高聚物
高聚物名词解释
高聚物名词解释
高聚物是指由重复单元组成的大分子化合物。
它是由许多单体分子通过化学键连接而成的，这些单体可以是相同的或不同的。
高聚物可以通过聚合反应形成，其中单体分子中的双键或三键被打开，使得它们可以连接成更大的分子。
高聚物有许多重要的应用，包括塑料、橡胶、纤维和涂料等。
它们的性质和特性取决于它们的化学结构、分子量和链结构等因素。
常见的高聚物包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚氨酯等。
高聚物的性质可以通过改变单体的选择、反应条件和添加助剂等方式进行调控。
例如，通过引入不同的单体或添加剂，可以改变高聚物的强度、硬度、柔韧性、耐热性和电绝缘性等。
这使得高聚物成为一种非常灵活和多功能的材料。
高聚物的制备方法有许多种，包括聚合反应、缩聚反应和交联反应等。
其中最常见的方法是聚合反应，通过将单体分子在高温、高压或催化剂存在的条件下连接起来。
此外，还有一些特殊的制备方法，如溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合等。
总之，高聚物是由许多单体分子连接而成的大分子化合物。
它们具有
广泛的应用，并且可以通过控制化学结构和物理性质来满足各种需求。
高聚物的分子运动与力学状态
使用价值——是高聚物材料成型加工不能超过的温度。
5）脆化温度
定义——指高聚物材料在受强外力作用时，从韧性断裂转变为脆性断裂时的
温度。
使用价值——是塑料、纤维的最低使用温度。
2 . 晶态高聚物
皮革态
在轻度结晶的聚合物中，少量的晶区起类似交联点
的作用，当温度升高时，其中非晶区由玻璃态转变为高
弹态，可以观察到Tg的存在，但晶区的链段由于受晶格
生急剧变化；
4）应用——
塑料（Tg在室温以上）： Tg为使用上限和耐热指标；
橡胶（Tg在室温以上）： Tg为使用下限和耐寒指标。
V: Volume
H: Enthalpy
G’: Storage shear modulus
α: Volume coefficient of expansion
运动十分缓慢，体积松弛和构象重排在实验的时间标尺内不可能实现
，体系很难达到真正的热力学平衡状态，因而出现CP、 α和K的不连续
变化，而其体积、焓及熵连续变化，这些现象恰好与二级转变相似。
dF=-SdT+VdP
• 一级转变——以温度和压力作为变量，与自由能的一阶偏导数有关的
性质如体积、焓及熵在此过程中发生突变，这类相转变称为一级转变.
• 1 . 线形非晶态高聚物
• 2 . 晶态高聚物
• 3 . 交联高聚物
当温度在一定范围内变化时，大分子具有不同
的运动状态，高聚物宏观表现出不同的力学状态。
在恒定应力下，高聚物的温度-形变之间的关系
（温度-形变曲线）可反映出分子运动与温度变化的
关系。不同结构高聚物温度-形变曲线不同。
1 . 线形非晶态高聚物
低温度。
高聚物的结晶态和取向态的差别
高聚物的结晶态和取向态的差别标题：高聚物的结晶态与取向态的差异高聚物是一种重要的聚合物材料，其结晶态和取向态是在其制备和应用过程中常见的两种不同形态。
本文将从结晶程度、分子排列方式和物性差异等角度，对高聚物的结晶态和取向态进行比较与分析。
首先，结晶态是高聚物分子在凝固过程中形成的具有规则结构的有序区域。
在结晶态下，高聚物分子通过相互作用方式排列成三维晶体结构，使得分子间距固定，形成规整的晶格。
相比之下，取向态是高聚物分子在流动或拉伸过程中，分子呈现特定的方向排列。
取向态下的高聚物分子排列方式呈现出一定的有序性，但没有明确的结晶结构。
其次，结晶态和取向态的分子排列方式不同，导致高聚物物性差异。
在结晶态下，高聚物具有较高的熔点和热稳定性，结晶度较高，力学性能和刚性较好。
这使得结晶态的高聚物在应用中具有优秀的机械性能和耐热性。
而取向态下的高聚物，由于其分子排列方式的特殊性，具有较高的拉伸强度和各向异性。
这使得取向态的高聚物在纤维、薄膜等领域有着广泛的应用。
此外，结晶态和取向态的形成方式也不同。
结晶态是通过温度控制、溶剂选择等方式实现的，需要一定的结晶条件和时间。
而取向态则是通过加工过程中的外力作用，如拉伸、挤压等方法实现的。
在实际应用中，结晶态和取向态的形成方式会影响高聚物的加工工艺和性能控制。
总的来说，高聚物的结晶态和取向态具有明显的差异。
结晶态通过分子间作用力形成有序结构，具有较高的熔点和热稳定性；而取向态则是通过外力作用使分子排列呈现特定方向，具有较高的拉伸强度和各向异性。
在聚合物材料的开发和应用过程中，对结晶态和取向态的理解和控制，对于提高材料性能和扩展应用领域具有重要意义。
