高分子材料基础知识
药用高分子材料各章知识点总结
药用高分子材料各章知识点总结第一章一、 高分子材料的基本概念1、什么是高分子：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;2、单 体：能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子;即合成聚合物的起始原料;3、结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团;即构成大分子链的基本结构单元;4、单体单元：聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元;5、重复单元 Repeating unit ,又称链节：聚合物中化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元；重复单元连接成的线型大分子,类似一条长链,因此重复单元又称为链节;高分子的三种组成情况1.由一种结构单元组成的高分子此时：结构单元＝单体单元＝重复单元说明：n 表示重复单元数,也称为链节数, 在此等于聚合度;由聚合度可计算出高分子的分子量：M=n. M0 式中:M 是高分子的分子量 M0 是重复单元的分子量2.另一种情况：结构单元＝重复单元 单体单元结构单元比其单体少了些原子氢原子和氧原子,因为聚合时有小分子生成,所以此时的结构单元不等于单体单元;注意：对于聚烯烃类采用加成聚合的高分子结构单元与单体的结构是一致的,仅电子排布不同对于缩聚,开环聚合或者在聚合中存在异构化反应的高分子结构单元与单体的结构不一致3.由两种结构单元组成的高分子合成尼龙-66的特征：其重复单元由两种结构单元组成,且结构单元与单体的组成不尽相同,所以,不能称为单体单元;注意：1对于均聚物,即使用一种单体聚合所得的高分子,其结构单元与重复单元是相同的; 聚CH 2 CH CH 2-CH n CH 2 CH n单体体 n H 2N-(--CH 2-)-COOH --NH-(--CH 2-)-CO--n n H 2O +552对于共聚物,即使用两种或者两种以上的单体共同聚合所得的高分子,其结构单元与重复单元是不同的;二、高 分 子 的 命 名1、 习 惯 命 名 法天然高分子：一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名称;如纤维素来源、核酸来源与化学性能、酶化学作用;合成高分子：1由一种单体合成的高分子：“聚”+ 单体名称;如乙烯：聚乙烯； 丙烯：聚丙烯； 氯乙烯：聚氯乙烯2以高分子结构特征来命名. 如聚酰胺、聚酯、聚醚、聚砜、聚氨酯、聚碳酸酯等;尼龙-66：聚己二酰己二胺；尼龙-610：聚癸二酰己二胺；尼龙-6：聚己内酰胺或聚ω-氨基己酸2.商品名称:1树脂类未加工成型的原料都称为树脂2橡胶类 3纤维如丁苯橡胶－－－丁二烯、苯乙烯聚合物 氯纶 PVC 聚氯乙烯乙丙橡胶－－－乙烯、丙烯共聚物 丙纶 PP 聚丙烯腈纶 PANC 聚丙烯腈3. IUPAC 系统命名法1 确定重复结构单元；2给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC 命名规则给重复结构单元命名；3给重复结构单元的命名加括弧括弧必不可少,并冠以前缀“聚”;例： COOCH 3CH 3n C CH 2 重复结构单元为： 聚1-甲氧基羰基-1-甲基乙烯 聚1-氯乙烯三、高 分 子 链 结 构1.