高分子设计与合成2010
高分子材料的智能化设计与合成
高分子材料的智能化设计与合成智能化材料是当今材料科学领域的研究热点之一，其中高分子材料的智能化设计与合成成为了重要研究方向。
本文将从高分子材料的智能化设计的需求、合成方法和应用领域等方面进行探讨。
一、智能化设计的需求随着科技的不断进步，人们对材料的功能和性能提出了更高的要求。
高分子材料作为一类重要的功能材料，具有较好的可塑性和可调性，因此在智能化设计方面具有广阔的应用前景。
智能高分子材料的需求主要体现在以下几个方面：1. 响应性能：智能材料能够对外界刺激作出适当的响应。
比如，温度敏感的高分子材料可以通过温度变化实现形状记忆效应，从而实现形状可控和可逆的功能。
2. 敏感性能：智能材料能够对微小的刺激做出快速而精确的响应。
例如，高分子材料的光敏性可以通过光辐射实现光驱动效应，实现智能响应和控制。
3. 可调性能：智能材料能够在一定范围内调节其功能和性能。
高分子材料具有可调性，可以通过化学修饰和功能化改变其性质，实现对材料特性的调控。
二、智能化材料的合成方法高分子材料的智能化设计与合成通常需要选择合适的方法来实现。
目前常用的合成方法主要包括：1. 化学合成法：通过聚合反应进行高分子材料的合成，可以通过调节反应条件和聚合物结构来实现智能化设计的目的。
例如，通过控制聚合反应的温度、催化剂和单体比例，可以合成具有形状记忆特性的高分子材料。
2. 物理法：利用物理性质和相互作用来实现智能化功能的设计。
例如，通过调节高分子材料的物理结构，如微观结构、分子排列和非共价键交联等，实现对材料性能的调控。
3. 多功能化改性法：通过在高分子材料中引入其他功能性组分，实现材料功能的多样性和智能众生。
比如，引入导电性、磁性或抗菌性等功能基团，赋予高分子材料新的性能和应用功能。
三、智能高分子材料的应用领域智能高分子材料由于其独特的功能和性能，被广泛应用于多个领域。
以下是一些智能高分子材料的应用领域的介绍：1. 生物医学领域：智能高分子材料在生物医学领域中具有重要的应用潜力。
环型高分子的设计和合成-2011
1980年三个研究小组, 各自采用双阴离子聚合技术, 以双功能基的亲电试
剂进行环化, 成功地合成了环型聚苯乙烯, 从而实现了早期的设想。此后, 又 有几种环型高分子相继用此法合成出来。
环型高分子的设计思路
环型高分子的 设计和合成
（macrocyclic polymer ）
环型高分子的存在
•高分子的结构：线型、支链、星型或交联网络型结构。 •1865 年 Kekule发现苯环结构的后，许多环型结构的低分子化合物的结 构被明确。 •1946年, Krammers首先提出还可以存在环型结构的高分子化合物的设想。 •1962 年，Fiers 发现活性细胞中存在环型DNA。 •1963～1965 年，Weil 和Crawford 发现单股螺旋和多股螺旋的环型DNA。 •1977 年，Dodgson 和Semlyen 首次根据环链平衡原理，合成了大分子量 的环型聚二甲基硅氧烷。 •1980 年，Hoecker、Vollmert 和黄家贤和Rempp 采用阴离子聚合技术， 以双功能基的亲电试剂进行环化、合成了大环聚苯乙烯。 •1986 年，在Semlyen 发表专著Cyclic Polymer 一书，详细介绍了环型
环型高分子的应用及其发展趋势
2. 在完善现有理论的基础上, 深入研究环型高分子的力学行为, 尤其重视 其相转变机理、流变学机理的探讨, 并建立相应的模型, 将给出与实验 事实相符的合理解释。 另外, 重点研究大环高分子处于粘流态下的特征, 将为研制特种 高新技术材料提供信息, 为研制环型高分子中间体, 继而合成特种功能高 分子材料做出应有的贡献。 3. 由于高效激光、中子散射技术的普及, 建立相应模型, 从而更深入认识 环型高分子的形态、结构。通过光谱学性质的研究, 提供更多的高分子环 链构型、构象、结晶化、螺旋化、链运动等信息。 建立完整的环链构象统计理论, 在此基础上, 导出其溶液热力学性质, 如热焓、熵变、自由能的表达式。
高分子材料的合成与性能研究
高分子材料的合成与性能研究高分子材料作为现代材料科学的重要组成部分，已经广泛应用于我们生活的方方面面，从日常用品到高科技领域，都能看到它们的身影。
高分子材料的独特性能使其在众多领域中发挥着不可替代的作用，而这些性能又与其合成方法密切相关。
高分子材料的合成方法多种多样，常见的有加成聚合、缩合聚合等。
加成聚合，例如聚乙烯、聚丙烯的合成，是通过不饱和单体的双键或三键打开，彼此连接形成长链大分子。
这种方法相对简单，反应条件较为温和，能够高效地生产出大量的高分子材料。
缩合聚合则是通过官能团之间的反应，脱去小分子如水、醇等，形成高分子链。
像聚酯、聚酰胺等就是通过缩合聚合得到的。
在高分子材料的合成过程中，引发剂和催化剂起着关键作用。
引发剂能够启动聚合反应，控制反应的速率和分子量分布。
