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聚合反应工程基础(全套课件567P)

polyvinyl acetate polyvinyl alcohol polybutadiene polyacrylnitrile
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2. 结构系统命名法：由（International Union of Pure and Applied
Chemistry, IUPAC）提出
I 26
1.1.2 高分子化合物的基本特点
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH
重复结构单元
结构单元
结构单元
n
例2：尼龙66 的重复单元与结构单元
----( CH2--CH=CH--CH 2 -)--(-CH --CH-)---2 y x
n
例3：丁苯橡胶的重复结构单元与结构单元
I 24
1.1.2 高分子化合物的基本特点
实际上，分子量的大小并无明确的界限，一般
-- -- - --< 1,000 < - - - - - - < 10,000 < - - - - - < 1,000,000 < - - - - 低分子物低/齐聚物（Oligomer）高聚物 (Polymer)
PS
PVC PTFE PAA PET
polystyrene
Polyvinyl chloride Polytetrafluoroethylene polyacrylic acid polyester
聚甲基丙烯酯甲酯
聚醋酸乙烯聚乙烯醇聚丁二烯聚丙烯腈
PMMA
PVAc PVA PB PAN
polymethylmet hacrylate
主要参考书目
1. 陈甘棠著，《聚合反应工程基础》，中国石化出版社，1991 2. 史子瑾主编，《聚合反应工程基础》，化学工业出版社， 1991 3. C.McGreavy(Ed),“Polymer Reactor Engineering”,Blackie

高分子化学-1绪论课件.ppt

*对于杂原子或含有杂原子非环次级单位的次序: O>S>Se>Te>N>P>As>Sb>Bi>Si>Ge,Sn,Pb,B,Hg任何杂原子都比碳排在前面 *对于碳环: 多环>单环 *随不饱和度的增加, 越排在前面 *取代基的部分位于最低位置处, 所连接的侧基元素最少的先写
(3) 给重复单元命名 (4) 在重复单元名称前加“聚”
Cellulose
OH
n
+ nCH2O
Glucose
OH CH2
OH CH2 OH
n-1
phenol-formaldehyde
+ (n-1) H2O
缩聚物：（1）合成中有小分子被消除;
（ 2）含有功能基（-OCO-， -NHCO-， -S-， -OCONH-，-O-， -SO2-， -OCOO-等）为聚合物主链的一部分;
在中等聚合度阶段。
在聚合过程中，单体逐渐减少，聚合转化率相应增加。
延长聚合时间，主要提高转化率，对分子量影响较小。
聚合初期，单体几乎全部缩聚成低聚物，以后在由低聚物转化成高聚物，转化率变化甚微，反应程度逐步增加。
延长聚合时间，主要提高分子量，而转化率变化较少。
反应混合物仅由单体、任何阶段，都由聚合度高聚物及微量引发剂组成。不等的同系物组成。
树形分子具有完美结构的聚合物。超支化聚合物分子中存在较多缺陷，结构完美程度差。
3、几何对称性
树形分子具有高度的几何对称性。超支化聚合物几何对称性差。
4、端基官能团
树形分子具有大量的端基官能团，赋予树形分子具有多功能性。超支化聚合物也具有大量的端基官能团，但其端基官能团并不全位于超支化聚合物的最外层。