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正文内容清晰，段落完整，表达流畅。
高聚物的结构简式
高聚物的结构简式高聚物，也称为聚合物，是由许多重复单元通过共价键连接起来形成的大分子化合物。
在高聚物中，聚合单元通过共享电子对来形成化学键，从而形成聚合链。
高聚物在自然界中广泛存在，可以是有机物，也可以是无机物。
高聚物的结构可以分为线性、支化、交联和网络四种形式。
下面分别介绍这四种结构。
1.线性结构线性高聚物是最简单的结构形式。
各个聚合单元按照相同的方向依次连接起来，形成一条长链。
这种结构形式类似于一根绳子，没有分支。
线性高聚物通常具有高分子量，分子链长度较长。
例如，聚乙烯、聚丙烯等就是线性高聚物。
线性高聚物具有较高的延展性和柔韧性。
2.支化结构支化高聚物是在线性结构的基础上进一步分支扩展而成的。
分支通常从分子链的侧链上延伸出来，形成树枝状结构。
这种结构形式提高了高聚物的分子间吸附能力，增强了高聚物的溶解性和流动性。
例如，聚乙烯醇就是一种支化高聚物。
3.交联结构交联高聚物是指通过交联剂将聚合单元连接在一起形成三维结构的高聚物。
交联剂可以是有机物，也可以是无机物。
交联结构使高聚物具有较高的强度和硬度，同时增加了高聚物的热稳定性和耐化学性。
例如，聚氨酯、环氧树脂等就是交联高聚物。
4.网络结构网络高聚物是一种特殊的结构形式，其分子链通过共有的交联点连接在一起，形成三维网状结构。
网络结构具有非常高的强度和耐热性，同时还具有很好的抗变形能力。
例如，硅橡胶就是一种具有网络结构的高聚物。
总结起来，高聚物的结构可以是线性、支化、交联和网络四种形式。
每种结构形式都赋予了高聚物不同的性质和用途。
了解高聚物的结构对于研究和应用高分子材料具有重要意义。
高聚物的结构可以通过实验技术和理论计算等方法进行研究和表征，为高分子材料的设计和合成提供了基础。
高分子物理第二章 高聚物的聚集态结构
晶态 非晶态
取向结构 Orientation
决
决
高分子的聚集态 定 聚合物的基本性能特点 定 材料的性能
控制成型加工条件
获 得
预定材料结构
得 到
预定材料性能
高聚物的聚集态
晶态 一般晶态与半晶态
半晶态 取向晶态与半晶态 玻璃态
非晶态 取向态Leabharlann 橡胶态 粘流态液晶态
织态
第二节 结晶高聚物的结构模型
一、樱状微束模型（两相结构模型）
从而存在最大结晶温 度Tmax
Tmax＝（0.80～0.85) Tm
低温
高温
Tmax=0.63 Tm+0.37 Tg-18.5
如: PP Tm=176℃ Tmax=0.85(176+273)K=381K
例 如 定向PS
Tc →Tm时，成核少，但生长快，
容易成为大球晶，不透明，脆，
表面粗糙。
Tc →Tg时，成核多，但生长慢， 容易成为小球晶，可能透明， 脆，表面细致。
这是人们多年来所接受和公认的结晶高聚物的结构模 型。
1、依据： 通过X-衍射
证实：除了有晶 相的衍射环外， 还有由于非晶造 成的弥散环。
2、中心论点： 高聚物只能部分结晶，有晶区，同时也有非晶区，
两相同时并存，一条高分子链可以贯穿好几个晶区和非晶 区，在非晶区中分子链仍是卷曲的。
3、应用： 用此模型可以解释一些实验事实，但有另一些实验事
后来许多聚合物如古塔波胶，PP, 聚α－烯烃，纤维素及衍生物等也相 继培养出了单晶。在电镜下可以清楚 的看到这些单晶具有规则的几何外 形。
Andrew Keller (1925～) 英国
远程有序和进程有序贯穿整个晶体。
高聚物的结构高聚物的结构包括高分子链结构和聚集态结构
第一章高聚物的结构高聚物的结构包括高分子链结构和聚集态结构，研究高聚物结构的根本目的，是了解高聚物结构与其物理性能之间的关系，以及高聚物分子运动的规律，为高聚物分子设计和材料设计建立科学基础，同时指导我们正确地选择和使用高聚物材料，更好地掌握高聚物的成型加工工艺条件，并通过各种途经，改变高聚物的结构，以达到改进性能。
高聚物结构有很多特点，高聚物是很多碳原子以共价键联结的大分子，分子链长，并具有多分散性，分子之间相互作用力大，机械强度高，高聚物在使用时还加入很多掺合物以达到提高性能、改进性能的目的。
1-1高分子高分子是由许多相同或不同的基本链节作为化学结构单元，通过共价键连接起来的大分子，又称高聚物、聚合物、大分子及高分子化合物。
1-2天然高分子像蛋白质、天然纤维和其他糖类等天然产物，具有特殊的结构特征，这些结构特征是分子长度均一，以及分子的化学结构完全相同，在这些化合物中，每一个分子具有不同单体单元构成完全相同的序列。
