《高分子的合成》課件

《高分子的合成》ppt課件高分子合成簡介高分子合成的基本原理高分子合成的方法高分子合成的應(yīng)用高分子合成的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)contents目錄CHAPTER高分子合成簡介01

高分子的定義高分子是由重復(fù)單元以共價鍵連接而成的相對分子質(zhì)量較高的化合物，通常分子量大于10000。高分子具有長鏈結(jié)構(gòu)，可以由單體通過聚合反應(yīng)形成。高分子可以是結(jié)晶性或無定形性，并具有多種應(yīng)用，如塑料、纖維、橡膠等。19世紀(jì)20世紀(jì)初20世紀(jì)50年代20世紀(jì)70年代高分子合成的歷史01020304天然高分子的認(rèn)識，如橡膠、纖維素等。合成高分子的出現(xiàn)，如酚醛樹脂、尼龍等。高分子合成材料的快速發(fā)展，如聚乙烯、聚丙烯等。功能高分子的發(fā)展，如導(dǎo)電高分子、生物相容性高分子等。高分子合成是現(xiàn)代工業(yè)和科技發(fā)展的重要支柱，為人類生產(chǎn)和生活提供了豐富的材料。高分子合成有助于解決能源、環(huán)境等問題，如開發(fā)可降解的高分子材料、提高能源利用效率等。高分子合成有助于推動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，如化學(xué)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、電子信息等。高分子合成的重要性CHAPTER高分子合成的基本原理02單體分子通過相互加成形成高分子，不產(chǎn)生小分子副產(chǎn)物。加聚反應(yīng)單體分子通過脫去小分子副產(chǎn)物形成高分子，聚合過程中有多個官能團(tuán)參與反應(yīng)。縮聚反應(yīng)環(huán)狀單體分子在一定條件下打開環(huán)發(fā)生聚合。開環(huán)聚合反應(yīng)在催化劑的作用下，單體分子中的π電子被配位基所接受，形成配位鍵，進(jìn)而發(fā)生聚合。配位聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)的類型自由基引發(fā)劑產(chǎn)生自由基活性種，與單體加成形成增長鏈，不斷重復(fù)此過程形成高分子。自由基聚合機(jī)理陽離子或陰離子引發(fā)劑分別引發(fā)單體聚合，形成高分子。離子聚合機(jī)理在催化劑的作用下，單體分子中的π電子被配位基所接受，形成配位鍵，進(jìn)而發(fā)生聚合。配位聚合機(jī)理聚合反應(yīng)的機(jī)理不同聚合反應(yīng)所需溫度不同，高溫可能導(dǎo)致反應(yīng)速度加快，但也可能導(dǎo)致聚合物分解或產(chǎn)生副反應(yīng)。溫度壓力催化劑溶劑與稀釋劑對于某些聚合反應(yīng)，適當(dāng)增加壓力可以促進(jìn)反應(yīng)速度和聚合物分子量。某些聚合反應(yīng)需要催化劑來加速反應(yīng)或降低活化能。選擇適當(dāng)?shù)娜軇┗蛳♂寗┛梢杂绊懛磻?yīng)速度和聚合物性能。聚合反應(yīng)的條件CHAPTER高分子合成的方法03逐步聚合反應(yīng)01逐步聚合反應(yīng)是一種分步進(jìn)行的聚合反應(yīng)，每一步的聚合反應(yīng)都是可逆的，通過控制反應(yīng)條件，使正向反應(yīng)成為主導(dǎo)，從而生成高分子量的聚合物。縮聚反應(yīng)02縮聚反應(yīng)是一種常見的逐步聚合反應(yīng)，反應(yīng)過程中會脫去小分子，如水、醇等。通過控制縮聚反應(yīng)的條件，可以合成不同結(jié)構(gòu)和性能的高分子材料。聚酯、聚酰胺和聚氨酯的合成03聚酯、聚酰胺和聚氨酯等高分子材料是通過逐步聚合反應(yīng)合成的。在聚合過程中，單體分子通過反復(fù)的聚合與解聚反應(yīng)，逐漸增長形成高分子鏈，最終形成高分子材料。逐步聚合連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng)是一種快速進(jìn)行的聚合反應(yīng)，單體在引發(fā)劑的作用下迅速增長，形成長鏈聚合物。連鎖聚合反應(yīng)的反應(yīng)速度較快，可以合成高分子量的聚合物。自由基聚合自由基聚合是連鎖聚合反應(yīng)的一種，通過引發(fā)劑產(chǎn)生自由基，自由基與單體發(fā)生加成反應(yīng)，不斷增長形成高分子鏈。自由基聚合反應(yīng)廣泛應(yīng)用于合成橡膠和塑料等高分子材料。離子聚合與配位聚合除了自由基聚合外，連鎖聚合還包括離子聚合和配位聚合等。這些聚合反應(yīng)可以通過不同的方式進(jìn)行引發(fā)和增長，合成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的高分子材料。