高分子化学课件第一章ppt文档

元素有机聚合物大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、 O、N、S、P 等原子组成，侧基则由有机基团组成如：硅橡胶
2 命名
习惯命名以单体名称为基础，在前面加“聚”字
（a）由一种单体经聚合反应获得的聚合物，常在其单体名称前冠以“聚”字，就成为聚合物的名称。如聚乙烯、聚苯乙烯等。
（b）由两种不同单体缩聚生成的聚合物，除了在名称之首冠以“聚”字外，还在名称中反映出经缩聚反应生成的主链中的特征基团。如由对苯二甲酸和乙二醇缩聚得到的酯，称为聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
（c）由两种不同单体聚合生成的聚合物，且其聚合物结构又不很明显（多数是热固性塑料），取两种单体的简名，在后面加“树脂” 二字，对于合成橡胶，往往从共聚单体中各取一字，后缀“橡胶”两字来命名。
如苯酚甲醛
酚醛树脂
尿素甲醛
脲醛树脂
甘油邻苯二甲酸酐醇酸树脂
丁二烯苯乙烯
丁苯橡胶
（d）由两种烯类单体共聚所得聚合物的命名是在两种单体名称间联以短划，并冠以“聚”字。如聚苯乙烯-丙烯腈（也可称为苯乙烯-丙烯腈共聚物）等。
结构单元
结构单元
重复结构单元
两种结构单元构成一个重复结构单元
单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子
结构单元重复单元单体单元
重复单元＝链节
xn2DP 2n M xnM 02DM P0
注意：Mo两种结构单元的平均分子量
3. 由无规排列的结构单元组成的高分子
例如：丁苯橡胶
----( C 2--HCH=CH2--xC )-H -(-2C --H CH y n-)----
x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的：
M1M2M1M1M2M1M2M2M2

高分子化学 Polymer chemistry1 绪论 Preface

The trend that engineering plastics replaces metal is developing
Engineering 1.0
plastics
40
Metals
20
plastics
0.10
10
5
60 70 80 90 2000 10
The Share in the economicsor weight of present or past in American Materials Market （Unit billion)
1970 1980 1990 2000
metal 120 132 135 141
49% 46% 41% 38%
polymer 36
53
76
96
15% 19% 23% 26%
inorgamic 38
45
53
63
material 16% 16% 16% 17%
others 49
55
60
70
20% 19% 20% 19%
•The trend that engineering plastics take the place of metal is developing, the physical volume of macromolecule has exceeded metals material. In 2000, the physical volume of the engineering plastics is similar to the metals material
The historical advance in engineering materials

《高分子化学》PPT课件

新形成的自由基，有的可以继续引发链增长。
有的新的自由基稳定性很好，不能引发单体增长，最后和其他自由基发生双基终止。
在反应初期，如有这些小分子存在，引发剂自由基先和他们反应，在这些小分子消耗完以前，有一段时间不引发聚合，这段时间叫“诱导期”，这种现象叫阻聚作用，有这类作用的小分子叫阻聚剂。
①碳链聚合物，主链全是碳
②杂链聚合物，除碳外，还有氧、氮、硫等
③元素有机聚合物，主链无碳，又硅、硼、铝、氧、氮、磷等组成，但在侧基有有机基团。
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4
3、聚合物的命名
①国际标准命名，很规范，每个名称明确一个聚合物，但很麻烦，除非天天再用这名称，否则很难一下子知道是什么聚合物，不及习惯的称呼方便，所以很少在聚合物上用，即使在国际上大多还是以习惯法来称呼。
任何自由基聚合都有链引发、链增长和链终止的过程，其中链的引发速度最慢，成为控制聚合速率的关键。
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32
4、链转移
在聚合过程中链自由基，有可能从单体、溶剂、引发剂等低分子或大分子上夺取一个原子终止增长，并使失去原子的分子产生新的自由基。这样的反应叫链转移反应。
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33
②习惯命名
a、由一种单体聚合的高聚物，在单体名前加一个“聚”，如聚乙烯
b、两种单体合成的聚合物，用两种单体的简称后加树脂，如酚醛树脂
c、依聚合物结构来命名的，如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯
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5
d、商业名，如尼龙是聚酰胺的商品名，尼龙66，前部分数字是胺的碳数，后部分数字是酸的碳数。
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34
5、自由基聚合反应的特征概括起来如下： ①任何自由基聚合从微观上看都有链引发、链增长和链终止的过程，其中链的引发速度最慢，成为控制聚合速率的关键。 ②只有链增长才能使聚合度增加，从链引发、链增长到链终止的过程极快，不能停留在中间阶段，反应混合物中仅有单体和聚合物。在聚合过程中，聚合度变化较小。 ③在聚合过程中，引发剂逐渐分解，单体浓度逐步降低，聚合物浓度相应提高，延长反应时间，仅提高转化率，对分子量影响小。 ④由于链终止的多样性和随机性，分子量分布宽。 ⑤少量阻聚剂（0.01-0.1%）足以使聚合终止。