1-3合成高分子将一种或两种以上的单体，经人工合成的高分子化合物，是与天然高分子向对照而言的，如合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成皮革、合成涂料、合成胶粘剂等，都是以合成高分子为主的，合成高分子的分子量分布较天然高分子的多。
1-4碳链高分子高分子主链是由相同的碳原子，以共价键连结的长链分子，如聚乙烯CH2CH2n。
这类高聚物，工业产量最大，用途最广，除聚四氟乙烯外，可塑性好，容易成型加工，原料丰富，成本较低，但缺点是易老化，耐热性差。
1-5杂链高分子在高分子主链上，除碳原子外，还有氧（O）、氮（N）、硫（S）等元素组成，并以共价键连结。
如聚苯二甲酸乙二醇酯C C OOCH2CH2On聚酰胺NH(CH3)4NH CO(CH3)4COn这类高分子具有较高的耐热性和机械强度，比碳链高分子要高，但因主链上常有极性基团，容易水解，杂链高分子一般作为工程塑料用。
1-6元素有机高分子这种高分子主链上含有硅Si、磷P、钛Ti、砷As、锡Sn、锑Sb、锗Ge等元素和氧组成主链，但在侧基上还含有有机基团。
高聚物的结构与性能
9/24/2019
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1.相对分子质量
聚合物的性能决定于平均相对分子量和相对分子量 分布。
除少数特殊用途（涂料、胶黏剂等）使用低相对分 子量的聚合物外，多数对材料力学性能要求较高的用途 都需要聚合物具有较高的相对分子质量。越高越好？
例：聚乙烯：聚合度为1～2时呈气态；聚合度为3～10时 为液体；聚合度为10～100时为黏性、力学性能极差的蜡 状固体；聚合度超过1000时，开始表现塑料的韧性、强度 和成膜特性，并随着聚合度的增加而增加。
5.共聚物序列结构
共聚物性能倾向于组分均聚物性能互补。
不同序列结构的特点： • 无规、交替——
改变了结构单元的相互作用状况， 因此其性能与相应的均聚物有很大差别 • 嵌段、接枝—均聚物有一定联系
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① 无规共聚
两种高分子无规则地平行联结 — A—B—A—A—B—A—A —A—B—B—A— B— 由于两种高分子平行无规则地排列改变了结构单元的相
➢ 自由结合：无键角的限制，也不考虑空间位阻对移 动的影响（理想的）
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小分子内旋转： 例如最简单的乙烷：如果C—C发生内旋转，则分子内与C
相连的H的相对位置就要发生变化： 分子内的旋转受
阻,使得高分子链在
空间可能有的构象数
交叉式 反式位能最低
叠同式 顺式位能最高
反式，氢原子间距离最远（0.25nm），斥 力最小；顺式，氢原子间距离最小 （0.228nm），斥力最大；氢原子半径 0.12nm。
远远小于自由内旋转 的情况。受阻程度越 大，可能有构象数就 越少。
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影响旋转的因素
CH3-CH3分子旋转的位垒为11.7kJ·mol-1
◆ 若氢被甲基或卤素(极性、位阻） 取代，则位垒增大，取 代的基团越多，位垒越大；
高聚物的力学性质
4、硬度 是衡量材料表面抵抗机械压力的能 力的一种指标。硬度的大小与材料的抗张强 度和弹性模量有关，而硬度试验又不破坏材 料、方法简便，有时作为估计材料抗张强度 定义重替代方法。 硬度试验方法很多，加荷方式有动载法和 静载法两种，前者用弹性回跳法和冲击力把 钢球压入试样，后者则以一定形状的硬材料 为压头，平稳地逐渐加荷将压头压入试样， 统称压入法，因压头的形状不同和计算方法 差异又有布氏、洛氏和邵氏等名称。
材料发生形变的基本类型
材料受力方式不同，发生变形的方式也 不同。对于各向同性的材料来说，有三 种基本的类型： 简单拉伸：外力垂直于材料截面，大 小相等方向相反，且处于同一直线上。 此时材料受力而伸长。
Schematics of simple elongation
简单剪切 外力平行于材料截面，大小相等，方向 相反的两个力。在这种剪切力的作用下， 材料将发生偏斜，偏斜角的正切定义为 切应变。
摆锤式冲击试验是让重锤摆动冲击标准试样， 测量摆锤冲断试样所消耗的功，试样的安放方 式有简支梁式和悬臂梁式，前者（Charpy试验） 试样两端支撑着，摆锤冲击试样的中部；后者 （Izod试验）试样一端固定，摆锤冲击自由端。 试样可用带缺口的和不带缺口的两种。采用带 缺口的试样是为了使缺口处试样的截面积大大 减小，受冲击时，试样断裂一定发生于这一薄 弱处，所有的冲击能量都能在这局部被吸收， 提高了试验的准确性，但在计算冲击强度时， 试样的厚度指缺口处的剩余厚度。
