高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)第二章

1、高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)polymer science introduction化學(xué)工程系化學(xué)工程系高分子研究所高分子研究所于建于建 高彥芳高彥芳 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)2高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)高分子材料科學(xué)基礎(chǔ) 高分子科學(xué)發(fā)展歷程高分子科學(xué)發(fā)展歷程 高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 高分子材料結(jié)構(gòu)與性能高分子材料結(jié)構(gòu)與性能 高分子材料現(xiàn)代表征分析方法高分子材料現(xiàn)代表征分析方法 聚合物合成與制備聚合物合成與制備 高分子材料高性能化設(shè)計(jì)與制備高分子材料高性能化設(shè)計(jì)與制備 高分子材料成型加工高分子材料成型加工 通用高分子材料應(yīng)用通用高分子材料應(yīng)用 功能高分子材料及其應(yīng)用功能高分子材

2、料及其應(yīng)用 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)3高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 高分子材料命名與分類高分子材料命名與分類 高分子材料基本特性高分子材料基本特性 高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)4分子量分子量高高無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)有機(jī)有機(jī)無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)有機(jī)有機(jī)有機(jī)高分子有機(jī)高分子無(wú)機(jī)高分子無(wú)機(jī)高分子高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)5大分子大分子macromoleculesmacromolecules有機(jī)有機(jī)organic morganic m無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)inorganic inorganic m m聚合物聚合

3、物polymer合成高分子合成高分子synthetical synthetical m m天然高分子天然高分子natural mnatural m生物高分子生物高分子biologic biologic m m高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)6單體單體monomermonomer聚合物聚合物polymerpolymer單體：用來(lái)合成聚合物的小分子物質(zhì)單體：用來(lái)合成聚合物的小分子物質(zhì)聚合反應(yīng)：由單體變成聚合物的反應(yīng)過(guò)程聚合反應(yīng)：由單體變成聚合物的反應(yīng)過(guò)程聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)polymerizationpolymerization高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 20

4、05高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)7特點(diǎn)特點(diǎn) a.a.分子量高分子量高b.b.由重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成由重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成c.c.重復(fù)單元由共價(jià)鍵連接重復(fù)單元由共價(jià)鍵連接含義含義 具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的高分子量物質(zhì)，增減幾個(gè)結(jié)具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的高分子量物質(zhì)，增減幾個(gè)結(jié)構(gòu)單元不明顯影響其物理性能。與生物大分構(gòu)單元不明顯影響其物理性能。與生物大分子有本質(zhì)差別。子有本質(zhì)差別。高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)8結(jié)構(gòu)單元：構(gòu)成大分子鏈的與單體有關(guān)的最大結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單元：構(gòu)成大分子鏈的與單體有關(guān)的最大結(jié)構(gòu)重復(fù)重復(fù)( (結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)) )單元：構(gòu)成大分子鏈的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單元：構(gòu)成大分子鏈的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單體單元：與單

5、體分子組成相同的結(jié)構(gòu)單元單體單元：與單體分子組成相同的結(jié)構(gòu)單元一種單體：結(jié)構(gòu)單元數(shù)一種單體：結(jié)構(gòu)單元數(shù)= =重復(fù)單元數(shù)重復(fù)單元數(shù)= =單體單元數(shù)單體單元數(shù)二種單體：重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)二種單體：重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)= =結(jié)構(gòu)單元數(shù)結(jié)構(gòu)單元數(shù) / 2/ 2高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)9結(jié)構(gòu)單元數(shù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)= =重復(fù)單元數(shù)重復(fù)單元數(shù)= =單體單元數(shù)單體單元數(shù)高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)10重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)= =結(jié)構(gòu)單元數(shù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)/2/2高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)11聚合度：聚合度：deg

6、ree of polymerization (dp)degree of polymerization (dp)dpdp：一般指重復(fù)單元數(shù)（：一般指重復(fù)單元數(shù)（n n）xnxn：結(jié)構(gòu)單元數(shù)：結(jié)構(gòu)單元數(shù)一種單體得到的聚合物一種單體得到的聚合物 dp=xndp=xn兩種單體得到的聚合物兩種單體得到的聚合物 dp=xndp=xn/2 /2 or xn or xn=2dp=2dp 高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)12高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 高分子材料命名與分類高分子材料命名與分類 高分子材料基本特性高分子材料基本特性 高

7、分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)13 聚合物命名聚合物命名以單體命名為基礎(chǔ)，前面冠以以單體命名為基礎(chǔ)，前面冠以“聚聚”字字聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 pmmapmma 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)14聚苯乙烯聚苯乙烯 psps聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 petpet 聚合物命名聚合物命名 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)15以原料簡(jiǎn)名后綴以原料簡(jiǎn)名后綴“樹(shù)脂樹(shù)脂”二字命名二字命名苯酚苯酚+ +甲醛甲醛酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂尿素尿素+ +甲醛甲醛脲醛樹(shù)脂脲醛樹(shù)脂甘油甘油+ +鄰苯二甲酸酐鄰苯二甲酸酐醇酸樹(shù)脂醇酸樹(shù)脂 聚合物命名聚合物命名 2005高分子