不同类型的引发剂具有不同的活性和选择性，从而影响着高分子材料的结构和性能。
催化剂则能够提高反应的效率和选择性，使得合成过程更加经济和环保。
高分子材料的性能受到其分子结构、分子量、分子量分布、结晶度等多种因素的影响。
分子结构决定了材料的基本性质，如聚乙烯中的支链结构会影响其密度和结晶度，从而改变材料的硬度、强度和透明度。
分子量和分子量分布则对材料的力学性能和加工性能有着重要影响。
一般来说，分子量越高，材料的强度和韧性越好，但加工难度也会相应增加。
分子量分布较窄的高分子材料通常具有更均匀的性能。
结晶度是另一个影响高分子材料性能的重要因素。
结晶度高的高分子材料通常具有较高的强度、硬度和耐热性，但韧性可能会有所降低；而结晶度低的材料则往往具有较好的韧性和弹性。
例如，聚丙烯在不同的结晶条件下，可以得到透明的无定形材料或不透明的结晶材料，分别适用于不同的应用场景。
高分子材料的性能还与其物理形态有关。
常见的物理形态包括塑料、橡胶和纤维。
塑料具有较高的强度和硬度，在制造机械零件、电器外壳等方面得到广泛应用；橡胶具有高弹性和良好的伸缩性，是制造轮胎、密封件等的理想材料；纤维则具有高强度和良好的耐磨性，用于纺织衣物和制造绳索等。
功能高分子设计及合成
功能高分子设计及合成随着科技的不断进步，新材料的开发和应用是化学领域的一项重要任务。
高分子材料因其广泛的应用和优异的性能在材料领域中占据了重要地位。
然而，传统的高分子材料往往具有固有的缺点，如可溶性差、机械性能不佳、降解速度过慢等。
为了克服这些问题，功能高分子的设计和合成已成为当前高分子材料领域研究的重要课题。
一、什么是功能高分子？功能高分子是一种具有特定功能的高分子，它们广泛应用于医学、电子学、生物学等领域中。
功能高分子的设计和合成要求高分子材料不仅具有基本的结构性能，还要兼具特殊的性质和功能，如生物相容性、药物控释、可降解性、超分子结构、导电性等。
二、功能高分子的设计方法1. 功能单体的引入功能高分子的设计中最常见的方法是将具有特殊功能的单体引入高分子链中，从而赋予高分子链以特殊的功能。
例如，将含有酚基、羧基等官能团的单体与传统单体共聚，制备出具有生物可降解性、生物相容性等特殊功能的高分子材料。
2. 嵌段共聚物的制备嵌段共聚物是由两个或多个具有不同性质的单体所组成的高分子材料。
嵌段共聚物的制备方法相对简单，通过调整不同单体的比例和化学性质，可以控制高分子材料的相分离结构和性能。
例如：通过引入含磺酸基的单体和不含磺酸基的单体制备出具有离子交换功能的高分子材料。
三、功能高分子的合成方法制备功能高分子的方法多种多样，其中常用的合成方法包括：自由基聚合、原子转移自由基聚合、离子聚合、开环聚合、高锰酸盐催化氧化聚合等。
1. 自由基聚合合成自由基聚合是一种最常用的高分子合成方法。
它通常需要引入一定量的引发剂，如过氧化氢、过氧化二甲酰等，从而采用自由基机理合成高分子材料。
自由基聚合方法广泛应用于合成诸如聚烯烃、丙烯酸酯等传统高分子材料。
2. 原子转移自由基聚合合成原子转移自由基聚合是一种先进的高分子合成方法，它可以精确地控制高分子链的分子量和结构。
与自由基聚合不同，它通过调整反应体系中卤代烷烃的浓度，实现自由基聚合过程中的链转移反应。
《主题六 第三节 合成高分子化合物》教学设计教学反思
《合成高分子化合物》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识目标：学生能够理解高分子化合物的定义，掌握合成高分子化合物的基本原理和方法。
2. 能力目标：学生能够通过实验操作，掌握合成高分子化合物的基本技能，并能够分析实验中出现的问题。
3. 情感目标：培养学生的科学态度和团队合作精神，激发学生对化学科学的兴趣和热爱。
二、教学重难点1. 教学重点：合成高分子化合物的基本原理和方法，实验操作技能的培养。
2. 教学难点：合成高分子化合物实验中可能出现的问题及解决方法，学生的实践操作能力。
三、教学准备1. 实验器械：提供试管、搅拌棒、烧杯、滴定器等基本实验器械。
2. 试剂药品：提供合成高分子化合物的相关试剂和原料，确保安全无害。
3. 课件：准备合成高分子化合物的教学课件，包括图片、视频等，帮助学生更好地理解教学内容。
4. 小组分配：将学生分成若干小组，确保每组都有足够的资源和人员。
5. 安全教育：进行安全教育，强调实验中的安全注意事项。
四、教学过程：（一）导入新课1. 回顾旧知识：展示一些生活中常见的塑料、合成纤维、合成橡胶等高分子化合物，让学生回忆起这些高分子化合物在平时生活中的应用。
2. 提问：什么是高分子化合物？它们是如何合成的？引入本节课的主题——合成高分子化合物的相关知识。
（二）新课教学1. 讲解高分子化合物的观点和性质：高分子是由许多重复的单元毗连而成的化合物，其分子量通常很大。
高分子化合物具有特定的性质，如强度高、耐腐蚀等。