2、弯曲强度 也称挠曲强度，是在规定试验条件下， 对标准试样施加静弯曲力矩，直到试样被折断为止，试 验过程中最大载荷P，按下式计算弯曲强度
弯曲模量为
式中δ叫挠度，是试样着力处的位移。 常见弯曲试验及其模量计算方法参见P300
高聚物的基本概念
高聚物的基本概念高聚物又称高分子化合物，它是由许多大分子化合物所组成的物质，组成该大分子的重复单元数很多，增减几个单元并不显著影响其物理性质。
低聚物则是组成该大分子的重复单元数较少，增减几个单元对其物理性质有显著影响。
聚合物是高聚物和低聚物的总称。
高聚物的分子量高达几千到几百万，绝大多数是各种不同分子量的同系混合物，因而称为高分子化合物。
i般把分子量低于IOOO或1500的化合物称作低分子化合物；分子量在10000以上的化合物称作高分子化合物。
高分子化合物中极大多数是聚合物，但也是有可能不是重复单元连接而成，仅仅是分子量高的物质，这就不宜称作聚合物。
不过，有时也混用。
一、高分子化学高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的一门科学。
用来合成高聚物的低分子原料称为单体。
如涤纶的单体为EG、EO、DMT、PTA等。
由单体合成的高聚物一般由许多相同的简单的结构单元，通过共价键重复连接而成。
例如涤纶的结构是由下列原子的重复连结而成的：.OYH2YH2Y-1 WYH2YH2Y-j-<2^C-…..-O-CH2-CH2-O一C .OO OO OO 上式中”代表碳链骨架，涤纶的结构式可简写成：...... 结构单元……一-——结构单元---------------------- 重复单元------------------------ ►.组成大分子链的单体的主体部分称为结构单元。
大分子链上相同结构的重复部分称为重复单元。
重复单元又称链节，链节数用n表示。
大分子链上的结构单元数称为聚合度，用X"表示。
但习惯上往往用链节数表示聚合度，即本书采用这一习惯表示法。
聚合物的分子量加〃可用下式计算：M fl=M o∙X rt式中，MO 为重复单元的分子量，对PET 而言，Mo=192.20实际上，一般高聚物均系由化学成分相同而分子量不同的同系聚合物的混合物组成，这种特性称为高聚物分子量的多分散性。
所以，高聚物的分子量只能用平均分子量来表示。
高聚物结晶态和取向态的差别
高聚物结晶态和取向态的差别
在高分子化学领域中，高聚物是一类由重复单元组成的聚合物。
高聚物的结晶态和取向态是高分子材料中常见的两种不同的分子排列方式。
本文将探讨高聚物结晶态和取向态之间的差别。
首先，高聚物的结晶态是指分子在固态条件下有序排列的状态。
在结晶态中，高聚物的分子链在空间中排列紧密有序，形成了规则的晶体结构。
结晶态的高聚物通常具有较高的熔点和热稳定性。
此外，结晶态高聚物的性能常常与晶体结构的形状和分子链的排列方式有关。
与结晶态相比，高聚物的取向态是指分子链在加工过程中受到外部力场的作用而排列有序的状态。
在取向态中，高聚物的分子链虽然也有一定程度的有序性，但排列相对松散和不规则。
高聚物的取向态常常是由于拉伸、挤压、注塑等加工工艺使高聚物分子链在流动过程中受到牵拉而形成的。
结晶态和取向态之间的主要差别在于分子链的排列方式和有序性程度。
在结晶态中，分子链有序排列，形成规则的晶体结构；而在取向态中，分子链排列相对松散和不规则。
此外，由于结晶态和取向态的形成机制不同，两者的性能也有所不同。
结晶态高聚物通常具有较高的熔点和热稳定性，而取向态高聚物通常具有较高的机械强度和拉伸性能。
总结起来，高聚物的结晶态和取向态是两种不同的分子排列方式。
结晶态高聚物具有有序、紧密的分子链排列，而取向态高聚物具有相对松散、不规则的分子链排列。
两者的形成机制和性能差异使它们在不同领域具有不同的应用潜力。
因此，在高聚物研究和应用中，了解和掌握高聚物结晶态和取向态之间的差别是非常重要的。
《高聚物生产技术》课件
高聚物在日常生活中的应用
01
家居用品
高聚物如塑料、合成纤维等被广 泛用于家居用品，如餐具、容器 、家具等。
电子产品
02
03
医疗用品
高聚物在电子产品中发挥着重要 作用，如电路板、绝缘材料、电 池等。
高聚物在医疗领域的应用也十分 广泛，如医疗器械、药品包装、 医用植入物等。
高聚物在工业生产中的应用
石油化工
提供大部分的烯烃、芳烃等单体原料。
天然气
提供乙炔、丙炔等单体原料。
煤化工
提供苯、甲苯等芳烃原料。
生物质
提供生物基单体原料，如乳酸、葡萄糖等。
原料的储存与运
储存
原料应存放在干燥、阴凉、通风良好的地方，避免阳 光直射和高温。