聚合物的结构：一级结构近程结构：结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型,以及支化、交联等;是反映高分子各种特性的最主要结构层次;二级结构远程结构：通常包括高分子链的形态构象以及高分子的大小分子量;与高分子链的柔性和刚性有直接关系;三级结构聚集态结构：聚集态结构也称三级结构,或超分子结构,它是指单位体积内许多大分子链之间的的排列与堆砌方式;包括晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等;2.高分子链的近程结构：高分子链的构型 :构型：是对分子中的最近邻原子间的相对位置的表征,也可以说,是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列;1.旋光异构:若高分子中含有手性C 原子,则其立体构型可有D 型和L 型,据其连接方式可分为如下三种：以聚丙烯为例:1 全同立构高分子：主链上的C 的立体构型全部为D 型或L 型, 即DDDDDDDDDD 或C H H C Cl H C H H C Cl H C H H C Cl H C H H CC l HLLLLLLLLLLL；2 间同立构高分子：主链上的C的立体构型各不相同, 即D型与L型相间连接,LDLDLDLDLDLD；立构规整性高分子tactic polymer: C的立体构型有规则连接,简称等规高分子;3 无规立构高分子：主链上的C的立体构型紊乱无规则连接;3、高分子链的远程结构:包括分子量及分子量分布和高分子形态构象;书P8分子量：1.数均分子量：按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量;根据聚合物溶液的依数性测得的,通过依数性方法和端基滴定法测定;2重均分子量：是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量;根据聚合物溶液对光的散射性质、扩散性质测得的;通过光散射法测定;分子量分布：分子量分布越窄,聚合物排布越好;4．高分子聚集态结构的特点.1.聚合物晶态总是包含一定量的非晶相,100%结晶的情况是很罕见的;2.聚合物聚集态结构不但与大分子链本身的结构有关,而且强烈地依赖于外界条件;四、聚合与高分子化学反应1.自由基聚合特点：1可概括为慢引发、快增长、速终止；2聚合体系中只有单体和聚合物组成；3单体转化率随聚合时间的延长而逐渐增大；4小量阻聚剂足以使自由基聚合终止;2．本体聚合：只有单体本身在引发剂或热、光、辐射的作用下进行的聚合;3．溶液聚合：单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合方法;4．悬浮聚合：单体以小液滴状悬浮在水中的聚合;5．乳液聚合：单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状进行的聚合;6．缩聚反应由含有两个或两个以上官能团的单体分子间逐步缩合聚合形成聚合物,同时析出低分子副产物的化学反应,是合成聚合物的重要反应之一;特点：1.每一高分子链增长速率较慢,增长的高分子链中的官能团和单体中的官能团活性相同,所以每一个单体可以与任何一个单体或高分子链反应,每一步反应的结果,都形成稳定的化合物,因此链逐步增长,反应时间长;2.由于分子链中官能团和单体中官能团反应能力相同,所以,在聚合反应初期,单体很快消失,生成了许多两个或两个以上的单体分子组成的二聚体、三聚体和四聚体等,即反应体系中存在分子量大小不等的缩聚物;四、药用高分子材料通论药用高分子材料：指的是药品生产与制造加工过程中使用的高分子材料,药用高分子材料包括作为药物制剂成分之一的药用辅料与高分子药物,以及与药物接触的包装储运高分子材料;第二章一、高分子的分子运动1.高分子运动特点：一运动单元的多重性：1.整链的运动:以高分子链为一个整体作质量中心的移动,即分子链间的相对位移;2.链段的运动：由于主链σ键的内旋转,使分子中一部分链段相对于另一部分链段而运动,但可以保持分子质量中心不变宏观上不发生塑性形变;高弹性：链段运动的结果拉伸—回复；流动性：链段协同运动,引起分子质心位移;3.