2. 介绍合成高分子化合物的历史和发展：让学生了解高分子化合物的起源和发展过程，激发他们的学习兴趣。
3. 展示实验器械和试剂：介绍实验所需器械和试剂，如烧杯、试管、胶头滴管、聚合硫酸铁等，并强调安全操作注意事项。
4. 演示实验：合成聚合物（以聚乙烯为例）。
通过实验展示高分子合成的原理和方法，让学生观察实验现象并诠释。
5. 讲解合成高分子化合物的工业生产过程：介绍高分子工业生产的流程和设备，让学生了解高分子合成技术的实际应用。
高分子材料的合成方法介绍
谢谢观赏
单体含不饱和键：烯、二烯、炔、醛等。 链节上一般只有 C 原子 没有副产物产生。 链节和单体的化学组成相同。 聚合物相对分子质量为单体相对分子质量 的整数倍。
4、加聚反应的类型
（1）烯烃、炔烃自聚型： nCH2 ＝CH2
催化剂
〔 CH2 －CH2 〕n 聚乙烯
结论：将单体的不饱和键的碳链单独列 一行，其它视为支链部分。
合成有机高分 子材料改变了我 们的生活。
合成橡胶
一座年产8万 吨的合成橡胶 厂相当于145 万亩橡胶园的 年产量。
合成高分子化合物的 基本方法
加聚反应与缩聚反应
施陶丁格(H. Staudinger)， 德国著名化学家，也是高分子 科学创始人。1920年他创立了 高分子线链学说，指出小分子 形成长链结构的高聚物是由于 化学反应结合而成，而不是简 单的物理集聚。这与当时流行 的胶体理论产生了激烈的学术 争论。后来大量的实验证实他 的论断是正确的。他的研究成 果对于开发塑料具有重大意义。 为此，他获得了1953年的诺贝 尔化学奖。他不畏权威的精神 深为后人景仰。
进入合成有机 高分子化合物的时代
有机玻璃
聚甲基丙烯酸甲酯 CH3 聚乙烯制成 CH2 C n COOCH3
的一次性手套
-CH2-CH2-n 聚1，3——丁二烯
CH2CH=CHCH2
n
它们都是高 分子化合物，也 称聚合物，在现 代社会中有着十 分普遍的应用。
塑料制品
聚乙烯制品
酚醛树脂
橡
胶
合 成 纤 维
单体名称
乙烯 丙烯 氯乙烯 丙烯腈 丙烯酸 醋酸乙烯酯 丁二烯 乙炔
单体结构简式
CH2=CH2 CH2=CHCH3 CH2=CHCl CH2=CHCN CH2=CHCOOH CH3COOCH=CH2 CH2
2025届高中化学复习学案：合成高分子、有机合成路线设计
合成高分子有机合成路线设计（答案在最后）1.了解高分子的组成与结构特点，能依据简单高分子的结构分析其链节和单体。
2．了解加聚反应和缩聚反应的含义。
3．了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
4．能根据常见官能团的性质和已知信息设计有机合成路线。
考点一合成高分子1.基本概念(1)单体：能够进行____________________的低分子化合物。
(2)链节：高分子中化学组成________、可重复的________单元。
(3)聚合度：高分子链中含有链节的________。
2．高分子的分类及性质特点塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为三大合成材料。
3．合成高分子的两个基本反应加聚反应缩聚反应概念由不饱和单体________生成________的反应单体分子间通过________生成高分子的反应，生成缩聚物的同时，还伴有小分子的副产物(如水、氨、卤化氢等)的生成单体特点含有____________的不饱和有机物含有________________的反应基团(如—OH 、—COOH 、—NH 2、—X 等)产物特征高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构生成高聚物和小分子，高聚物与单体有不同的组成4.按要求完成方程式(1)加聚反应：氯乙烯合成聚氯乙烯的化学方程式为：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)缩聚反应：己二酸与乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
高考一轮复习化学课件合成高分子有机合成路线设计
通过配位聚合或自由基聚合反 应，使丙烯分子间发生加成反 应，生成聚丙烯。
聚合条件
反应温度、压力、催化剂种类 及浓度等条件同样影响聚丙烯 的分子量和性能。
产品性质
聚丙烯具有较高的机械强度、 耐热性、耐化学腐蚀性和良好
的加工性能。
聚氯乙烯（PVC）合成路线
原料选择
主要原料为氯乙烯，可通过乙炔和氯 化氢加成反应制得。
提取。
聚合反应
通过高压或低压聚合反 应，使乙烯分子间发生 加成反应，生成聚乙烯
。
聚合条件
反应温度、压力、催化 剂种类及浓度等条件对 聚合反应速率和分子量
有重要影响。
产品性质
聚乙烯具有良好的化学 稳定性、电绝缘性、加 工性能和耐低温性能。
聚丙烯（PP）合成路线