高分子化学(浙江大学) polymer1 Introduction

Mw DP mrepeatingunit
24
Polymers are large molecules. Fortunately, they are not random collections of atoms; if this were the case, they would be impossible to study. Polymers are built up from smaller molecules (monomers), and therefore possess a characteristic chain structure consisting of multiple repeat units that are related chemically • The repeat units can all be identical, in which case the compound is a homopolymer(均聚物).
polymer

macromolecule

10
1.2 Flowchart of Polymeric Materials
Inorganic • Natural
– Clays • Bricks • Cement • Pottery – Sands • Glass
Organic • Natural – Polysaccharides – Proteins – Polyisoprene • Synthetic – Plastics – Fibers – Rubbers – Adhesive – Coatings – …
8
degree of polymerization 聚合度
Note that all three representations are equivalent. One usually chooses the representation that emphasizes the monomer (单体) from which the polymer was made. There are end groups on the chain that are different from the repeat units, but these usually represent a negligible portion of the molecule, so they are seldom drawn.

高分子化学ppt幻灯片课件

高分子化学ppt幻灯片课件•高分子化学概述•高分子化合物结构与性质•高分子合成方法与反应机理•高分子材料制备与加工技术•高分子材料性能与应用领域•高分子化学前沿研究领域与展望目录CONTENTS01高分子化学概述高分子化学定义与特点定义高分子化学是研究高分子化合物的合成、结构、性能及其应用的科学。