运输
采用专业的化学品运输车辆，确保安全、快速地运输 到目的地。
安全措施
开环聚合
开环聚合是指环状单体通过开环 而形成高分子化合物的聚合反应 。开环聚合反应的产物是线型或 支链型的高分子。
聚合反应实施方法
本体聚合
本体聚合是指单体在无溶剂或少量溶剂存在下进行聚合的 方法。本体聚合具有工艺简单、生产效率高等优点，但需 要注意控制聚合温度和压力。
悬浮聚合
悬浮聚合是指单体在悬浮剂存在下进行聚合的方法。悬浮 聚合的产物是颗粒状的高分子，具有较好的分散性和流动 性。
重复单元
构成高聚物的结构单元。
聚合
高分子化合物分子由单体结合成大分子的一系列 化学反应。
高聚物的分类
按来源
天然高聚物、合成高聚物
按性质
热塑性高聚物、热固性高聚物
按用途
塑料、纤维、橡胶等
高聚物的特性
分子量大且具有多分散性
常见高聚物的kα值
常见高聚物的kα值
1.聚乙烯（PE）
K值：2.25
α值：0.35
聚乙烯主要以乙烯为主原料，它是一种常见的高聚物，有良好的耐酸
碱性、耐腐蚀性、耐水洗性，又可以抵抗腐蚀性气体，有良好的机械性能
和弹性，耐热、抗冲击性也都比较好，所以它在工业界有着广泛的应用。
K值是2.25，α值是0.35
2.聚氯乙烯(PVC)
K值：2.5
α值：0.45
聚氯乙烯也是一种常见的高聚物，它能耐低温、耐酸碱性，有良好的
机械性能和抗冲击性，所以它广泛应用于工业界。
它的主要原料是氯乙烯，具有抗腐蚀性和水抗性，耐热性极佳，K值是2.5，α值是0.45
3.聚丙烯（PP）
K值：3.5
α值：0.4
聚丙烯是一种常见的高聚物，它的主要原料是丙烯，可以抗水、抗酸碱，耐酸碱，能抗腐蚀，耐水洗，又可以抵抗腐蚀性气体，有良好的机械
性能和弹性。
具有耐气候性、耐腐蚀性、耐久性等特点，K值是3.5，α
值是0.4
4.聚氨酯（PU）
K值：2.7
α值：0.45
聚氨酯是由聚醚氨基酸、醇、水、碱等为原料经反应合成而成的。
它具有很好的机械性能、防水性和耐气候性，主要应用于建筑、衣物纺织品和家用电子产品等产品，K值是2.7，α值是0.45。
高聚物的多分散系数
高聚物的多分散系数1. 引言高聚物是由许多重复单元组成的大分子化合物，具有广泛的应用领域，如塑料、纤维、橡胶等。
在高聚物的生产和应用过程中，其分散性能是一个重要的指标。
分散性能好的高聚物能够更好地发挥其性能优势，并满足各种工业需求。
而多分散系数是评价高聚物分散性能的一个重要参数，本文将详细介绍高聚物的多分散系数及其影响因素。
2. 多分散系数的定义多分散系数（polydispersity index）是描述高聚物粒径分布均匀程度的一个指标。
它可以通过测量高聚物样品中不同粒径颗粒所占比例来计算得到。
具体计算公式如下：PDI=M w M n其中，M w表示高聚物样品中权重平均粒径，M n表示高聚物样品中数值平均粒径。
当高聚物样品中所有颗粒尺寸相同时，多分散系数为1；当颗粒尺寸差异很大时，多分散系数将大于1。
3. 多分散系数的影响因素高聚物的多分散系数受到多种因素的影响，下面将介绍几个主要因素：3.1 高聚物合成方法高聚物的合成方法直接影响其分子结构和链长分布，从而对多分散系数产生影响。
常见的高聚物合成方法有自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等。
不同合成方法会导致不同的链增长速率和终止机理，从而使得高聚物样品中链长分布有所不同。
3.2 反应条件反应条件对高聚物的多分散系数也有一定影响。
例如，在自由基聚合反应中，反应温度、引发剂浓度、溶剂种类等因素都会对反应速率和链增长方式产生影响，进而改变高聚物样品中链长分布和粒径分布。
3.3 催化剂选择在某些情况下，使用不同催化剂可以控制高聚物的多分散系数。
例如，在金属催化剂存在下进行乙烯聚合反应，可以得到低多分散系数的高聚物。
而在其他催化剂存在下，可能会产生高多分散系数的高聚物。
3.4 高聚物结构高聚物的结构也会对其多分散系数产生影响。
比如，线性高聚物和支化高聚物在链长分布和粒径分布上有所不同。
支化高聚物通常具有较宽的粒径分布，因为支化结构会导致链增长速率的变化。
4. 多分散系数的测量方法测量高聚物样品的多分散系数是评价其分散性能的重要手段。
第一节 高聚物的基本概念
二
高分子化合物的基本特征
1.相对分子质量很大
相对分子质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.
高分子科学
高分子物理
高分子加工
研究聚合物加工成型的原理与工艺。
“在人类历史上,几乎没有什么科学技术象高分子科学这 样对人类社会做出如此巨大的贡献.”