链节的运动:指高分子主链上几个化学键相当于链节的协同运动,或杂链高分子的杂链节运动4.侧基、支链的运动:侧基、支链相对于主链的摆动、转动、自身的内旋转;二、分子运动的时间依赖性:物质从一种平衡状态在外场作用下,通过分子运动低分子是瞬变过程,高分子是速度过程需要时间达到与外界相适应的另一种平衡状态;三、分子运动的温度依赖性1.活化运动单元：温度升高,增加了分子热运动的能量,当达到某一运动单元运动所需的能量时,就激发这一运动单元的运动;2.增加分子间的自由空间：温度升高,高聚物发生体积膨胀,自由空间加大;当自由空间增加到某种运动单元所需的大小时,这一运动单元便可自由运动;2、高分子的玻璃化转变玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态;温度低,聚合物在外力作用下的形变小,具有虎克弹性行为,形变在瞬间完成,当外力除去后,形变又立即恢复,表现为质硬而脆,这种力学状态与无机玻璃相似,称为玻璃态;随着温度的升高,形变逐渐增大,当温度升高到某一程度时,形变发生突变,进入区域II,这时即使在较小的外力作用下,也能迅速产生很大的形变,并且当外力除去后,形变又可逐渐恢复;这种受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称高弹性,相应的力学状态称高弹态;由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区,玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度,以Tg表示;当温度升到足够高时,聚合物完全变为粘性流体,其形变不可逆,这种力学状称为粘流态;高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度,以T f表示,其间的形变突变区域称为粘弹态转变区;二、溶解与高分子溶液一、高聚物的溶解1.非晶态高聚物的溶解条件：足够量的溶剂、一定量的非晶态高聚物溶解过程:溶胀到无限溶胀;溶解过程的关键步骤是溶胀;其中无限溶胀就是溶解,而有限溶胀是不溶解;2.结晶晶态高聚物的溶解非极性结晶高聚物的溶解条件：足够量的溶剂,一定量的非极性结晶高聚物,并且加热到熔点附近;溶解过程：加热使结晶熔化,再溶胀、溶解;极性溶解高聚物的溶解条件：足够量的强极性溶剂,一定量的极性结晶高聚物,不用加热;溶解过程：通过溶剂化作用溶解;二、溶剂的选择1.极性相似原则2.溶剂化原则3.溶解度参数相近原则三、高聚物的力学性能1.应力：单位面积上的内力为应力,其值与外加的应力相等;2.应变：当材料受到外力作用而又不产生惯性移动时,其几何形状和尺寸会发生变化,这种变化称为应变或形变;3．弹性模量：是单位应变所需应力的大小,是材料刚度的表征;4.硬度：是衡量材料抵抗机械压力能力的一种指标;5.强度：是材料抵抗外力破坏的能力;6.高聚物力学性能的最大特点是高弹性和粘弹性:1.高弹性：处于高弹态的高聚物表现出的独特的力学性能;是由于高聚物极大的分子量使得高分子链有许多不同的构象,而构象的改变导致高分子链有其特有的柔顺性;链柔性在性能上的表现就是高聚物的高弹性;橡胶就是具有高弹性的材料;弹性形变的本质也就是高弹性变的本质;2）.粘弹性：指高聚物材料不但具有弹性材料的一般特性,同时还具有粘性流体的一些特性; 力学松弛：高聚物的力学性能随时间的变化统称力学松弛;最基本的有：蠕变、应力松弛、滞后、力学损耗;蠕变：在一定的温度和恒定的外力作用下拉力,压力,扭力等,材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象;应力松弛：对于一个线性粘弹体来说,在应变保持不变的情况下,应力随时间的增加而逐渐衰减,这一现象叫应力松弛;滞后现象：高聚物在交变力作用下,形变落后于应力变化的现象;力学损耗：由于力学滞后而使机械功转换成热的现象;第三章一、凝胶与功能水凝胶1.