋼的性能主要由滲碳體的數(shù)量、尺寸、形狀 及分布決定的。及分布決定的。 有色金屬有色金屬除鐵之外除鐵之外的純金屬或以其

9、為基的合金。的純金屬或以其為基的合金。 如鋁合如鋁合 金、銅合金、鎂合金、鈦合金等金、銅合金、鎂合金、鈦合金等 無機(jī)材料無機(jī)材料是由無機(jī)化合物構(gòu)成的材料，其中包括如鍺、硅、碳之類的單質(zhì)所構(gòu)成的料。是由無機(jī)化合物構(gòu)成的材料，其中包括如鍺、硅、碳之類的單質(zhì)所構(gòu)成的料。 有機(jī)材料有機(jī)材料（高分子材料）（高分子材料）是由脂肪族和芳香族的是由脂肪族和芳香族的C CC C 共價鍵為基本結(jié)構(gòu)的高分子構(gòu)成的，共價鍵為基本結(jié)構(gòu)的高分子構(gòu)成的， 也也 稱為有機(jī)材料。高分子材料可分為天然有機(jī)材料和人工合成有機(jī)材料。稱為有機(jī)材料。高分子材料可分為天然有機(jī)材料和人工合成有機(jī)材料。 復(fù)合材料復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理

10、和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ńM合起是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ńM合起 來，而得到的具有復(fù)合效應(yīng)的多相固體材料稱之為來，而得到的具有復(fù)合效應(yīng)的多相固體材料稱之為復(fù)合材料復(fù)合材料。 復(fù)合效應(yīng)復(fù)合效應(yīng)是指通過復(fù)合所得的產(chǎn)物性能優(yōu)于組成它的材料或具有新的性能特點。是指通過復(fù)合所得的產(chǎn)物性能優(yōu)于組成它的材料或具有新的性能特點。 如玻璃纖維增強(qiáng)塑料、鋼筋混凝土等。如玻璃纖維增強(qiáng)塑料、鋼筋混凝土等。 根據(jù)構(gòu)成原料在復(fù)合材料中的形態(tài)，可分成基體材料和分散材料。根據(jù)構(gòu)成原料在復(fù)合材料中的形態(tài)，可分成基體材料和分散材料。 1.1.2 1.1.2 材料的類別材料的類別 高分

11、子材料基礎(chǔ) 第一、二章9 1.1.3 1.1.3 材料科學(xué)的范疇及任務(wù)材料科學(xué)的范疇及任務(wù) 材料科學(xué)是一門以材料為研究對象，介于基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科材料科學(xué)是一門以材料為研究對象，介于基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科 學(xué)之間的學(xué)之間的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)。 其研究內(nèi)容：其研究內(nèi)容： 1 1、從化學(xué)的角度出發(fā)，研究材料的化學(xué)組成、鍵性、結(jié)構(gòu)與性、從化學(xué)的角度出發(fā)，研究材料的化學(xué)組成、鍵性、結(jié)構(gòu)與性 能的關(guān)系規(guī)律；能的關(guān)系規(guī)律； 2 2、從物理學(xué)角度出發(fā)，闡述材料的組成原子、分子及其運(yùn)動狀、從物理學(xué)角度出發(fā)，闡述材料的組成原子、分子及其運(yùn)動狀 態(tài)與各種物性之間的關(guān)系。態(tài)與各種物性之間的關(guān)系。 在此基礎(chǔ)上為材料的合

12、成、加工工藝及應(yīng)用提出科學(xué)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上為材料的合成、加工工藝及應(yīng)用提出科學(xué)依據(jù)。 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章10 1.2.3 非晶體結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)非晶體結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu) 原子排列 無序排列 短程有序而長程無序 長程有序 材料一般以固體狀態(tài)使用。材料一般以固體狀態(tài)使用。 按固體中原子排列的有序按固體中原子排列的有序 程度，程度，固體固體有有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、 結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)。 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)：非晶態(tài)結(jié)構(gòu)：原子排列近程原子排列近程 有序而長程無序的結(jié)構(gòu)。有序而長程無序的結(jié)構(gòu)。 晶態(tài)結(jié)構(gòu)：晶態(tài)結(jié)構(gòu)：原子在三維空間原子在三維空間 呈周期性的無限有序排列結(jié)構(gòu)。呈周期性的無限有序排列結(jié)構(gòu)。 高分子