制约因素
：高分子制品废弃后对环境的污染
解决途径
（1）延长使用寿命：减少废弃 （2）回收利用：低性能应用；降解 （3）自然降解：自然分解回归自然
第一节 高聚物的基本概念
不熔
总结
作业： 课后思考题2题
第一节 高聚物的基本概念
单元九 高聚物的基本概念及合成 反应
复习提问：
1、什么是官能团？指出下列有机物的官能团
CH3CHO CH2=CH2 CH3OH CH3Cl CH3NO2 什么是亲电试剂、亲核试剂？ 简述P42 5按照官能团分类？
学习目标：
1、掌握高聚物的基本概念和特性 2、掌握高聚物的聚合度 3、相对分子质量和几何形状的种类
②空间三维网状结构—体型聚合物。 ③新型聚合物：大分子主链呈星形、梯形、环 形等特殊类型
4. 分子量具有多分散性
什么是分子量的多分散性（Polydispersity） ？ 即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、 分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成 这种高分子的分子量不均一(即分子量大小不一、 参差不齐）的特性，就称为分子量的多分散性 因此应注意： 一般测得的高分子的分子量都是平均分子量聚合物的平 均分子量相同，但分散性不一定相同
高聚物的物理性能
第五章 高聚物的物理性能第一节 高聚物的物理状态高聚物的聚集态结构，根据链结构的规整性和能否结晶可分为两类： 结晶性高聚物（有规则排列）非结晶性高聚物（无规则排列）链段运动——使高聚物具有高弹性高聚物热运动具有两重性整个分子链运动——使高聚物象液体一样具有粘流性热-机械曲线——形变-温度曲线：表示高聚物材料在一定负荷下，形变大小与温度的关系曲线。
按高聚物的结构可以分为：线型非晶高聚物形变-温度曲线结晶态高聚物形变-温度曲线 其他类型的形变-温度曲线三种一、线型非晶态高聚物的物理状态1.形变-温度曲线A B C D ET b T g 温度（℃） T fT b －脆化温度；T g －玻璃化温度；T f －粘流温度可分为五个区A 区（玻璃态）：内部结构类似玻璃，大分子不能运动，链段也不能运形变（%）动，在除去外力后，形变马上消失而恢复原状，可逆形变称为普弹性形变。
C 区（高弹态或橡胶态）：除了普弹形变外，主要发生了大分子的链段位移（取向）运动。
但整个大分子间并未发生相对位移，形变也可以消除，所以是可逆的弹性形变。
E 区（粘流态或塑化态）：当施加负荷时，高聚物象粘性液体一样，发生分子粘性流动，大分子能运动，链段也能运动，形变不能自动全部消除，这种不可逆特性，称为可塑性。
B 区和D 区：为过渡区。
其性质介于前后两种状态之间。
玻璃态物理力学三态高弹态 （是一般非晶态高聚物所共有的）粘流态2.非晶态高聚物三种物理状态的力学行为特征和形变机理3.三态之间的转变随温度的变化而逐渐变化过程 玻璃态 ⇔高弹态⇔ 粘流态 4.注意问题1/ T g 是大分子链段能运动的最低温度，高弹态的出现是链段运动的产物。
2/ T g 与柔性的关系：柔性大，T g 低，反之。
刚性大，T g 高。
3/ T g 与T f 的使用价值T g 是塑料、纤维的最高使用温度T f 是橡胶的最低使用温度，也是高聚物成型加工温度。
5.线型非晶态高聚物的物理力学状态与相对分子质量的关系不同相对分子质量的聚苯乙烯的热－机械曲线二、结晶态高聚物的物理状态晶态高聚物的形变-温度曲线 1－一般相对分子质量 2－相对分子质量很大1/ 结晶态高聚物按成型工艺条件的不同可以处于晶态和非晶态。
高聚物生产技术：高聚物的分类
无机高聚物：主链和侧链均无碳原子。
高聚物的分类- 按高分子主链结构分类
1 实例：
碳链高聚物：高分子主链完全由碳原子组成
聚乙烯
聚丙烯
杂链高聚物：高分子主链完全除碳原子外，还含有氧、氮、 硫、磷等杂原子
尼龙-6
聚环氧 乙烷
元素有机高聚物：高分子主链没有碳原子外，由硅、钛、 铝等元素与氧、氮、硫、磷等原子组成。
聚二甲基 硅氧烷
无机高聚物：高分子主链和侧基均无碳原子的高聚物。
聚二硫 化硅
S
S
S
Si
Si
Si
S
S
S
合成 树脂
以聚合物为基体材料，添加其它助剂（增塑剂、润滑剂、填料、抗 氧剂等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料。 “四烯”
和塑
料
三
用 途
合成 纤维
以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和燃
PS
聚苯乙烯
PMMA
聚甲基丙烯酸甲酯 (有机玻璃)
PVC
聚氯乙烯
PA
聚酰胺(尼龙）
PE
聚乙烯
PC
聚碳酸酯
例
CH2 CH2 n
CH CH3
CH2 n
CH CH2 n
NHCO(CH2)5 n
OCH2CH2O CO
CH CH2 n COOCH3
CH 3 C CH2 n COOCH 3
CO n
NH(CH 2)6NHCO(CH 2)4CO n
高聚物的命名—橡胶命名法
单体简字＋“橡胶” 实例 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶
高聚物的命名—结构特征命名法
聚酯：
聚酰胺：
聚氨酯 -HN-CO-O-
高聚物的化学反应
开环聚合反应是通过开环聚合的方式生成高聚物的过程。在开环聚合反应中，环状预聚物在加热条件下发生开环 聚合，生成线形高分子链。常见的开环聚合反应包括三元环醚开环聚合、四元环醚开环聚合和五元环醚开环聚合 等。