凝胶是指溶胀的三维网状结构高分子,即聚合物分子间相互连接,形成空间网状结构,而在网状结构的孔隙中又填充了液体介质;影响胶凝作用的因素：浓度、温度、电解质;2．凝胶的性质1触变性 2溶胀性 3脱水收缩性 4透过性3.凝胶的分类1物理凝胶：由非共价键氢键或范德华力相互连接,形成网状结构;由于聚合物分子间的物理交联使其具有可逆性,只要温度等外界条件改变,物理链就会破坏,凝胶可重新形成链状分子溶解在溶剂中成为溶液,也称为可逆凝胶;2化学凝胶：是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体,加热不能溶解也不能熔融,结构非常稳定,也称为不可逆凝胶;3冻胶：指液体含量很多的凝胶,通常在90%以上；多数由柔性大分子构成,具有一定的柔顺性,网络中充满的溶剂不能自由流动,所以表现出弹性的半固体状态,通常指的凝胶均为冻胶;4干凝胶：液体含量少的凝胶,其中大部分是固体成分;在吸收适宜液体膨胀后即可转变为冻胶;4.功能水凝胶：对温度或pH等环境因素的变化所给予的刺激有非常明确或显着的应答; 根据环境变化的类型不同,环境敏感水凝胶可分为：温敏水凝胶、pH敏水凝胶、盐敏水凝胶、光敏水凝胶、电场响应水凝胶、形状记忆水凝胶;二、粒子分散结构：有以下四种类型：1.药物粒子分散在高聚物基材中的复合结构,高聚物为连续相,如速释型固体分散制剂;2.药物粒子和高聚物粒子分散于同一或另一高聚物基材中的复合结构,如传统的淀粉基可崩解固体片剂3.药物粒子包裹在聚合物囊膜中,再分散在聚合物基材中4.药物粒子分散在高聚物凝胶网络中的复合结构,这类药物通常是疏水性的,如聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物的水凝胶制成的皮鲁卡品滴眼剂等缓释给药系统;三、缓控释性材料1.缓释制剂：指用药后能在较长时间内持续缓慢释放药物以达到延长药效目的的制剂;系指口服药物在规定释放介质中,按要求缓慢地非恒速释放;2.控释制剂：药物从制剂中按一定规律缓慢、恒速释放,使机体内药物浓度保持相对恒定,体内释药不受pH影响;系指口服药物在规定释放介质中,按要求缓慢地恒速或接近恒速释放;四、分散传质过程药物的扩散过程：1.药物溶出并进入周围的聚合物或孔隙；2.由于浓度梯度,药物分子扩散通过聚合物屏障；3.药物由聚合物解吸附；4.药物扩散进入体液或介质;第四章药用天然高分子材料一、淀粉1.来源淀粉starch广泛存在于绿色植物的须根和种子中,根据植物种类、部位、含量不同,各以特有形状的淀粉粒而存在;药用淀粉多以玉米淀粉为主;2.化学结构和组成淀粉是由许多葡萄糖分子脱水缩聚而成的高分子化合物;结构单元：D－吡喃环型葡萄糖淀粉组成可以分为两类,直链淀粉与支链淀粉;自然淀粉中直链,支链淀粉之比一般约为15-28%比72-85%,视植物种类、品种、生长时期的不同而异;1直链淀粉是以α-1,4苷键连接而成的线型聚合物;直链淀粉由于分子内氢键作用,链卷曲成螺旋形,每个螺旋圈大约有6个葡萄糖单元;2支链淀粉是由D-葡萄糖聚合而成的分支状淀粉,其直链部分也为α-1,4苷键,而分支处则为α-1,6苷键;在各种淀粉中,直链淀粉约占20%-25%,支链淀粉约占75%-85%3.