13、材料基礎(chǔ) 第一、二章11 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章12 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章13 晶體結(jié)構(gòu)與非晶體結(jié)構(gòu)的不同點晶體結(jié)構(gòu)與非晶體結(jié)構(gòu)的不同點 相關(guān)性質(zhì)相關(guān)性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)非晶體結(jié)構(gòu)非晶體結(jié)構(gòu) （無定型結(jié)構(gòu)） （玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)） 構(gòu)成物質(zhì)的微粒構(gòu)成物質(zhì)的微粒 （離子、原子、分子）（離子、原子、分子） 排列有規(guī)則排列有規(guī)則不規(guī)則排列不規(guī)則排列 熔點熔點有固定熔點有固定熔點無固定熔點無固定熔點 某些物理性能某些物理性能各向異性各向異性各向同性各向同性 （塑性變形較大，導(dǎo)熱（塑性變形較大，導(dǎo)熱 率和熱膨脹性較小）率和熱膨脹性較?。?高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章14 1.3 材料性能的材料性能的 材

14、料的性能材料的性能 特征性能特征性能功能物性功能物性 熱學(xué)性能熱學(xué)性能 力學(xué)性能力學(xué)性能 電學(xué)性能電學(xué)性能 磁學(xué)性能磁學(xué)性能 光學(xué)性能光學(xué)性能 化學(xué)性能化學(xué)性能 熱熱- -電轉(zhuǎn)換性能電轉(zhuǎn)換性能 光光- -熱轉(zhuǎn)換性能熱轉(zhuǎn)換性能 光光- -電轉(zhuǎn)換性能電轉(zhuǎn)換性能 力力- -電轉(zhuǎn)換性能電轉(zhuǎn)換性能 磁磁- -光轉(zhuǎn)換性能光轉(zhuǎn)換性能 電電- -光轉(zhuǎn)換性能光轉(zhuǎn)換性能 聲聲- -光轉(zhuǎn)換性能光轉(zhuǎn)換性能 高分子材料工藝過程 材料的制備工藝過程材料加工工藝過程 注射工藝擠出工藝壓縮成型聚合工藝 縮聚工藝吹塑成型壓延加工紡絲工藝 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章15 1.4 材料工藝及其與結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系 高分子材料基礎(chǔ) 第

15、一、二章16 第第2 2章章 高分子材料的制備反應(yīng)高分子材料的制備反應(yīng) 2.1 2.1 高分子與高分子材料高分子與高分子材料 2.1.1 2.1.1 基本概念基本概念 2.1.2 2.1.2 命名命名 2.1.3 2.1.3 分類分類 2.1.4 2.1.4 高分子材料的組成和成型加工高分子材料的組成和成型加工 2.1.5 2.1.5 聚合反映聚合反映 2.2 2.2 連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng) 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章17 2.1.1 2.1.1 基本概念基本概念 高分子化合物常簡稱高分子，高分子化合物常簡稱高分子，是由成百上千個原子組成的大分子構(gòu)成的。大分是由成百上千個原子組成的大分子構(gòu)成

16、的。大分 子是由一種或多種小分子通過子是由一種或多種小分子通過主價鍵主價鍵一個接一個地連接而成的一個接一個地連接而成的鏈狀或網(wǎng)狀分子鏈狀或網(wǎng)狀分子。一般一般 分子量在分子量在1000010000以上者常稱為高分子化合物（亦稱聚合物）以上者常稱為高分子化合物（亦稱聚合物）。 例聚氯乙烯大分子是由氯乙烯例聚氯乙烯大分子是由氯乙烯結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成的而成的 CH2 CH CH2CH CH2 CH Cl Cl Cl 為方便起見，可縮寫成為方便起見，可縮寫成 -(-CH2 CH-)n- Cl CH2CH 是是結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元，也是重復(fù)結(jié)構(gòu)單元（簡稱重復(fù)單元）亦也是重復(fù)結(jié)構(gòu)單元（簡稱重復(fù)