原料选择
主要原料为丙烯，可从石油裂 解气或炼厂气中提取。
聚合反应
通过自由基聚合反应，使氯乙烯分子 间发生加成反应，生成聚氯乙烯。
聚合条件
反应温度、压力、引发剂种类及浓度 等条件对聚合反应速率和分子量有重 要影响。
产品性质
聚氯乙烯具有良好的耐化学腐蚀性、 电绝缘性、阻燃性和加工性能，但热 稳定性较差。
其他重要高分子材料合成路线
聚酯类
如聚酯纤维（涤纶）、聚酯薄膜等，主要通 过二元醇和二元酸缩聚反应制得。
保持积极心态
保持积极向上的心态，遇到困难时不要轻易放弃，要相信自己能够克 服困难并取得好成绩。
模拟试题演练与解析
选择题解析
针对选择题中常出现的考点和易错点进行解 析，总结解题方法和技巧。
实验题解析
结合实验题的特点和要求，分析实验原理、 操作步骤和注意事项等。
合成路线设计题解析
高分子新材料中的分子设计和合成
高分子新材料中的分子设计和合成高分子材料已经成为现代工业、军事和医疗界的基本组成部分。
随着现代科技的不断进步，高分子材料的种类越来越多，性能也越来越优越，对社会的作用愈发显著。
在高分子材料中，分子设计和合成尤为重要。
高分子材料可以通过合理的分子设计和合成得到更加优异的性能，比如高机械性能、高热稳定性、高耐磨性、高透明度等等。
在本文中，我们会对高分子新材料中的分子设计和合成进行综述。
一、分子设计高分子材料的性能决定于其分子结构。
分子结构可以通过分子设计进行控制。
在分子设计中，主要有两个方面需要考虑。
一方面，需要考虑材料的功能和外延。
比如，在设计聚合物电解质时，需要考虑电解质离子传输的速率、电导率、稳定性等特性，进而设计出符合要求的分子结构。
在设计生物医用高分子材料时，需要考虑材料的生物相容性、耐腐蚀性、机械强度等外延，以便将材料用于治疗等实际应用。
另一方面，需要考虑材料的分子结构与其它因素的相互关系。
例如，分子结构与材料的熔点、分子间力、分子的相互作用力等都有一定的关联。
二、合成方法高分子材料的合成方法主要有两种。
一种是通过聚合法合成。
这种方法的原则是通过对单体进行化学反应，使单体转化为高分子。
该方法可以得到高分子分子链很长，基本上没有分子缺陷的高分子材料，但需要考虑的是聚合引入的杂质和产生的一些分子结构缺陷，如链缺陷、支链、交联、分支等。
另一种是通过改性方法合成。
这种方法通过改造已经存在的高分子材料，使其达到所需要的性能。
该方法可以在保留原有高分子材料优异性能的同时，克服其缺陷和弱点。
该方法包括物理和化学方法，如化学修饰、热处理、辐射交联和化学交联等。
三、高分子新材料高分子材料的应用领域非常广泛，包括食品包装、电子设备、医疗器械、汽车零部件、建筑材料、缆绳、运动器材等。
其中，具有代表性的材料如下：1、聚氨酯弹性体聚氨酯弹性体是一种重要的高分子材料，被广泛应用于车辆、建筑材料、服装、医疗器械等领域。
功能性高分子材料的合成与应用
功能性高分子材料的合成与应用随着科学技术的不断发展，功能性高分子材料在各个领域都扮演着重要的角色。
本文将探讨功能性高分子材料的合成方法以及其在各个应用领域的应用。
一、功能性高分子材料的合成方法功能性高分子材料的合成方法多种多样，下面列举了其中几种常见的方法。
1. 顶空聚合法顶空聚合法利用气相或溶液中的自由基聚合反应来合成高分子材料。
这种方法的优点是反应速度快，可控性好，适用于合成多种功能性高分子材料。
2. 溶液聚合法溶液聚合法将单体溶解在合适的溶剂中，通过引发剂的作用来实现高分子的合成。
这种方法适用于合成高分子材料的大规模生产，但对溶剂的选择有一定的要求。
3. 乳液聚合法乳液聚合法将单体乳液化后，在乳化剂的作用下进行聚合反应。
这种方法的优点是可以合成具有粒径较小、分散性好的高分子微球材料。
二、功能性高分子材料在电子领域的应用功能性高分子材料在电子领域具有广泛的应用，以下是其中几个常见的应用。
1. 有机发光二极管（OLED）有机发光二极管是一种基于功能性高分子材料的电子器件，其特点是发光效率高、功耗低、尺寸小等。
功能性高分子材料在OLED的发光层和载流子传输层中发挥关键作用，能够实现不同颜色的发光。
2. 太阳能电池太阳能电池是一种能够将太阳能直接转化为电能的器件，而功能性高分子材料可以作为太阳能电池的光电转换层。
通过合理设计功能性高分子材料的结构和性能，可以提高太阳能电池的效率和稳定性。
三、功能性高分子材料在医药领域的应用功能性高分子材料在医药领域也有广泛的应用，以下是其中几个例子。
1. 药物载体功能性高分子材料可以作为药物的载体，在体内释放药物，从而实现控制释放和靶向输送。
通过调控功能性高分子材料的结构和性能，可以实现药物在特定部位的定向释放，提高药物的疗效并减少副作用。
2. 人工器官功能性高分子材料可以模拟人体组织的结构和功能，用于制造人工器官。
例如，聚氨酯材料可以用于制造人工心脏瓣膜，聚乳酸可以用于制造可降解的缝线等。
聚氯乙烯(PVC)合成工艺课程设计