03
高聚物的降解反应
热降解
热降解是指高聚物在高温下发 生的化学反应，导致分子链断
裂和分解。
高聚物化学反应的类型
要点一
总结词
高聚物化学反应的类型包括聚合、交联、降解、氧化等。
要点二
详细描述
高聚物化学反应的类型多种多样，主要包括聚合、交联、 降解、氧化等。聚合反应是指多个单体分子通过聚合反应 形成高分子链；交联反应是指高分子链之间通过化学键连 接形成三维网络结构；降解反应是指高分子在物理或化学 因素作用下发生分子链断裂或分子量降低的过程；氧化反 应是指高分子在氧的作用下发生氧化降解的过程。
氧化降解过程中，高聚 物可能发生性能下降、 变色和脆化等物理现象。
氧化降解反应与高聚物 的结构、分子量、温度 和氧气浓度等因素有关。
水解降解
01
02
03
04
水解降解是指高聚物在水的存 在下发生的化学反应，导致分
子链断裂和分解。
水解降解反应通常包括酸水解 、碱水解和酶水解等。
水解降解过程中，高聚物可能 发生溶胀、溶解和性能下降等
高聚物的化学反应
• 高聚物化学反应基础 • 高聚物的聚合反应 • 高聚物的降解反应 • 高聚物的交联反应 • 高聚物的化学改性反应
01
高聚物化学反应基础
高聚物化学反应的定义
总结词
高聚物化学反应是指高分子化合物在特定条件下发生的化学 变化。
详细描述
高聚物化学反应是指高分子化合物在特定条件下发生的化学 变化，这些变化可以改变高聚物的分子结构和性质。这些反 应通常需要特定的温度、压力、催化剂或引发剂等条件。
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一.名词解释1.醇解度2.种子乳液聚合3.萃取精馏4.核-壳乳液聚合5.缩醛度6.挂胶7.反相悬浮聚合8.反相乳液聚合9.固相缩聚10.“结疤”11.扩链/扩链剂二.填空1.乙烯无取代基团，所以对其聚合催化剂的研究仅是如何_____________，而丙烯与α-烯烃则不同，其聚合催化剂不仅要______________________，而且要尽可能________________________。
2.聚乙烯密度不同是由于__________________。
3.进行聚合反应的设备叫做聚合反应器，根据它的形状主要可分为____________、___________和___________，此外尚有其他特殊形式。
4.高分子合成工业的任务是______________________________。
5.选择引发剂的一般步骤，原则：______________________。
6.根据聚合反应的操作方式，可分为____________________与_________________两种方式。
7. LDPE是______________________。
8.对于非均相反应体系，搅拌器具有_______________________________和___________________________的双重作用。
9.工业上采用的合成树脂干燥方法，主要是__________________________和___________________________。
工业上当合成树脂含水时，通常用___________________________作为载热体进行干燥。
当合成树脂含有机溶剂时，或粉状树脂对空气的热氧化作用敏感时，则用__________________________作为载热体进行干燥。
10.星形聚合物的最大特点是熔融粘度与___________无关，而仅取决于___________。
11.溶液缩聚适用于___________________________的单体缩聚过程。
12.为了得到立构规整的PP，可采用_____________聚合。
13.熔融缩聚法反应温度须高于____________________________________温度。
14.在______________________________________________________温度进行的缩聚反应称为固相缩聚。
15.工业上生产线型高分子缩聚物的方法主要有______________________，_______________，____________，______________。
16.为了改进高聚物的性能，发展了_________________________________、__________________________________、___________________________ 以及_______________________等方法。
此外，还发展了_______________。
17.高分子合成的生产过程包括：(1)____________________________(2)____________________________(3)____________________________(4)____________________________(5)____________________________(6)____________________________。
18.丁基橡胶由主要单体__________________和少量___________________共聚而成。
19.Philips催化剂的主要有效成分是________________。