17、單元）亦鏈節(jié)鏈節(jié)。 Cl 形成結(jié)構(gòu)單元的分子稱作形成結(jié)構(gòu)單元的分子稱作單體單體，n n表示重復(fù)單元數(shù)，又稱表示重復(fù)單元數(shù)，又稱聚合度聚合度，它是衡量分子量，它是衡量分子量 大小的一個指標(biāo)。大小的一個指標(biāo)。 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章18 高聚物的基本特性高聚物的基本特性 1.1.相對分子量很大相對分子量很大，一般在一萬以上甚至更高。，一般在一萬以上甚至更高。 2.2.合成高聚物的合成高聚物的化學(xué)組成比較簡單化學(xué)組成比較簡單，分子結(jié)構(gòu)有規(guī)律性分子結(jié)構(gòu)有規(guī)律性。 3.3.合成聚合物的合成聚合物的分子形態(tài)是多種多樣分子形態(tài)是多種多樣的。的。 4.4.一般高分子化合物實際上是由一般高分子化合物實際上是

18、由相對分子質(zhì)量大小不等相對分子質(zhì)量大小不等的的同同 系物組成的混合物系物組成的混合物，其相對分子質(zhì)量只具有統(tǒng)計平均的意，其相對分子質(zhì)量只具有統(tǒng)計平均的意 義。義。 5.5.由于高分子化合物由于高分子化合物相對分子質(zhì)量很大相對分子質(zhì)量很大，因而，因而具有與低分子具有與低分子 同系物同系物完全不同的物理性能完全不同的物理性能。 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章19 聚合物 高分子化合物一般又稱高分子化合物一般又稱聚合物聚合物，包括，包括高聚物和低聚物高聚物和低聚物。 高聚物高聚物它是由大分子構(gòu)成，構(gòu)成大分子的重復(fù)單元很多，增減幾個單元并不影響其物理它是由大分子構(gòu)成，構(gòu)成大分子的重復(fù)單元很多，增減幾個單元

19、并不影響其物理 性能，一般稱此種聚合物為高聚物。性能，一般稱此種聚合物為高聚物。 低聚物低聚物構(gòu)成大分子的結(jié)構(gòu)單元較少，增減幾個單元對聚合物的物理性能有明顯的影響，構(gòu)成大分子的結(jié)構(gòu)單元較少，增減幾個單元對聚合物的物理性能有明顯的影響， 則成為低聚物。則成為低聚物。 均聚物均聚物由一種單體聚合而成的聚合物稱均聚物。如聚乙烯、聚氯乙烯等；由一種單體聚合而成的聚合物稱均聚物。如聚乙烯、聚氯乙烯等； 共聚物共聚物由兩種或兩種以上單體共聚而成的聚合物稱共聚物。如聚丙烯有均聚由兩種或兩種以上單體共聚而成的聚合物稱共聚物。如聚丙烯有均聚PPPP和共聚和共聚PPPP， 共聚共聚PPPP由丙烯單體加入少量由丙烯

20、單體加入少量PEPE單體共聚而成，具有較高的抗沖擊強(qiáng)度。單體共聚而成，具有較高的抗沖擊強(qiáng)度。 例如：例如： 氯乙烯氯乙烯 + + 醋酸乙烯醋酸乙烯 共聚共聚 氯乙烯氯乙烯- -醋酸乙烯共聚物醋酸乙烯共聚物 -(-CH2 CHCH2 CH -)n- Cl OCOCH3 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章20 2.1.2 命名命名 化學(xué)名稱化學(xué)名稱: :根據(jù)大分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)而確定的名稱根據(jù)大分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)而確定的名稱。 1 1、以單體或假想單體名稱為基礎(chǔ)，前面冠以、以單體或假想單體名稱為基礎(chǔ)，前面冠以“聚聚”字字，就成為聚合物的名，就成為聚合物的名 稱稱 如：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲

21、酯如：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯 2 2、重要的雜鏈聚合物、重要的雜鏈聚合物，通常采用化學(xué)分類名稱，它是以該材料中所有品種，通常采用化學(xué)分類名稱，它是以該材料中所有品種 所共有的特征化學(xué)單元為基礎(chǔ)的。所共有的特征化學(xué)單元為基礎(chǔ)的。 如如: :苯酚和甲醛苯酚和甲醛的反應(yīng)產(chǎn)物稱為的反應(yīng)產(chǎn)物稱為酚醛樹脂酚醛樹脂 3 3、合成橡膠一般是共聚物、合成橡膠一般是共聚物，常，常從共聚單體中各取一字從共聚單體中各取一字，后附，后附“橡膠橡膠”， 如：丁二烯、苯乙烯如：丁二烯、苯乙烯 共聚共聚 丁苯橡膠；丁苯橡膠； 乙烯、丙烯乙烯、丙烯 共聚共聚 乙丙橡膠乙丙橡膠 聚合物的三組獨(dú)立名稱聚合物的

22、三組獨(dú)立名稱 化學(xué)名稱化學(xué)名稱 保護(hù)商品名稱保護(hù)商品名稱 專利商標(biāo)名稱專利商標(biāo)名稱 習(xí)慣名稱習(xí)慣名稱 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章21 2.1.2 命名命名 商品名稱商品名稱（專利名稱）（專利名稱）是由材料制造商命名的，突出所指是由材料制造商命名的，突出所指 的是商品或品種，一般是按商號章程設(shè)計。的是商品或品種，一般是按商號章程設(shè)計。 習(xí)慣名稱習(xí)慣名稱是人們沿用已久的習(xí)慣叫法。是人們沿用已久的習(xí)慣叫法。 如：聚酰胺類如：聚酰胺類稱：尼龍稱：尼龍 聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯稱：滌綸稱：滌綸 聚合物聚合物縮寫縮寫聚合物聚合物縮寫縮寫聚合物聚合物縮寫縮寫 丙烯腈丙烯腈- -丁二丁二 烯烯

23、- -苯乙烯苯乙烯 共聚物共聚物 ABSABS 聚氯乙烯聚氯乙烯 PVCPVC 聚丙烯聚丙烯 PPPP 聚酰胺聚酰胺 PAPA 聚乙烯聚乙烯 PEPE 聚苯乙烯聚苯乙烯 PSPS 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章22 2.1.3 2.1.3 分類分類 2.1.3.1 2.1.3.1 按大分子鏈結(jié)構(gòu)分類按大分子鏈結(jié)構(gòu)分類 碳鏈聚合物：碳鏈聚合物：是指是指大分子鏈大分子鏈完全由碳原子完全由碳原子組成。組成。 例：聚乙烯例：聚乙烯 CHCH2 2CHCH2 2 聚丙烯聚丙烯 CHCH2 2CHCH CH CH3 3 雜鏈聚合物：雜鏈聚合物：是指大分子鏈中是指大分子鏈中除碳原子外除碳原子外，還有，還有氧、氮

24、、硫氧、氮、硫等雜質(zhì)。等雜質(zhì)。 例：例： 聚甲醛聚甲醛 O CHO CH2 2 尼龍尼龍6 NH (CH6 NH (CH2 2) )5 5 CO CO 元素有機(jī)聚合物：元素有機(jī)聚合物：是指大分子是指大分子主鏈中沒有碳原子主鏈中沒有碳原子，主要由硅、硼、鋁、，主要由硅、硼、鋁、 氧、氮、硫、磷等原子組成，但氧、氮、硫、磷等原子組成，但側(cè)基卻由有機(jī)團(tuán)側(cè)基卻由有機(jī)團(tuán)如甲基、乙基、芳基等組如甲基、乙基、芳基等組 成。成。 CH CH3 3 例：硅橡膠例：硅橡膠 O SO Si i CH CH3 3 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章23 2 21 13 32 2 按性能和用途分類按性能和用途分類 根據(jù)以聚合物