2010级高分子材料与工程课程设计目录1.绪论 (3)1.1 聚氯乙烯工业的发展概况 (3)1.2 聚氯乙烯工业在国民经济中的作用 (4)1.3 聚氯乙烯系列聚合物的性质 (4)1.4聚氯乙烯制品的开发与应用技术 (4)1.5 聚氯乙烯合成方法 (6)2.聚氯乙烯合成方法 (6)2.1悬浮聚合 (7)2.2本体聚合 (7)2.3乳液聚合 (7)2.4溶液聚合 (8)3.原料 (8)3.1乙炔： (8)3.2氯化氢： (8)3.3 氯乙烯： (9)4.物料的储存和输送方法 (9)4.1乙炔 (9)4.2氯化氢(HCl) (9)4.3氯乙烯(VCM) (10)5.有关设计参数 (10)6.物料衡算 (10)6.1聚合釜物料衡算 (11)7.关键设备的选型 (13)7.1聚合釜的选型 (13)8.车间设备布置设计 (13)8.1车间设备布置的原则 (13)8.2 车间设备平面布置的原则 (14)8.3 车间设立面布置的原则 (14)8.4车间设备布置 (14)8.5车间设备立面布置 (14)9.其他设备的选型 (15)10. 公用工程 (15)10.1供水 (15)10.2供电 (15)10.3供暖 (16)10.4 通风 (16)参考文献 (16)附各设备示例图1.绪论聚氯乙烯(PVC)1.1. 聚氯乙烯工业的发展概况[1]20世纪的30年代50年代是塑料工业迅速发展的时期。
在此期间有许多合成塑料如聚氯乙烯、聚苯乙烯等形成工业化。
自1835年法国化学家V.Regnault首先发现了氯乙烯，于1838年他又观察到聚合体，这就是最早的聚氯乙烯。
1872年包曼(Baumann)报导了氯乙烯的制备，并观察到在强烈阳光照射后，氯乙烯逐渐变成一种无定形的白色固体物。
经历数十年直到1910年德国与美国研究了氯乙烯在紫外线和过氧化物存在下的聚合反应。
1910年，Ostromislensky在进行氯乙烯研究时，也获得氯乙烯聚合物，称之为Cauprene chloride。
10版高分子材料专业选修课简介和计划
高分子材料专业方向课程（选修）简介一、《高分子材料》（第6学期）本专业选修32学时/2学分授课教师：肖汉文副教授课程简介：本课程以高分子结构－性能－应用为主线，在简要介绍高分子基本知识和基本理论（如高分子材料制备方法、高分子材料的）的基础上，重点介绍通用高分子材料（塑料、橡胶、纤维、胶黏剂及涂料）、（液晶高分子、离子交换高分子材料与吸附性高分子材料、螯合树脂及配位高分子、感光性高分子、高分子、医用高分子、高吸水性树脂、导电性高分子材料、高分子功能膜材料、智能高分子材料）和高分子的制备、性能及主要用途。
二、《表面活性剂及应用》（第6学期）本专业选修32学时/2学分授课教师：陈正国教授课程简介：《表面活性剂及应用》课程是介绍表面活性剂的结构特点、分类、合成方法以及性质和应用。
本课程主要任务是使学生对表面活性剂具有一个比较广泛的了解。
要求了解表面活性剂的基本性质，表面活性剂的一些基本分析方法。
理解表面活性剂的一些主要作用，例如：乳化作用、润湿作用、增溶作用等。
三、《聚合反应工程》（第6学期）本专业选修32学时/2学分授课教师：四、《聚合物流变学基础》（第6学期）本专业选修 32学时/2学分授课教师：肖汉文副教授课程简介：聚合物被广泛应用于各种材料,如塑料、橡胶、纤维、薄膜和涂料等。
它们的加工成型和使用性能在很大程度上取决于其流变行为。
本课程将讨论流变学的基本概念，流变性的各种数学模式的基本概念、适合于该模式的材料的性质及其测试方法、这些性质与分子结构的关系以及这些性质与环境参数的关系、从结构角度解释这些性质。
本课程将讨论聚合物材料各种不同的流变行为，并较完整、系统地阐述了聚合物流变学的概念、理论和实验方法等知识。
本课程需要学生具有一定的高分子物理和聚合物成型加工等理论方面的知识,通过本课程的学习,可以巩固和深化学生已学的专业基础知识,同时也可拓宽学生的专业知识，为将来工作和学习夯实基础。
五、《专业英语》（第6学期）必选修32学时/2学分授课教师：本专业教师六、《纳米材料及应用》（第6学期）任选修 32学时/2学分授课教师：赵丽讲师课程简介：本课程是材料科学与工程学院的一门专业选修课，它主要介绍纳米材料的基本知识，包括纳米材料的结构特征及其特殊性质，纳米材料的制备、表征方法，纳米材料的潜在应用。
高分子材料配方设计说明
用量一般为0.1％～5％
抑菌剂〔杀菌剂
类型 防虫剂
防兽剂
增塑剂
增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、 柔软性或延展性,加入的低挥发性或挥发性可忽略 的物质.
经增塑的聚合物,其软化点<或流动温度>、Tg、脆 性、硬度、拉伸强度、弹性膜量下降；而耐寒性、 柔顺性、断裂伸长率会提高.
约80～85％的增塑剂用于PVC塑料制品,其它用于纤 维素树脂、醋酸乙烯树脂、ABS树脂和橡胶中.