性质1形态与物理常数玉米淀粉为白色结晶粉末,流动性不良,淀粉在干燥处且不受热时,性质稳定;2淀粉的溶解性、含水量与氢键作用力溶解性：呈微弱的亲水性并能分散与水,淀粉不溶于水、乙醇和乙醚等,但有一定的吸湿性; 含水量：在常温、常压下,淀粉有一定的平衡水分,但淀粉含有很高的水分却不显示潮湿而呈干燥的粉末状,这主要是淀粉中的葡萄糖单元存在的众多醇羟基与水分子相互作用形成氢键的缘故;不同淀粉的含水量存在差异,这是由于淀粉分子中羟基自行缔合及与水分子缔合程度不同所致;3淀粉的吸湿与解吸吸湿：淀粉中含水量受空气湿度和温度的影响,在一定的相对湿度和温度条件下,淀粉吸收水分与释放水分达到平衡,此时淀粉所含的水分称为平衡水分;用做稀释剂的淀粉和崩解剂的淀粉,宜用平衡水分下的玉米淀粉;解吸：淀粉中存在的水,分为自由水和结合水两种状态,自由水仍具有普通水的性质,随环境的变化而变化,它具有生理活性,可被微生物利用,而结合水则不能;4淀粉的水化、膨胀、糊化水化：淀粉颗粒中的淀粉分子有的处于有序态晶态,有的处于无序态非晶态它们构成淀粉颗粒的结晶相和无定性相,无定性相是亲水的,进入水中就吸水,先是有限的可以膨胀,而后是整个颗粒膨胀的现象;膨胀：淀粉在60-80℃热水中,能发生膨胀,直链淀粉分子从淀粉粒中向水中扩散,形成胶体溶液,而支链淀粉则仍以淀粉粒残余的形式保留在水中;糊化：若不实施直链淀粉与支链淀粉的分离,在过量水中,淀粉加热至60~80℃时,则颗粒可逆地吸水膨胀,至某一温度时,整个颗粒突然大量膨化、破裂,晶体结构消失,最终变成粘稠的糊,虽停止搅拌,也都下沉的现象;糊化的本质：水分子加入淀粉粒中,结晶相和无定性相的淀粉分子之间的氢键断裂,破坏了缔合状态,分散在水中成为亲水胶体;5淀粉的回升老化、凝沉回生或老化：淀粉糊或淀粉稀溶液再低温静置一段时间,会变成不透明的凝胶或析出沉淀的现象;形成的淀粉称为回生淀粉;4、反应1水解反应存在于淀粉分子中糖基之间的连接键——苷键,可以在酸或酶的催化下裂解,形成相应的水解产物,呈现多糖具备的水解性质;2显色反应淀粉与碘试液作用时形成有色包结物,螺旋结构长颜色深,所以直链淀粉与碘化钾、碘溶液作用呈蓝色,支链淀粉呈紫红色;5.应用淀粉在药物制剂中主要用作片剂的稀释剂、崩解剂、粘合剂、助流剂,崩解剂;淀粉应用安全无毒,同时药典品不得检出大肠杆菌、活蛹,1g淀粉含霉菌应在100个以下,杂菌不得多于1000个;可灭菌玉米淀粉是玉米淀粉经化学及物理改性后的淀粉,遇水或蒸汽灭菌不糊化,是供某些医疗用途的改性淀粉;二、糊精1．来源与制法淀粉水解是大分子逐步降解为小分子的过程,这个过程的中间产物总称为糊精;糊精的制法是在干燥状态下将淀粉水解,其过程有四步：酸化、预干燥、糊精化及冷却;2.分类在药剂学中应用的糊精有白糊精和黄糊精;3.性质糊精为白色、淡黄色粉末;不溶于乙醇95℃、乙醚,缓缓溶于水,易溶于热水三、麦芽糖糊精1.来源与制法麦芽糖糊精是由食用淀粉在有水存在的条件下,将淀粉加热,经合适的酸或者酶部分水解而制得;制法：部分地将淀粉水解可得不同链长的葡萄糖单元的聚合物溶液,然后过滤、浓缩、干燥即得麦芽糖糊精;2.性质为无甜味、无臭的白色粉末或颗粒;易溶于水,微溶于乙醇;若其葡萄糖当量提高,则吸湿性、可压性、溶解度、甜度也随之提高,黏度下降;四、羧甲基淀粉钠1.结构为聚α-葡萄糖的羧甲基醚2.性质为白色至类白色自由流动的粉末,能分散于水,形成凝胶,醇中溶解度约2%,不溶于其它有机溶剂,有较大的吸湿性3.应用羧甲淀粉钠作为胶囊剂和片剂的崩解剂广泛应用于口服药物制剂中,在湿法制粒时,将羧甲淀粉钠加入颗粒内部,其润湿时起黏合剂的作用,而在颗粒干燥后又能起崩解剂的作用;是某些口崩片的理想辅料;也可用作助悬剂;五、纤维素1.来源纤维素存在于一切植物中,是构成植物细胞壁的基础物质;2.结构结构单元是D-吡喃葡萄糖基,相互间以-1,4-苷键连接,分子式为C6H10O5n;3.