25、為基礎(chǔ)組分的高分子材料的性能和用途分類：可分根據(jù)以聚合物為基礎(chǔ)組分的高分子材料的性能和用途分類：可分 為為 橡膠、纖維、塑料橡膠、纖維、塑料: : 黏合劑黏合劑: : 涂料涂料: : 功能高分子功能高分子: : 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章24 聚合物的分類聚合物的分類 分類原則分類原則類型類型特征或舉例特征或舉例 按聚合物來源按聚合物來源天然高聚物天然高聚物如天然膠、纖維等如天然膠、纖維等 人造及合成人造及合成 高聚物高聚物 如聚乙烯、聚酰胺等如聚乙烯、聚酰胺等 按聚合反應(yīng)的類按聚合反應(yīng)的類 型型 加聚高聚物加聚高聚物如聚烯烴等如聚烯烴等 縮聚高聚物縮聚高聚物如酚醛、環(huán)氧等高聚物如酚醛、環(huán)氧等

26、高聚物 按聚合物的工藝按聚合物的工藝 性性 塑料塑料有固定形狀、熱穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度有固定形狀、熱穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度 橡膠橡膠具有高彈性、可作彈性及密封材料具有高彈性、可作彈性及密封材料 纖維纖維單絲強(qiáng)度高、多用作紡織材料單絲強(qiáng)度高、多用作紡織材料 涂料涂料涂布于物體表面，可形成堅固的防護(hù)膜涂布于物體表面，可形成堅固的防護(hù)膜 膠粘劑膠粘劑 能將兩種材料粘接在一起，形成很牢固的物質(zhì)能將兩種材料粘接在一起，形成很牢固的物質(zhì) 按高分子的幾何按高分子的幾何 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 線性高聚物線性高聚物高分子為線型或支鏈型結(jié)構(gòu)高分子為線型或支鏈型結(jié)構(gòu) 體形高聚物體形高聚物高分子為網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)高分子為網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu) 按高

27、聚物的熱行按高聚物的熱行 為為 熱塑性高聚物熱塑性高聚物線型（或支鏈）分子結(jié)構(gòu)，可熔可溶線型（或支鏈）分子結(jié)構(gòu)，可熔可溶 熱固性高聚物熱固性高聚物體型（或網(wǎng)狀）分子結(jié)構(gòu)，不熔不溶體型（或網(wǎng)狀）分子結(jié)構(gòu)，不熔不溶 按高聚物的主鏈按高聚物的主鏈 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 碳鏈高聚物碳鏈高聚物C CC CC CC CC CC C 雜鏈高聚物雜鏈高聚物C CC CO OC-;-CC-;-CC CN N 元素有機(jī)高聚物元素有機(jī)高聚物 -O-OSiSiO OSiSiO-O- 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章25 2.1.5 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng) 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)由低分子單體合成的反應(yīng)稱為聚合反應(yīng)。由低分子單體合成的反應(yīng)稱為聚合反應(yīng)

28、。 1 1根據(jù)聚合物和單體元素組成和結(jié)構(gòu)的變化可將聚合反分為：根據(jù)聚合物和單體元素組成和結(jié)構(gòu)的變化可將聚合反分為： 加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)單體加成而聚合起來的反應(yīng)。加聚反應(yīng)生成的聚合物稱為加聚物。單體加成而聚合起來的反應(yīng)。加聚反應(yīng)生成的聚合物稱為加聚物。 其分子量是單體分子量與聚合度的乘積。其分子量是單體分子量與聚合度的乘積。 如氯乙烯聚合成聚氯乙烯的反應(yīng)：如氯乙烯聚合成聚氯乙烯的反應(yīng)： n CH n CH2 2CH CH (CH(CH2 2CHCH) )n n Cl Cl Cl Cl 縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)在聚合反應(yīng)過程中，除形成聚合物外，同時還有低分子副產(chǎn)物形在聚合反應(yīng)過程中，除形成聚合物外，同時還有