谢 谢！
让我们共同进步
稳定剂
稳定剂——成型加工和使用时,有助于保持材料性能 原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质.
可制止或抑制聚合物因受外界因素〔光、热、细菌、 霉菌以至简单的长期存放等所引起的破坏作用.
按老化的方式不同,稳定剂分为热稳定剂、光稳定剂、 抗氧剂、抗臭氧剂和生物抑制剂等.
<1> 热稳定剂
热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解 作用的物质.
填充剂 增量填充剂〔也称惰性填充剂
增强剂〔也称补强剂、活性填充剂
<1>在橡胶中的应用 <2>在塑料中的应用 <3>常用填充剂的特性及选择
润滑剂
润滑剂——为改进塑料溶体的流动性能,减少或避 免对设备的摩擦和粘附〔粘附也可能由其它助剂 引起以及改进制品表面光亮度等,而加入的一类助 剂.
品种与选用
<1>增塑剂的应用性 能
与树脂的相容性好 增塑效率要高 增塑效果要持久
<2>增塑剂的作用机理
聚合物增塑示意图 1－增塑剂分子 2－聚合物分子 3－增塑剂与聚合物间的联结点
填充剂与增强剂
填充剂<填料>——填充物料.填充剂和增强剂有时难以 区别.
导电性高分子材料的设计与合成
导电性高分子材料的设计与合成高分子材料是一种具有重要应用前景的材料，具有轻质、高强度、防腐、导电等特性，在能源、信息、环保等领域有广泛的应用。
其中，导电性高分子材料因其在电子设备、传感器、光电器件等方面的应用，受到了广泛的关注。
本文将阐述导电性高分子材料的设计与合成方法。
一、导电性高分子材料的特性导电性高分子材料是一类能够传导电流的高分子材料，通常表现出高电导率、高化学稳定性、良好的光学透明性等性能。
这些材料有良好的导电性能，可以被用于制造高效的导电电路板、柔性传感器、电子设备等。
同时，导电性高分子材料还具有重量轻、柔韧性好、易加工等特点，因此也被广泛地应用于面板显示和电池领域。
二、导电性高分子材料的设计与合成方法高分子材料的导电性能与其分子结构有密不可分的关系，因此设计合成高效导电高分子材料是非常关键的。
下面将介绍几种常用的导电高分子材料的设计与合成方法。
1. 导电聚合物导电聚合物具有分子内的导电机制，在分子链上引入共轭结构才能使得分子链形成宽带隙和低低禁带的π-电子体系，从而变成导电材料。
因此，合成导电聚合物时设计分子结构尤为重要，其中最常用的策略是在高分子骨架中引入共轭结构单元。
例如，聚苯乙烯（PS）作为一种共轭高分子，具有与金属相当的电子迁移率，是一种常用的导电材料。
此外，还有聚苯胺、聚三嗪、聚噻吩、聚芳族醚等导电聚合物，这些材料在电化学传感器、柔性显示器、太阳能电池等领域有广泛的应用。
2. 碳纳米管复合材料碳纳米管是一种具有单壁和多壁两种结构的碳纳米结构，具有良好的导电性和机械强度，因此被广泛地应用于导电高分子材料中。
碳纳米管可以通过化学氧化或电化学方法得到，然后与高分子材料进行复合制备，这样的碳纳米管复合材料既保留了高分子的柔性，又具有了高导电性和高机械性能。
3. 聚合物/纳米颗粒复合材料聚合物/纳米颗粒复合材料是将导电性纳米颗粒和高分子材料复合制备而成的材料。
导电性纳米颗粒是指电导率高的金属氧化物或碳纳米材料，如氧化铜、氧化铈、氧化锌、碳纳米管等。
高分子材料中超支化聚合物的结构设计与合成研究
高分子材料中超支化聚合物的结构设计与合成研究高分子材料作为一类重要的材料，具有很广泛的应用价值。
在高分子材料中，聚合物是最基本的组成单位，而超支化聚合物作为一类特殊的聚合物，近年来备受关注。
超支化聚合物具有分子权数高、链路多等特点，这些独特的结构使超支化聚合物在涂料、水凝胶、聚合物电解质和渗透膜等多个领域有着广泛的应用前景。
因此，超支化聚合物的结构设计与合成研究成为了现代高分子材料学中的热门课题之一。
超支化聚合物的结构设计与合成研究要从两个方面出发。
一方面需要对超支化聚合物的结构进行设计，以满足不同应用需求；另一方面则要通过合成方法研究，实现设计的理想结构。
首先，超支化聚合物的结构设计需要考虑多个因素，包括分子量、分支度、链的数目和胶体性能等。
这些因素对聚合物性能的影响非常大。
超支化聚合物的多分支结构使其具有较高的分子量，而其分支度越高，链数目也会随之增加。
因此，在设计超支化聚合物时，需要考虑分子量和分支度之间的关系。
此外，由于超支化聚合物分子具有类似树枝状结构的外形，因此还需要考虑分子几何构型对聚合物胶体性能的影响。
其次，超支化聚合物的合成方法通常包括两大类：一类是单体聚合方法，一类是过渡金属催化剂助催化方法。
其中，单体聚合方法较为简单，可以通过选择不同的单体来实现分子结构的多样化；过渡金属催化剂助催化方法则需要不同的催化剂和反应条件，比如温度、配位剂、催化剂浓度等，以实现合成超支化聚合物的目的。
当前，主要的合成方法包括原子转移自由基聚合法、配位催化法和离子交换聚合法等。
在实际的合成过程中，需要根据所要求的超支化聚合物结构特点选择合适的合成方法，并且需要在不同条件下对反应体系进行控制，以保证反应过程中聚合物结构的合成。
此外，在聚合物合成过程中，还需要注意一些重要的实验细节，比如控制温度、pH 值、反应时间和光照等等。
除此之外，在超支化聚合物的研究中，还需要多种分析技术来表征聚合物的结构和性质。
新型材料的分子设计与合成
新型材料的分子设计与合成随着科技不断发展，新型材料的研究成为科学界和工业界的热点之一。
尤其是对于新型材料分子的设计和合成，成为了材料化学领域的重点。
