高分子課件華南理工課程總結(jié)

課程總結(jié)高分子科學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念高分子：具有高的相對分子量，其結(jié)構(gòu)必須是由多個重復(fù)單元所組成，并且這些重復(fù)單元實際上或概念上是由相應(yīng)的小分子衍生而來。高分子化合物：或稱聚合物，是由許多單個高分子組成的物質(zhì)。單體：可進行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子。結(jié)構(gòu)單元：構(gòu)成高分子主鏈結(jié)構(gòu)一部分的單個原子或原子團，可包含一個或多個鏈單元。第一章緒論重復(fù)結(jié)構(gòu)單元：重復(fù)組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小的結(jié)構(gòu)單元單體單元：聚合物分子結(jié)構(gòu)中由單個單體分子生成的最大的結(jié)構(gòu)單元聚合度：單個聚合物分子（或鏈段）所含單體單元的數(shù)目。全同立構(gòu)高分子：主鏈上的C*的立體構(gòu)型全部為D型或L型。間同立構(gòu)高分子：主鏈上的C*的立體構(gòu)型各不相同,即D型與L型相間連接。立構(gòu)規(guī)整性高分子:C*的立體構(gòu)型有規(guī)則連接，簡稱等規(guī)高分子。無規(guī)立構(gòu)高分子：主鏈上的C*的立體構(gòu)型紊亂無規(guī)則連接。第一章緒論遙爪高分子：含有反應(yīng)性末端基團、能進一步聚合的高分子。均聚物：由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。共聚物：由一種以上（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)。逐步聚合反應(yīng)：是指在反應(yīng)過程中，聚合物鏈是由體系中所有聚合度分子之間通過縮合或加成反應(yīng)生成的。鏈式聚合反應(yīng)：是指在聚合反應(yīng)過程中，聚合物鏈是僅由單體和聚合物鏈上的反應(yīng)活性中心之間的反應(yīng)生成，并且在新的聚合物鏈上再生反應(yīng)活性點。第一章緒論聚合物的多分散性：聚合物是由一系列分子量不等的同系物高分子組成，這些同系物高分子之間的分子量差為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元分子量的倍數(shù)，這種同種聚合物分子長短不一的特征稱為聚合物的多分散性。平均分子量：聚合物的分子量或聚合度是統(tǒng)計的，是一個平均值，叫平均分子量或平均聚合度。第一章緒論

∑niMi

Mn=∑NiMi==w/n∑ni數(shù)均分子量和重均分子量及多分散系數(shù)：

∑wiMi∑niMi

2

Mw=∑WiMi==∑wi∑niMid=Mw/Mn第一章緒論第一章緒論二、基本理論：1、聚合物的分類：來源：天然高分子、半天然高分子和合成高分子主鏈元素組成：碳鏈高分子、雜鏈高分子和元素有機高分子性質(zhì)和用途：塑料、纖維和橡膠，以及功能高分子、膠粘劑和涂料2、聚合物的命名：習(xí)慣命名和IUPAC命名第二章逐步聚合反應(yīng)一、基本概念縮合聚合和逐步加成聚合，線形逐步聚合反應(yīng)和非線形逐步聚合反應(yīng)，平衡線形逐步聚合反應(yīng)和不平衡線形逐步聚合反應(yīng)，單體功能度和平均功能度，均縮聚和混縮聚，熔融縮聚、界面縮聚和固態(tài)縮聚，凝膠化現(xiàn)象和凝膠點，無規(guī)預(yù)聚體和確定結(jié)構(gòu)預(yù)聚體。二、基本理論第二章逐步聚合反應(yīng)1.逐步聚合反應(yīng)的特征：

a.反應(yīng)是逐步進行的；b.每一步反應(yīng)的速率和活化能大致相同；c.反應(yīng)體系始終由單體和分子量遞增的一系列中間產(chǎn)物組，單體以及任何中間產(chǎn)物兩分子間都能發(fā)生反應(yīng)；d.聚合產(chǎn)物的分子量是逐步增大的。（1）數(shù)均聚合度與功能基摩爾比、反應(yīng)程度的關(guān)系

1+rXn=1+r-2rP若r≠1,P指量少功能基的反應(yīng)程度

（2）反應(yīng)程度的影響因素：平衡常數(shù)

（3）單功能基化合物的作用：a.分子量調(diào)節(jié)劑，[r=NA/(NB+2NB’)];b.單功能基化合物對聚合物進行封端，起穩(wěn)定分子量的作用(分子量穩(wěn)定劑）。Mn=M0Xn單體單元的平均分子量1+r=M0()1+r-2rP第二章逐步聚合反應(yīng)2.線形逐步聚合反應(yīng)聚合產(chǎn)物分子量的控制與穩(wěn)定3、非線形逐步聚合反應(yīng)

（1）支化高分子與交聯(lián)高分子的生成條件：

（2）平均功能度的計算

(1)nA=nB,

f=∑Nifi/∑Ni(2)nA<nB,f=2∑NAfA/∑Ni

（3）凝膠點的預(yù)測第二章逐步聚合反應(yīng)