29、低分子副產(chǎn)物形 成，則此種反應(yīng)稱為縮聚反應(yīng)，其產(chǎn)物稱為縮聚物。成，則此種反應(yīng)稱為縮聚反應(yīng)，其產(chǎn)物稱為縮聚物。 己二胺與己二酸縮聚反應(yīng)得聚酰胺己二胺與己二酸縮聚反應(yīng)得聚酰胺-66,-66,表示為表示為: : nHnH2 2N-(-CHN-(-CH2 2-)-)6 6-NH-NH2 2+nHOOC-(-CH+nHOOC-(-CH2 2-)-)4 4-COOH-COOH H-NH-(-CH H-NH-(-CH2 2-)-)6 6-NH-CO-(-CH-NH-CO-(-CH2 2-)-)4 4-CO-CO-n n-OH+(2n-1)H-OH+(2n-1)H2 2O O 2.2.按反應(yīng)機(jī)理分類聚合反應(yīng)可

30、分為按反應(yīng)機(jī)理分類聚合反應(yīng)可分為： 連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng) 逐步聚合反應(yīng)逐步聚合反應(yīng) 縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng) 逐步加聚反應(yīng)逐步加聚反應(yīng) 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章26 2.2 連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng) 連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng) （也稱鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)）其特征是整個反（也稱鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)）其特征是整個反 應(yīng)過程可劃分成相繼的幾步基本反應(yīng)應(yīng)過程可劃分成相繼的幾步基本反應(yīng). .如如鏈引發(fā)、鏈增長、鏈引發(fā)、鏈增長、 鏈終止鏈終止等等. . 如烯類單體的加聚反應(yīng)大部分屬于連鎖聚合反應(yīng)，總反應(yīng)式可如烯類單體的加聚反應(yīng)大部分屬于連鎖聚合反應(yīng)，總反應(yīng)式可 表示為：表示為： nM nM M M n n 若以若以R R*

31、*表示活性中心，表示活性中心，M M表示單體，則連鎖聚合反應(yīng)可表示為；表示單體，則連鎖聚合反應(yīng)可表示為； 鏈引發(fā)鏈引發(fā) R R* * + M RM + M RM* * 鏈增長鏈增長 RMRM* * + M RM + M RM2 2* * M RM M RM3 3* * 鏈終止鏈終止 RMRMx x* * + RM + RMy y* * RM RMx+y x+yR R 偶合終止偶合終止 或或 RMRMx x+RM+RMy y 歧化終止歧化終止 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章27 2.2 連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng) 化合物的價鍵斷裂方式：化合物的價鍵斷裂方式： 均裂均裂即構(gòu)成共價鍵的一對電子折成兩個帶一

32、個電子的基團(tuán)，這種即構(gòu)成共價鍵的一對電子折成兩個帶一個電子的基團(tuán)，這種 帶獨(dú)電子的基團(tuán)稱為帶獨(dú)電子的基團(tuán)稱為自由基自由基或或游離基游離基。 R:R 2RR:R 2R* * 異裂異裂構(gòu)成價鍵的電子對歸屬于某一基團(tuán)，形成構(gòu)成價鍵的電子對歸屬于某一基團(tuán)，形成負(fù)離子負(fù)離子（陰離子），（陰離子）， 另一基團(tuán)成為另一基團(tuán)成為正離子正離子（陽離子）。（陽離子）。 R R1 1:R:R2 2 R R1 1+ +R+R2 2- - 自由基、陽離子、陰離子的活性足夠高，就可打開烯類單體自由基、陽離子、陰離子的活性足夠高，就可打開烯類單體 的的鍵，引發(fā)相應(yīng)的鍵，引發(fā)相應(yīng)的連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng)。 高分子材料基礎(chǔ)

33、第一、二章28 CH2CH* + * CHCH2 CH2CH2 + CH CH X X X X CH2CH* + * CHCH2 CHCH2 CHCH2 X X X X 歧化終止歧化終止某鏈自由基奪取另一自由基的氫原子，發(fā)生歧化反應(yīng)稱為歧某鏈自由基奪取另一自由基的氫原子，發(fā)生歧化反應(yīng)稱為歧 化終止化終止 引發(fā)劑引發(fā)劑I I分解，形成初始自由基的吸熱反應(yīng)：分解，形成初始自由基的吸熱反應(yīng)： I I 2R2R* * 初始自由基與單體加成，形成單體自由基的放熱反應(yīng)：初始自由基與單體加成，形成單體自由基的放熱反應(yīng)： R* + CH2CH RCH2CH* X X 鏈增長鏈增長： RCH2CH* + CH2