特点高分子化学涉及的高分子化合物具有分子量高、分子结构复杂、性能多样等特点。

高分子化学发展历史早期阶段天然高分子的利用和改性，如橡胶、纤维素等。

合成高分子阶段20世纪初合成第一个高分子化合物——酚醛树脂，之后合成橡胶、塑料等高分子材料。

高分子科学建立20世纪30年代，高分子科学作为一门独立学科得以建立，高分子化学作为高分子科学的重要分支得到迅速发展。

材料领域生物医学领域环保领域其他领域高分子化学研究意义合成具有优异性能的高分子材料，满足航空航天、汽车、建筑等领域对高性能材料的需求。

开发可降解高分子材料，解决传统塑料带来的环境污染问题。

研究生物相容性高分子材料，用于医疗器械、药物载体等方面，提高医疗水平。

高分子化学在能源、信息、农业等领域也有广泛应用，推动相关产业的发展。

02高分子化合物结构与性质由长链分子组成，链上原子以共价键连接，形成线性或支链结构。

链状结构由三维空间的分子链交织而成，具有高度的交联性和空间稳定性。

网状结构高分子链在空间中的排列和堆砌方式，包括晶态、非晶态、液晶态等。

聚集态结构高分子化合物基本结构非晶态结构高分子链在空间中无规则排列，呈现无序状态。

非晶态高分子具有较好的柔韧性和加工性能。

晶态结构高分子链在空间中规则排列，形成晶体。

晶态高分子具有优异的力学性能和热稳定性。

液晶态结构介于晶态和非晶态之间的一种特殊聚集态，高分子链在空间中呈现一定程度的有序排列。

液晶高分子具有独特的光学、电学和力学性能。

高分子化合物聚集态结构物理性质包括颜色、密度、熔点、沸点、溶解度等。

这些性质与高分子的结构密切相关，如支链和交联程度会影响密度和熔点。

高分子化学Polymer Chemistry绪论PPT课件-PPT文档资料

逐步聚合（Step Polymerization）
单体分子或其二聚体、三聚体、多聚体间通过
多次缩合反应逐步形成高分子量聚合物的反应。
在低分子转变成聚合物的过程中反应是逐步进行的，即每一步反应的速率和活化能大致相同。
逐步聚合反应的特点：
反应早期, 单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体等中间产物，以后反应在这些低聚体之间进行。聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成。大部分的缩聚反应和聚加成反应都属于逐步聚合。
o
加聚与缩聚的区别
各种关系差异
反应物结构差异产物结构差异
加成聚合
Addition Polymerization 烯类单体双键加成形成以碳链为主的大分子，称加聚物
缩合聚合
Condensation Polymerization 官能团之间的缩合形成的大多为杂链聚合物，称缩聚物分子量不再是单体分子量的整数倍有低分子产生，结构单元原子比单体的少
o o
无副产物
缩聚反应（Condensation Polymerization）
是缩合反应多次重复结果形成聚合物的过程；兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义；反应产物称为缩聚物。其特征是：
o o o
缩聚反应通常是官能团间的聚合反应；反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等；缩聚物中往往留有官能团的结构特征,如 -OCO- -NHCO-，故大部分缩聚物都是杂链聚合物；缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，故分子量不再是单体分子量的整数倍。
连锁聚合反应实例：
1. 聚乙烯的合成
n C H C H 2 2
2. 聚氯乙烯的合成
n C H C H 2 C l
[ C H C H ] n 2 2

高分子化学 ppt课件

第二部分天然纤维与化学纤维
2.1 什么是纤维?
纤维是指长度比直径大千倍以上，直径只有几微米或几十微米，并且具有一定柔韧性的纤维物质。
纺织纤维的分类
天然纤维化学纤维
植物性纤维（纤维素纤维）棉、麻动物性纤维（蛋白质纤维）毛、蚕丝
人造纤维
合成纤维
2.2 天然纤维
天然纤维的来源：麻皮、棉花、羊毛、蚕丝天然纤维：自然界生长的纤维材料，可以直接用来纺纱织布。
高分子是指由多种原子以相同的、多次重复的结构单元并主要由共价键连接起来的、通常是相对分子量为104～106的化合物。
6
高分子材料简介
表1 常见聚合物的相对分子质量
塑料 HDPE
相对分子质量/万
6～ 30
纤维涤纶
相对分子橡胶相对分子
质量/万
质量/万
1.8～2.3 天然橡胶 20～40
PVC 5～15 尼龙-66 1.2～1.8 丁苯橡胶 15～20
Chemistry and Materials
—Focus on Polymeric Materials
化学与材料
—高分子材料
人类已进入合成材料时代
新
新
工
时
艺
代
，
，
新
新
产
生
品
活
防水胶
聚乙烯丙纶高分子复合防水卷材
2
有机玻璃
聚苯乙烯
聚丙烯
聚氯乙烯
我被高分子包围了呀！
涤纶
酚醛塑料
塑料
聚四氟乙烯
3
提纲
四大塑料“四烯”
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯
合成纤维“六纶”