8、材料科學(xué)基礎(chǔ)16聚酯聚酯polyesterpolyester聚酰胺聚酰胺 polyamidepolyamide聚氨酯聚氨酯 polyurethanepolyurethane按聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征命名按聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征命名 1 1 聚合物命名聚合物命名 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)17聚碳酸酯聚碳酸酯polycarbonatepolycarbonate聚酰亞胺聚酰亞胺polyimidepolyimide按聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征命名按聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征命名 2 2 聚合物命名聚合物命名 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)18按商品名稱及外文縮寫(xiě)名稱命名按商品名稱及外文縮寫(xiě)名稱命名國(guó)內(nèi)商品名國(guó)內(nèi)商品名 國(guó)

9、外商品名國(guó)外商品名聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 滌綸滌綸 dacrondacron、terylenterylen聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺 尼龍尼龍-66-66或錦綸或錦綸 nylon-66 nylon-66 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃 pmmapmma聚異戊二烯聚異戊二烯 異戊橡膠異戊橡膠丁二烯和苯乙烯共聚物丁二烯和苯乙烯共聚物 丁苯橡膠丁苯橡膠不同國(guó)家有不同的表示，但英文縮寫(xiě)為世界各國(guó)共同采用不同國(guó)家有不同的表示，但英文縮寫(xiě)為世界各國(guó)共同采用 聚合物命名聚合物命名 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)19高聚物高聚物縮寫(xiě)名縮寫(xiě)名高聚物高聚物縮寫(xiě)名縮寫(xiě)名聚甲基丙烯

10、酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯pmma聚丙烯聚丙烯pp聚氯乙烯聚氯乙烯pvc順式順式1，4-聚丁二烯聚丁二烯br聚苯乙烯聚苯乙烯ps聚氯丁二烯聚氯丁二烯cr聚合物英文縮寫(xiě)聚合物英文縮寫(xiě) 聚合物命名聚合物命名 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)20iupac (international union of pure and applied chemistry 國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì))以有機(jī)化合物系統(tǒng)命名為基礎(chǔ)，以有機(jī)化合物系統(tǒng)命名為基礎(chǔ)， 外加一些修飾如外加一些修飾如poly, -co-, -cis- 等等比如：氯乙烯，比如：氯乙烯，vinyl chloride 1-chloro-

11、ethylene適用于文獻(xiàn)查閱與檢索適用于文獻(xiàn)查閱與檢索 聚合物命名聚合物命名 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)21按按聚合反應(yīng)類別分類聚合反應(yīng)類別分類 加聚物加聚物 縮聚物縮聚物開(kāi)環(huán)聚合，異構(gòu)化聚合，氫轉(zhuǎn)移開(kāi)環(huán)聚合，異構(gòu)化聚合，氫轉(zhuǎn)移聚合，成環(huán)聚合等聚合，成環(huán)聚合等 兩大類兩大類 聚合物分類聚合物分類 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)22按按高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類 ：主鏈中只有碳鏈的聚合物，如：主鏈中只有碳鏈的聚合物，如：pvc, pe, pp, ps, pvacpvc, pe, pp, ps, pvac等。等。：主鏈中除碳元素外，還有：主鏈中除碳元素外，還有n, o, sn, o, s等

12、雜原子，如：聚醚，聚酰胺，聚氨酯等。等雜原子，如：聚醚，聚酰胺，聚氨酯等。：主鏈中無(wú)碳，而是由：主鏈中無(wú)碳，而是由sisi, o, al, , o, al, ti, bti, b等元素構(gòu)成。側(cè)鏈有碳的稱為元素有機(jī)高等元素構(gòu)成。側(cè)鏈有碳的稱為元素有機(jī)高分子，如：聚二甲基硅氧烷。側(cè)鏈也無(wú)碳元素分子，如：聚二甲基硅氧烷。側(cè)鏈也無(wú)碳元素的稱為無(wú)機(jī)高分子。的稱為無(wú)機(jī)高分子。 聚合物分類聚合物分類 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)23按按分子形狀分類分子形狀分類 線性聚合物：低壓線性聚合物：低壓pe, pvc, pspe, pvc, ps等。等。支化聚合物：具有不同長(zhǎng)度支鏈的聚合物。支化聚合物：具有不同長(zhǎng)度支鏈