本文将从分子设计和合成两个方面，探讨新型材料的研究进展及相关技术的发展趋势。
一、分子设计的发展材料的性质是由分子结构决定的，因此对于新型材料的研究，分子设计是至关重要的。
从分子结构层面出发，研究人员可以通过定量计算和分子模拟等方法预测分子的物理、化学性质，以及特定条件下的反应活性和稳定性。
近些年来，一些新型材料的分子设计和合成取得了重要进展，诸如高分子、催化剂等。
其中比较有代表性的是电催化合成。
以氢能作为一个例子，在氢燃料电池中，高效、稳定的电催化材料是制约技术商业化应用的瓶颈。
因此，电催化剂的设计与开发尤为重要。
近年来，催化剂材料化学家通过有机合成等技术手段，成功地合成了一系列的电催化剂，极大地推动了氢燃料电池技术的发展。
在此基础上，某些其它材料分子的设计也取得了极大的进展。
二、新型材料的合成分子设计的实现还必须依赖于材料的合成实践，多种新型材料由于其特异的性质而具备广泛的应用潜力。
由于合成方法的局限性和复杂性，许多新型材料的研究面临着巨大的挑战。
从简单合成到复杂化，合成方法的可控性越来越高。
在合成方法方面，新型化合物的制备（包括单晶制备等方面）已经成为了当前材料化学领域的重要方向之一，而生命化学中的蛋白质折叠与组装、物理化学中的超分子组装等也为新型材料的合成提供了启示，因此一些核磁共振（NMR）谱学技术的发展（包括微波辅助催化和金属催化）已经被广泛应用于有机和无机材料领域。
总之，新型材料的分子设计与合成研究是当前材料领域广受关注的基础性研究，科学家们在这方面取得的进展不仅对于材料领域、许多工业领域都有很大推动作用，在环保、能源等领域的实际问题解决中也会发挥着巨大的作用。
《合成有机高分子的基本方法》 教学设计
《合成有机高分子的基本方法》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）了解合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。
（2）理解加聚反应和缩聚反应的原理，能够书写常见高分子化合物的合成反应方程式。
2、过程与方法目标（1）通过对高分子化合物合成过程的分析，培养学生的逻辑思维能力和推理能力。
（2）通过小组讨论和交流，提高学生的合作学习能力和表达能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对有机化学的兴趣，体会化学知识在生活和生产中的重要应用。
（2）培养学生的创新意识和可持续发展观念。
二、教学重难点1、教学重点（1）加聚反应和缩聚反应的原理。
（2）常见高分子化合物的合成方法及反应方程式的书写。
2、教学难点（1）缩聚反应中官能团的变化和小分子的生成。
（2）从高分子化合物的结构推断单体。
三、教学方法讲授法、讨论法、实验探究法、多媒体辅助教学法四、教学过程1、导入新课（展示生活中常见的高分子材料制品，如塑料袋、塑料盆、橡胶轮胎等）同学们，在我们的日常生活中，高分子材料无处不在。
那么，这些高分子材料是如何合成的呢？今天，我们就来一起学习合成有机高分子的基本方法。
2、讲授新课（1）高分子化合物的概念通过多媒体展示一些高分子化合物的分子结构模型，讲解高分子化合物的定义：相对分子质量很大的有机化合物，通常其相对分子质量在一万以上。
（2）高分子化合物的分类简单介绍高分子化合物的分类，如按照来源分为天然高分子和合成高分子；按照性质分为热塑性高分子和热固性高分子等。
（3）加聚反应①原理讲解结合动画演示，讲解加聚反应的原理：含有不饱和键（双键或三键）的小分子通过加成反应相互结合成高分子化合物的反应。
②实例分析以聚乙烯的合成为例，写出其反应方程式：nCH₂=CH₂ →CH₂CH₂n ，让学生理解加聚反应的过程。
③练习巩固给出一些小分子的结构简式，让学生判断能否发生加聚反应，并写出相应的反应方程式。
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分子量过大, 聚合物熔体粘度过高, 难以成型加工
达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过 高的分子量
小分子化合物没有机械强度，而高分子通常具 有较高的机械强度。显然，材料的机械性能随 着相对分子质量的增加逐渐提高。
机械性能
160
140
120
100 DP=30 80ຫໍສະໝຸດ 604020
0 0
100
200
DP = 400
高分子设计 与合成
高分子化学的基本内容 树枝状聚合物的设计与合成 富勒烯及其高分子化 环型高分子的设计与合成 功能高分子的设计与合成
高分子设计（Macromolecular Design）一词源于麻省 理工学院，霍恩·赫贝尔教授（Professor Hobel）在20 世纪 70 年代提出的。
合成还经常涉及催化剂（或引发剂）问题，而催化剂的 选择本身是个难度极大的课题。因此，目前进行的高分子的 分子设计大多包含假设和推论的设计，全新高分子的设计依 然十分困难，还没有很好地加以解决。由此可见，高分子设 计是一个极具吸引力的、富于挑战性的研究方向。
高分子结构的复杂性（如仅由A和B 两种重复结构单元连 接而成的最简单的共聚物，也有四种不同的连接方式， 即嵌段共聚物、交替共聚物、无序共聚物和接枝共聚物）使 得合成过程中合成目标的控制十分困难；
2. 分子量具有多分散性
什么是分子量的多分散性（Polydispersity） ？ 高分子不是由单一分子量的化合物所组成
高分子设计基础知识