主要载体是_____________。
Ziegler-Natta催化剂的组成成分包括____________________、_____________________、_____________________、______________________。
20.单体的精制方法：(1) 同系物杂质; (2) 颗粒杂质;(3) 钙镁及金属离子;(4) 氧化还原杂质及微量杂质; (5) 需要脱水时;21.单体预聚灌模法的主要优点：（1）在预聚釜内进行单体的部分聚合，可以减轻模具的；缩短单体，提高生产效率，保证产品质量；（2）使一部分单体在模具外先行聚合，减少了其；（3）；（4）克服溶解于单体中。
22.为什么要对聚合物进行后处理？经过分离过程制得的固体聚合物，含有一定的，需要经过。
23.釜式聚合反应器的排热方式有：。
24.聚氨酯原料：__________________________________________________ 共五种。
三.选择1.自由基聚合中，可以同时提高反应速率和分子量的聚合是（）。
A.本体聚合B.乳液聚合C.悬浮聚合D.溶液聚合2. 在生产聚乙烯时，与自由基聚合相比，下列哪一项不是配位聚合的特点（）A.高温高压支链多B.高结晶度C.高熔点D.高密度3. 醋酸乙烯的溶液聚合选用甲醇做溶剂，下列哪一个不是原因（）A.沸点与要求的聚合温度相近B.聚醋酸乙烯溶于甲醇，除去未反应单体后可直接醇解为PV AC.链转移常数小D.链转移常数大，提高支化度4.在生产丁基橡胶的阳离子聚合反应中，随着聚合温度的升高其分子量会（）。
A.上升B.下降C.不变D.无法判断5.C4馏分中所含的丁烷、丁二烯、丁烯各异构体的沸点非常相近，可通过（）的方法进行分离。
A.闪蒸B.水蒸气蒸馏C.萃取精馏D.减压蒸馏6.高分子合成工业中应用阳离子聚合反应生产的聚合物主要品种有：（）A.聚丙烯腈B.丁基橡胶C.PPD.聚乙烯醇E.聚甲醛F.PVC7.用无机粉末做分散剂的自由基悬浮聚合结束后，用（）洗涤以除去分散剂。
A.稀碱B.稀酸C.去离子水D.十二烷基苯磺酸钠8.由自由基型气相本体聚合方法生产的聚乙烯，得到的是（）。
A.HPLDPEB.HPHDPEC.LLDPED.LHDPE9.在缩聚反应的实施方法中对于单体官能团配比等物质的量和单体纯度要求不是很严格的缩聚是（）。
A.熔融缩聚B.溶液缩聚C.界面缩聚D.固相缩聚10.可以制成AB型，多嵌段等不同形式的嵌段共聚物的主要聚合方法为（）。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.阴离子聚合D.配位聚合11.阴离子聚合所用的引发剂有：（）。
A.Lewis碱及弱碱性化合物B.碱金属及其烷基化合物C.Lewis酸，它没有质子，需加微量物质如H2O,ROH等，生成络合物，而释放H+或碳正离子R+，进行引发D.Lewis酸，它有质子，可自由溶解，放出氢离子引发反应E.质子酸12.本体法生产有机玻璃的特点包括：（）。
A.提高聚合速率，分子量降低B.反应体系粘度高，散热困难C.分子量分布窄D.产品后处理简单13. 在聚氯乙烯的自由基聚合中，聚氯乙烯的平均聚合度主要决定于向（）转移的速率常数。
A.溶剂B.聚合物C.单体D.引发剂14.测定PP等规度时所采用的溶剂为（）。
A.沸腾正辛烷B.沸腾正庚烷C.水D.沸腾的芳烃15.顺丁橡胶采用（）生产。
A.溶液聚合法B.乳液聚合C.本体聚合D.悬浮聚合16.α-烯烃中唯一能用阳离子聚合的单体是（）A.丙烯B.氯乙烯C.异丁烯D.乙烯17. 下面哪一种聚合物是高分子合成工业中应用阳离子聚合反应生产的：A.PPB.聚甲醛C.聚丙烯腈D.聚乙烯醇18. 合成橡胶通常采用乳液聚合反应，主要是因为乳液聚合（）A.不易发生凝胶效应B.散热容易C.易获得高分子量聚合物D.以水作为介质价格低廉无污染19.下列哪些不属于热塑性弹性体SBS的合成方法（）中压溶液法B。
两步混合单体加料法C。
三步加料法D。
两步偶联法20.与自由基聚合生产聚乙烯相比，配位聚合所生产的聚乙烯不应有（）。
A·支链多B·高结晶度C·高熔点D·高密度四.问答1.苯乙烯本体聚合的工业生产分两个阶段。
首先于80～90℃使苯乙烯预聚至转化率30～35％。
然后流入聚合塔，塔内温度从100℃递升至200℃。
最后熔体挤出造粒。
试解释采取上述步骤的原因。
2.试论述V Ac溶液聚合中为什么选用甲醇作溶剂?为什么在用量上，醋酸乙烯与甲醇之比约为80：20？反应温度为甲醇的沸腾温度有何好处？3.简述悬浮聚合中主要物系组成及其作用；在聚合过程中机械搅拌与分散剂各有什么重要作用,他们对聚合物颗粒状态有什么影响？4.为什么阳离子聚合反应需要在很低的温度下进行，才能得到高相对分子质量的高聚物。
5.工业生产中，为了制取无规分布的溶液丁苯橡胶，常采用什么方法？6.阐述聚丙烯腈水相沉淀聚合工艺的优点。
7.PET的合成线路以直缩法为优，但由TPA与EG直接酯化制取BHET开发较晚，原因何在？8.溶液本体法生产聚苯乙烯时，加入少量溶剂的目的是什么？9.写出制备SBS的三步法制备过程10.改善PV A的耐热水性，工业上是如何操作的？其微观结构有何变化？五.聚合方法比较说明：请就自由基聚合反应的四种实施方法，比较他们的特点，完成下面表格的填充。
说明：请就各种缩聚实施方法，比较它们的优缺点及其适用范围，完成下面表格的填充。