13、的聚合物。如：高壓如：高壓pepe。體形聚合物：高分子鏈間存在化學(xué)鍵，形成體形聚合物：高分子鏈間存在化學(xué)鍵，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物。如：酚醛樹(shù)脂，脲醛樹(shù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物。如：酚醛樹(shù)脂，脲醛樹(shù)脂等。脂等。此外，還有星型、梳型、梯形聚合物等。此外，還有星型、梳型、梯形聚合物等。 聚合物分類聚合物分類 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)24按其性能和用途分類按其性能和用途分類橡膠橡膠纖維纖維塑料塑料以及以及涂料、粘合劑涂料、粘合劑等等丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠滌綸、錦綸、腈綸、維尼綸滌綸、錦綸、腈綸、維尼綸聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯聚乙烯、聚丙烯、聚苯

14、乙烯、聚氯乙烯 聚合物分類聚合物分類 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)25按其功能分類按其功能分類通用高分子材料通用高分子材料功能高分子材料功能高分子材料高分子復(fù)合材料高分子復(fù)合材料 聚合物分類聚合物分類 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)26高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 高分子材料命名與分類高分子材料命名與分類 高分子材料基本特性高分子材料基本特性 高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)27分子量大，溶液粘度高分子量大，溶液粘度高; ; 高強(qiáng)度、高彈性，可作材料使用高強(qiáng)度、高彈性，可作材料使用; ; 分子量多分散分子量多分散-

15、 -平均分子量平均分子量; ; 無(wú)沸點(diǎn)，難溶解等。無(wú)沸點(diǎn)，難溶解等。 聚合物基本特性聚合物基本特性 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)28v易加工性易加工性v注射成型注射成型v注射成型是最常用的塑料加工成型方法。首先將塑料加熱的注射成型是最常用的塑料加工成型方法。首先將塑料加熱的玻璃化溫度以上使其軟化，然后利用注塞或螺桿將熔融的塑玻璃化溫度以上使其軟化，然后利用注塞或螺桿將熔融的塑料擠入模具。塑料在模具中冷卻成型后，取出后就成為了具料擠入模具。塑料在模具中冷卻成型后，取出后就成為了具有一定形狀的塑料制品。注射成型的優(yōu)點(diǎn)是速度快。有一定形狀的塑料制品。注射成型的優(yōu)點(diǎn)是速度快。v擠出成型擠出成型v擠出成型

16、和注射成型的原理類似，區(qū)別在于擠出時(shí)將熔融的擠出成型和注射成型的原理類似，區(qū)別在于擠出時(shí)將熔融的塑料通過(guò)具有一定形狀的口模擠出而不是注入模具。擠出成塑料通過(guò)具有一定形狀的口模擠出而不是注入模具。擠出成型的制品具有相同的截面形狀。塑料管就是通過(guò)這種方法制型的制品具有相同的截面形狀。塑料管就是通過(guò)這種方法制成的。成的。v重量輕重量輕 聚合物基本特性聚合物基本特性 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)29高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 高分子科學(xué)基本概念高分子科學(xué)基本概念 高分子材料命名與分類高分子材料命名與分類 高分子材料基本特性高分子材料基本特性 高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容 200

17、5高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)30合成合成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性能性能應(yīng)用應(yīng)用高分子化學(xué)高分子化學(xué)高高分分子子物物理理成型加工成型加工高高分分子子設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)高分子材料高分子材料科學(xué)與工程科學(xué)與工程 高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容高分子科學(xué)主要研究?jī)?nèi)容 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)31：聚合反應(yīng)理論，：聚合反應(yīng)理論，新的合成方法及改性方法，高分子新的合成方法及改性方法，高分子基團(tuán)反應(yīng)，高分子降解，交聯(lián)與老基團(tuán)反應(yīng)，高分子降解，交聯(lián)與老化的研究等。主要解決的是合成方化的研究等。主要解決的是合成方法與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，屬于高分子法與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，屬于高分子化學(xué)研究范疇?；瘜W(xué)研究范疇。 高分子化學(xué)主要研究?jī)?nèi)容高分子化學(xué)主要研究?jī)?nèi)容 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)32：高分子分子量：高分子分子量及分布的測(cè)定，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及分子運(yùn)及分布的測(cè)定，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及分子運(yùn)動(dòng)、熱、力、光、電、磁等性質(zhì)，屬動(dòng)、熱、力、光、電、磁等性質(zhì)，屬于高分子物理研究的范疇。于高分子物理研究的范疇。 高分子物理主要研究?jī)?nèi)容高分子物理主要研究?jī)?nèi)容 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)33：成型方法，流：成型方法，流變性能，塑、彈性理論，材料力學(xué)等。變性能，塑、彈性理論，材料力學(xué)等。 成型加工主要研究?jī)?nèi)容成型加工主要研究?jī)?nèi)容 2005高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)34從合成出發(fā)，設(shè)計(jì)制備具