1-第一章-高分子化学绪论PPT课件

-
14
第一章绪论
3）根据高分子的用途分类根据高分子的实际用途，可将其分为塑料、橡胶、化学
纤维、涂料、粘合剂和功能高分子六大类。橡胶具有良好的延伸性和回弹性，弹性模量较低。橡胶
大多为热固性高分子。近年来也发展了热塑性弹性体，例如 SBS、TPO、TPU等。
化学纤维在外观上为纤维状，弹性模量很高。对温度的敏感性较低，尺寸稳定性良好。重要的化学纤维高分子有涤纶树脂、尼龙、聚丙烯腈、聚氨酯等。
其中n和m为分子链中两种单体单元的数量，但并不表示n个氯乙烯单元后面接m个醋酸乙烯酯单元。两种单体单元通常是无规分布的。
-
5
第一章绪论
由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物称为共聚物。根据各种单体单元在分子链中的排列状况，可将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。
通过普通的聚合方法，只能得到无规共聚物和交替共聚物，嵌段共聚物和接枝共聚物必须通过特殊方法制备。
共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。
-
6
第一章绪论
以上介绍的高分子化合物，其结构单元与单体的化学结构和原子数量都是相同的。这类聚合物一般是采用加成聚合方法制备的，分子主链上全部由碳和氢组成，因此称为碳链聚合物。除此之外还有一类聚合物，其结构单元与单体的化学结构和原子数量不相等。例如由对苯二甲酸和乙二醇聚合而成的聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂）。
龙分子中含有酰胺基团，因此称为“聚酰胺”；由多元异氰酸
酯和多元醇聚合而成的聚合物，分子链中含有氨基甲酸酯，
因此称为“聚氨酯”；由双酚A和环氧氯丙烷聚合而成的聚合
物，因分子链中含有环氧基团而成为“环氧树脂”。
显然，这种方法命名的是一类聚合物，每一种名称中可

第1章概述高分子化学-资料

共混物（合金）
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Polymer Chemistry
橡胶：一种具有可逆形变的高弹性材料。塑料：可加工成型的刚性或热塑性材料。 3) 按用途和性能纤维：纤细而柔软的丝状物，长径比>100。黏合剂：具有良好胶接能力的物质。涂料：一种涂布于物体表面能结成坚韧保护膜的物质。功能性高分子：主链或侧链上带有反应性功能基团，并具有特殊物
1)按相对分子低聚物:物理性能随重复单元数的增减而变化
质量大小
齐聚物:相对分子质量极低, 不具备高分子特性的缩合
物。现称为低聚物.
高聚物:聚合物一系列性能不随重复单元数增减而
变化
2) 按单体均聚物:由一种单体聚合而成；PE/PVC/PS 单元共聚物:两种以上单体单元组成. ABS/SBS/EVA/EPR/EPDM
技术、航空航天和导弹技术、激光技术、纳米技术。材料科学是当今世界科学技术的带头学科之一。徐光宪. 21世纪是信息科学、合成化学和生命科学共同繁荣的世纪.化学通报，2019，66（1）ymer Chemistry
*材料科学：金属材料、无机(非金属)材料、高分子材料和复合材料 1.2 高分子材料对国民经济发展所起的作用
的是电子结构或电子状态,这样的重复单元即为单体单元。
* PE、PVC、PS、PP 、PTFE的重复单元与单体单元相同。分
别为-CH2-CH2-、 -CH2-CHCl-、-CH2-CHФ-、 -CH2-CHCH3-、
-CF2-CF2- 。
O
O
H—[—OCH2CH2O—C—
—C—]n— OH
PET
结构单元
第三节 (高分子)材料科学的建立
1 高分子(材料)科学的建立实践理论再实践再理论在基础的化学一级学科中，按学科分类列为二级学科。它