34、 CH RCH2CHCH2CH* X X X X RCH2CH-（- CH2CH-）n - RCH2CH* X X X 鏈終止：偶合終止鏈終止：偶合終止兩個鏈自由基的獨(dú)電子相互結(jié)合成共價鍵，形成大分子的反應(yīng)為偶合終止兩個鏈自由基的獨(dú)電子相互結(jié)合成共價鍵，形成大分子的反應(yīng)為偶合終止 根據(jù)鏈增長活性中心，可將連鎖反應(yīng)分成為：根據(jù)鏈增長活性中心，可將連鎖反應(yīng)分成為： 自由基聚合自由基聚合 陽離子聚合陽離子聚合 陰離子聚合陰離子聚合 配位絡(luò)合聚合配位絡(luò)合聚合 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章29 2.2.2 自由基共聚合反應(yīng)自由基共聚合反應(yīng) 共聚反應(yīng)共聚反應(yīng)：兩種單體混合物引發(fā)聚合后，并非各自聚合生成兩兩種

35、單體混合物引發(fā)聚合后，并非各自聚合生成兩 種聚合物，而是生成種聚合物，而是生成含有兩種單體單元含有兩種單體單元的聚合物，這種聚合的聚合物，這種聚合 物稱為共聚物，該聚合過程稱為共聚合反應(yīng)。簡稱共聚反應(yīng)。物稱為共聚物，該聚合過程稱為共聚合反應(yīng)。簡稱共聚反應(yīng)。 只有一種單體參加的聚合反應(yīng)稱為均聚反應(yīng)，所得聚合物稱為只有一種單體參加的聚合反應(yīng)稱為均聚反應(yīng)，所得聚合物稱為 均聚物均聚物。 高分子材料基礎(chǔ) 第一、二章30 2.2.4 定向聚合定向聚合 2.2.4.1 2.2.4.1 聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象 聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象 分子異構(gòu)分子異構(gòu) 結(jié)構(gòu)異構(gòu)（亦稱化學(xué)異

36、構(gòu)）結(jié)構(gòu)異構(gòu)（亦稱化學(xué)異構(gòu)） 立體異構(gòu)立體異構(gòu) 幾何異構(gòu)（順式幾何異構(gòu)（順式- -反式異構(gòu)）反式異構(gòu)） 光學(xué)異構(gòu)光學(xué)異構(gòu) 結(jié)構(gòu)異構(gòu)結(jié)構(gòu)異構(gòu)（化學(xué)異構(gòu)）（化學(xué)異構(gòu)）是由于分子中原子或原子基團(tuán)相互連接的次序不同而引起的。是由于分子中原子或原子基團(tuán)相互連接的次序不同而引起的。 如通過不同單體可合成出化學(xué)組成相同而結(jié)構(gòu)不同的聚合物如通過不同單體可合成出化學(xué)組成相同而結(jié)構(gòu)不同的聚合物 如如: : 聚乙烯醇聚乙烯醇 聚乙醛聚乙醛 (CH(CH2 2CH)CH)n n、 (CH(CHO)O)n n OH CH OH CH3 3 同一單體也可得到結(jié)構(gòu)單元排列順序不同的聚合物結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，如頭同一單體也可得到結(jié)構(gòu)單元排列順序不同的聚合物結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，如頭- -尾連接、頭尾連接、頭- -頭、尾頭、尾 - -尾連接等，如尾連接等，如 CH CH2 2CHCH* * + CH + CH2 2 CH CH CH CH2 2CH CHCH CH2 2CHCH* * 頭頭- -尾尾 X X X X X X X X CH CH2 2CH CH CHCH CH CH2 2* * 頭頭- - 頭頭 X X X X 高分子材料基礎(chǔ) 第