1.1 高分子的基本概念
什么是高分子？ 高分子化合物、大分子化合物、
高分子也叫 高分子化合 物，是指分
高分子、大分子、高聚物、聚合物 这些术语一般可以通用
子量很高并 由共价键连 接的一类化
Macromolecules, High Polymer, 合物
Polymer
常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万，
甚至上百万，范围在104～106
1.由一种结构单元组成的高分子
一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元 通过共价键重复连接而成。 例如：聚苯乙烯
nC2HC聚H 合 C2-HCH 2--C CH H 2--C CH H
缩写成
CH2 CH n
合成聚合物的起始原料称为单体（Monomer）
在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称 为结构单元（Structure unit）
分子量多大才算是高分子？ 其实，并无明确界限，一般
- - - - - < 1000 < - - - - - - - - - - - - < 10000 < - - - - -
低分子
过渡区（齐聚物）
高聚物
一般高分子的分子量在
104 ～106 范围
强
超高分子量的聚合物 度
C
的分子量高达106 以上
B
x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排 列是任意的：
M1M2M1M1M2M1M2M2M2 在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅
结构单元＝单体单元
1.2 高分子化合物的基本特征
1.分子量大
分子量大是高分子的根本性质 高分子的许多特殊性质都与分子量大有关，如： 高分子的溶液性质： 难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段 溶液粘度比同浓度的小分子高得多 分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化 固体聚合物具有一定的力学强度,可抽丝、能制膜
合成还经常涉及催化剂（或引发剂）问题，而催化剂的 选择本身是个难度极大的课题。因此，目前进行的高分子的 分子设计大多包含假设和推论的设计，全新高分子的设计依 然十分困难，还没有很好地加以解决。由此可见，高分子设 计是一个极具吸引力的、富于挑战性的研究方向。
目前，高分子设计可按相对分子量及其分布、一次结构、 高次结构的限制进行分类设计，并按照需要将其中的一部分 或全部进行组合设计。
结构单元
重复结构单元
此时 ，两种结构单元构成一个重复结构单元
3. 由无规排列的结构单元组成的高分子
由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物,由两 种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为 共聚物. 共聚物分为：
无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。
通过普通聚合方法，只能得到无规共聚物和交替共聚物，
300
400
500
聚合度
600
700
高分子聚合度与机械性能之间的关系
常用的聚合物的分子量（万）
塑料 分子量
聚乙烯 6～30 聚氯乙烯 5～15 聚苯乙烯 10～30
纤维 分子量
涤纶 1.8～2.3 尼龙-66 1.2～1.8 维呢纶 6～7.5
橡胶 分子量
天然橡胶 20～40 丁苯橡胶 15～20 顺丁烯胶 25～30
高分子的强度与分子 量密切相关
A 聚合度
A 点是初具强度的最低聚合度，A
点以上强度随分子链迅速增加 B 点是临界点，强度增加逐渐减慢 尼龙
AB
40 150
C 点以后强度不再明显增加
纤维素 60 250
不同高分子初具强度的聚合度和 乙烯基 100 400
临界点的聚合度不同，如
聚合物
高分子的加工性能与分子量有关
嵌段共聚物和接枝共聚物必须通过特殊方法制备。
AAABBAAABBBBABBAABBB
无规共聚物
ABABABABANBABABABABA
交替共聚物
AAAAAAAAAAAABBBBBBBB
嵌段共聚物
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
接枝共聚物
例如：丁苯橡胶
----( C 2--HCH=CH2--xC )-H -(-2C --H CH y n-)----
首先要了解材料的分子化学结构和物理性能之间的相互 关系，并在此基础上根据要求合成出具有所需物性的特定 化学结构的材料。
简言之，高分子设计就是：按照聚合物及其材料的指定 性能→ 设计分子结构→ 进行合成和加工。
高分子结构的复杂性（如仅由A和B 两种重复结构单元连 接而成的最简单的共聚物，也有四种不同的连接方式， 即嵌段共聚物、交替共聚物、无序共聚物和接枝共聚物）使 得合成过程中合成目标的控制十分困难；
2.由两种结构单元组成的高分子
合成尼龙-66则具有另一特征：
H 2 N ( C H 2 ) 6 N H 2 + H O O C ( C H 2 ) 4 C O O H
H --N H (C H 2 )6 N H --C O (C H 2 )4 C O -- n O H + (2n-1) 2HO
结构单元