連鎖聚合開環(huán)聚合反應(yīng)開環(huán)聚合反應(yīng)是一種特殊的聚合反應(yīng)，通過開環(huán)的方式將環(huán)狀單體轉(zhuǎn)化為線形聚合物。開環(huán)聚合反應(yīng)的條件溫和，適用于合成一些特殊結(jié)構(gòu)的高分子材料。環(huán)氧氯丙烷的開環(huán)聚合環(huán)氧氯丙烷是一種常見的環(huán)狀單體，通過開環(huán)聚合可以合成聚醚型聚氨酯高分子材料。這種高分子材料具有良好的機(jī)械性能、耐化學(xué)品性和生物相容性，廣泛應(yīng)用于涂料、密封劑和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。己內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合己內(nèi)酰胺是一種重要的環(huán)狀單體，通過開環(huán)聚合可以合成尼龍-6高分子材料。尼龍-6具有優(yōu)良的耐磨性、耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度等特點，廣泛應(yīng)用于紡織、汽車、電子和航空航天等領(lǐng)域。開環(huán)聚合CHAPTER高分子合成的應(yīng)用04合成纖維是高分子合成的典型應(yīng)用之一，通過聚合反應(yīng)將小分子連接成長鏈大分子，形成具有特定性能的纖維材料。合成纖維具有強(qiáng)度高、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)點，能夠滿足各種不同的需求。常見的合成纖維包括滌綸、錦綸、丙綸等，廣泛應(yīng)用于紡織、服裝、家居、工程等領(lǐng)域。合成纖維的生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制聚合反應(yīng)的條件，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。合成纖維合成橡膠是高分子合成的又一重要應(yīng)用，通過聚合反應(yīng)合成具有彈性和耐溫性能的橡膠材料。常見的合成橡膠包括丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等，廣泛應(yīng)用于輪胎、膠管、膠帶等領(lǐng)域。合成橡膠具有優(yōu)良的彈性和耐溫性能，能夠在不同溫度和環(huán)境下保持良好的性能。合成橡膠的生產(chǎn)過程中需要控制聚合反應(yīng)的條件和配方，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。01020304合成橡膠合成塑料01合成塑料是高分子合成的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域之一，通過聚合反應(yīng)將小分子連接成具有特定性能的塑料材料。02常見的合成塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，廣泛應(yīng)用于包裝、建材、家電等領(lǐng)域。03合成塑料具有質(zhì)輕、耐腐蝕、絕緣等優(yōu)點，能夠滿足各種不同的需求。04合成塑料的生產(chǎn)過程中需要控制聚合反應(yīng)的條件和配方，以及加工工藝，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。CHAPTER高分子合成的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)05如原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）、可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合（RAFT）等，可以實現(xiàn)高分子合成的精確控制，提高產(chǎn)物分子量和分子量分布的均勻性。活性/可控聚合如茂金屬催化劑、非茂金屬催化劑等，可以用于合成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的高分子材料。新型引發(fā)劑和催化劑如固相聚合、液相聚合等，可以實現(xiàn)高分子合成的環(huán)?；档湍芎暮蜏p少廢棄物排放。綠色合成方法高分子合成的新方法與新技術(shù)高分子材料的大量使用產(chǎn)生了大量的廢棄塑料，對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。廢棄塑料的處理有毒物質(zhì)的釋放能耗和資源消耗部分高分子材料在合成和使用過程中會釋放有毒物質(zhì)，對環(huán)境和人體健康造成危害。高分子合成需要消耗大量的能源和資源，對環(huán)境造成一定壓力。030201高分子合成的環(huán)保問題智能化和綠色化高分子合成將向著智能化和綠色化的方向發(fā)展，實現(xiàn)高分子合成的自動化、高效化和環(huán)保