高分子化学第节ppt文档

第三步，最后在2700Pa的压力下熔融缩聚一段时间，结束反应。
使反应完全。
上述缩聚反应方案反映了平衡缩聚、等摩尔比和聚合度控制原理的运用。
1初步缩聚
2闪蒸反应 3压力下熔融缩聚
2. 尼龙-6
尼龙-6是另一类聚酰胺，其产量仅次于尼龙-66，我国的商品名为“锦纶”。
机理分析：随着催化剂的不同，已内酰胺聚合机理不同：
快
以开环聚合形成的聚合物为主
尼龙-6纤维，通常由已内酰胺在熔融下反应得到树脂，并直接熔融纺丝而成。
3. 芳香聚酰胺
聚酰胺主链中引入苯环结构，就成为芳香族尼龙，即芳香聚酰胺。
聚酰胺
Ar
芳香聚酰胺
苯环结构使其热稳定性和强度增加。
Kevlar cables
聚酰胺
聚间苯二甲酰间苯二胺
聚对-苯二Ke甲vlar 酰tape对-苯二胺 Kevlar
• 聚酰胺具有两大类结构：
• 聚酰胺的合成方法也有两大类：
1）由二元胺和二元酸合成。如，尼龙—6,6；尼龙—10,10。
2）由氨基酸自缩聚或已内酰胺开环聚合而成。如，尼龙—6。
1. 尼龙-6,6: 聚酰胺的最重要品种,其原料是已二胺和已二酸。
原料处理：已二胺和已二酸中和形成66盐；
66 盐
1）以Na、NaOH等引发阴离子聚合，属于阴离子链锁机理。已实现工业化生产，用于制造铸型尼龙——MC尼龙。
2）水引发已内酰胺，属逐步聚合机理，产物为工业上大规模生产的合成纤维——尼龙-6 。
H+ H2O
尼龙-6
6.2.3 环酰胺 [ 已内酰胺]
已内酰的聚合机理： 1）水引发已内酰胺，属逐步聚合机理，产物为工业上大规模生产的合成纤维——尼龙-6 。（第7章讲述）

高分子化学绪论全解PPT课件

交联聚合物，又称热固性聚合物，其具有热固性，即：聚合物在加工成型阶段，经加热使其中潜在的活性官能团继续反应成交联结构。使聚合物固化，聚合物固化后，继续加热不再塑化的受热行为。
50
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第七节聚集态结构
51
第51页/共61页
一、聚集态结构
分子通过次价键力聚集在一起，形成了特定聚集态结构：固态、液态和气态。
烷烃、烯烃、芳烃、醇、醛、酸、酯、酮、胺等为代表的基本有机化工；
合成树脂及塑料、合成橡胶、合成纤维为代表的高分子化工；医药、农药、染料、涂料、日用化学品为代表的精细化工。
还有一些逐步形成了独立的工业部门，如炼油、冶金、医药、造纸、建材、酿造、环保等。化学工业已经而且会在较长时期内成为我国国民经济的重要支柱产业。
“橡胶”二字来命名。例如，丁苯橡胶等。 C. 根据结构特征来命名，其代表一类聚合物。
例如，聚酰胺、聚酯等。 D. 以“尼龙”代表聚酰胺一类的聚合物，用数字分别代表
二元胺和二元酸的碳原子数。例如，尼龙-66，尼龙-6等。 E. 以“纶”作为合成纤维商品名的后缀。例如，涤纶、腈
纶等。
26
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单体单元：单体分子通过聚合反应形成的元素组
成与单体完全相同的结构单元，其与单体分子相比，除了电子结构有所改变以外，原子种类和各种原子的个数完全相同，其又称为单体单元。
17
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在加聚物中：
结构单元、重复单元、单体单元三者的含义是一致的。
在缩聚物中：
⑴ 重复单元（链节）≠结构单元
两种单体参与聚合，故两种结构单元构成了一个重复结构单元。
57
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第八节高分子材料和力学性能

高分子化学(浙江大学) polymer2-1 Radical Chain Polymerization

3.3 Reactions of Radical Polymerization
Initiation (Thermal 热分解) Ea =105-150 KJ/mol
AIBN
fast
Ea =20-34 KJ/mol
Initiator breaks down smoothly to generate a low, steady-state (稳态) concentration of radicals.
B. 1,2-disubstituted disfavor for polymerization (electronic and steric)
C. tri- and tetra-substituted vinyl monomers normally impossible, except fluoroalkene Polymerization ability is mainly determined by the electron effect, steric effect should be also considered when the substitute is large.
The Steady State （稳态）
• Initiation is relatively slow but continuous. • Termination speeds up as active radical concentration builds. • Termination removes (kills) active radicals.
– if both X and Y are electron donor/acceptor, CH2=CH(CN)2 (anion), CH2=CH(CH3)2 (cation) – if X and Y are different, determined by stronger group