2

凝膠點

Pc=

f

（4）無規(guī)預(yù)聚體與確定結(jié)構(gòu)預(yù)聚體三、基本反應(yīng)第二章逐步聚合反應(yīng)PET（滌綸）、尼龍、聚碳酸酯的合成常見預(yù)聚體的合成與固化：環(huán)氧樹脂的合成及其固化（多元胺固化劑）不飽和聚酯預(yù)聚體的合成及其固化聚氨酯預(yù)聚體的合成及其固化第三、四章鏈式聚合反應(yīng)一、基本概念自由基聚合、陽離子聚合、陰離子聚合和配位聚合，引發(fā)劑半衰期，鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)，阻聚劑與緩聚劑，溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合和本體聚合，活性聚合，引發(fā)效率，自動加速作用，Ziegler-Natta催化劑鏈式聚合反應(yīng)的特征：a.聚合過程一般由多個基元反應(yīng)組成；b.各基元反應(yīng)的反應(yīng)速率和活化能差別大；c.單體只能與活性中心反應(yīng)生成新的活性中心，單體之間不能反應(yīng)；d.反應(yīng)體系始終是由單體、聚合產(chǎn)物和微量引發(fā)劑及含活性中心的增長鏈所組成；e.聚合產(chǎn)物的分子量一般不隨單體轉(zhuǎn)化率而變。（活性聚合除外）二、基本理論第三、四章鏈式聚合反應(yīng)1、單體的聚合反應(yīng)性能對于乙烯基單體CH2=CHX而言：

(i)X為給（推）電子基團；(ii)X為吸電子基團；(iii)具有C-C雙鍵共軛體系的烯類單體。2、鏈式聚合反應(yīng)的基元反應(yīng)：3、鏈增長反應(yīng)中單體的加成方式（首尾、首首加成）4、自由基聚合反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)均聚合度第三、四章鏈式聚合反應(yīng)1[I][S]2ktRp=CM+CI+CS+

Xn[M][M]kp2[M]2可見，自由基聚合產(chǎn)物的分子量隨聚合反應(yīng)速率、單體濃度升高而增大，隨引發(fā)劑及鏈轉(zhuǎn)移劑的濃度升高而降低?？赏ㄟ^選擇不同的鏈轉(zhuǎn)移劑或改變鏈轉(zhuǎn)移劑的濃度來達到調(diào)節(jié)聚合產(chǎn)物聚合度的目的。5.自動加速現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因6、自由基聚合、離子聚合引發(fā)劑的種類及其鏈引發(fā)機理自由基聚合：過氧化物、偶氮化物和氧化還原體系陰離子聚合：電子轉(zhuǎn)移引發(fā)、陰離子加成陽離子聚合：質(zhì)子酸、Lewis酸、碳陽離子源/Lewis酸三、基本反應(yīng)第三、四章鏈式聚合反應(yīng)各基元反應(yīng)，SBS的合成，LDPE、HDPE和LLDPE的結(jié)構(gòu)特點與合成方法7.陰離子活性聚合機理第五章鏈式共聚合反應(yīng)一、基本概念無規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物，競聚率，同系鏈增長與交叉鏈增長，恒分共聚，恒分點。二、基本理論1、共聚合反應(yīng)的意義2、共聚合反應(yīng)的控制：組成與分布的控制

（1）共聚合方程與競聚率

d[M1][M1]（r1[M1]+[M2])=

d[M2][M2]（r2[M2]+[M1])r1f12+f1f2F1=

r1f12+2f1f2+r2f22第五章鏈式共聚合反應(yīng)（3）共聚反應(yīng)類型：根據(jù)兩種單體的競聚率r1、r2及其乘積對二元共聚合反應(yīng)分類，各自F1－f1曲線的特征及共聚物類型。[M1]r2-11-r2=或f1=[M2]r1-12-r1-r2（2）共聚產(chǎn)物組成分布控制：a.恒分點附近投料；b.補充單體保持單體組成恒定法；c.控制單體轉(zhuǎn)化率。競聚率r1=k11/k12，物理意義：r1=0，r1=1，r1>1,r1<1各自代表的意義1、分類（i）聚合物的相似轉(zhuǎn)變：這類反應(yīng)僅發(fā)生在聚合物分子的側(cè)基上，即側(cè)基由一種基團轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基團，并不會引起聚合度的明顯改變。（ii）聚合物的聚合度發(fā)生根本改變的反應(yīng)，包括：聚合度變大的化學(xué)反應(yīng)，如擴鏈（嵌段、接枝等）和交聯(lián)；聚合度變小的化學(xué)反應(yīng)，如降解與解聚。2、高分子效應(yīng)：(i)鄰基效應(yīng)：a.位阻效應(yīng)；b.靜電效應(yīng)；(ii)功能基孤立化效應(yīng)第六章聚合物的化學(xué)反應(yīng)3、聚合物的相似轉(zhuǎn)變應(yīng)用氯化聚乙烯、聚乙烯醇及其縮醛化、纖維素的改性4、聚合度變大的反應(yīng)交聯(lián)：含雙鍵橡膠的硫化與不含雙鍵橡膠的硫化接枝和嵌段共聚物合成的基本方法及其特點：（i）鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)法（接枝）；（ii）大分子引發(fā)劑法；（iii）輻射接枝法；（iv）功能基偶聯(lián)法。5、聚合物的降解與老化熱降解：a.無規(guī)斷鏈反應(yīng)；b.解聚反應(yīng)；c.側(cè)基脫除熱降解第六章聚合物的化學(xué)反應(yīng)第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能一、基本概念高分子的柔順性，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶性聚合物與晶態(tài)聚合物，取向，共混聚合物，溶脹（有限溶脹和無限溶脹），力學(xué)狀態(tài)，熔融指數(shù)，聚合物的耐熱性，應(yīng)變與應(yīng)力，彈性模量，機械強度，強迫高彈形變，粘彈性，蠕變二、基本理論第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1、聚合物的分子結(jié)構(gòu)對聚合物柔順性、Tg、Tf的影響＊能比較給定聚合物的柔順性、Tg、Tf的大小，并能簡要說明原因2、聚合物的溶解特性3、聚合物的力學(xué)狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變＊力學(xué)狀態(tài)的性能、分子運動特點