性质1化学反应性纤维素的氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸水、溶胀以及接枝共聚等都与纤维素分子中存在大量羟基有关;2氢键的作用纤维素结晶区和无定形区的羟基,基本上是以氢键形式存在3吸湿性纤维素吸水后,再干燥的失水量,与环境的相对湿度有关,纤维素在经历不同湿度的环境后,其平衡含水量的变化,存在滞后现象,即吸附时的吸着量低于解吸时的吸着量; 4溶胀性纤维素的有限溶胀可分为结晶区间溶胀和结晶区内溶胀;纤维素溶胀能力的大小取决于碱金属离子水化度,纤维素的溶胀是放热反应,温度降低,溶胀作用增加；对同一种碱液并在同一温度下,纤维素的溶胀随其浓度而增加,至某一浓度,溶胀程度达最高值;5机械降解特性机械降解后的纤维素比氧化、水解或热降解的纤维素具有更大的反应能力;6可水解性纤维素大分子的背键对酸的稳定性很低,在酸碱度、温度适合的条件下,能产生水解降解,酸是催化剂,可降低贰键破裂的活化能,增加水解速度;纤维素对碱在一般情况下是比较稳定的,但在高温下,纤维素也产生碱性水解;六、粉状纤维素1.制法将植物纤维材料纤维浆,用%NaOH溶液在20℃处理,不溶解的部分中包括纤维浆中的纤维素和抗碱的半纤维素,用转鼓式干燥器制成片状,再经机械粉碎即得粉状纤维素;2.性质呈白色,无臭,无味,具有纤维素的通性,不同细度的粉末的流动性和堆密度不一,具有一定的可压性,流动性较差;3.应用可用于片剂的稀释剂,硬胶囊或散剂的填充剂；在软胶囊中可用于降低油性悬浮性内容物的稳定剂,以减轻其沉降作用,也可作口服混悬剂的助悬剂；用作片剂干性粘合剂的浓度为5%;-20%,崩解剂浓度为5%-15%,助流剂浓度为1%-2%,不得用作注射剂或吸入剂辅料；在食品工业中可作为无热量食品的添加剂;七、微晶纤维素1.制法将结晶度高的纤维经强酸水解除去其中的无定形部分,所得聚合度约为220,相对分子质量约为36000的结晶性纤维即为微晶纤维素;胶态微晶纤维素：纤维素+亲水性分散剂2.性质白色、无臭、无味,多孔、易流动粉末,不溶于水、稀酸、氢氧化钠液和一般有机溶剂;可压性：具有高度变形性,极具可压性;吸附性：为多孔性微细粉末,可以吸附其他物质如水、油和药物等;分散性：微晶纤维素在水中经匀质器作用,易于分散生成妈油般的凝胶体;反应性能：在稀碱液中少部分溶解,大部分膨化,表现出较高的反应性能;3.应用微晶纤维素PH型广泛用作口服片剂及胶囊剂的稀释剂、吸附剂、崩解剂、抗粘附剂；此外也可作为倍散的稀释剂和丸剂的赋形剂;微晶纤维素RC型作为胶体分散系主要用于干糖浆、混悬剂,有时也作为水包油乳剂和乳膏的稳定剂;微晶纤维素球形颗粒,为具有高圆度和机械强度的球形细粒剂,可作为包衣型缓释制剂、苦味掩盖制剂的核芯,微晶纤维素AvicelPH-300系列具有快速崩解性、较好的流动性、可减小片重差异等优点；Avice KG-801可以提高片剂硬度、降低磨损性、少量添加适于在低压力下压片等优点;纤维素衍生物具有以下性质：具有玻璃化转变温度、溶度参数和表面能、物理配伍相容性、溶胀性、吸湿性、黏度、生物黏附性、热凝胶化和昙点、液晶的形成;八、醋酸纤维素。
高分子建筑材料基本知识
2021年7月22日星期四
第九章 高分子建筑材料
用于建筑工程中的有机材料(organic materials)主要 有：木材(timber)、沥青材料(bitumen)、合成高分子材料 (synthetic polymer)。
合成高分子材料包括三大类：塑料(plastic)、橡胶 (rubber)、合成纤维(synthetic fiber)（其中塑料占3/4）。 在塑料、橡胶的基础上衍生出胶粘剂(adhesive)、涂料 (paint)。合成高分子材料的基本成分是合成高分子化合物。 预计到21世纪初，合成高分子材料将占建筑材料用量的25% 以上，主要用于制作建筑材料与制品、对传统建筑材料进行 改性。合成高分子建筑材料，除少数用作结构材料代替钢材 和木材外，绝大多数用作非结构材料及装饰装修材料。
根据受热时的性能，高聚物分为：热塑性 (thermoplastic)、热固性(thermosetting)。热塑性高聚物为 线型、支链型结构，热固性高聚物为体型结构。
第九章 高分子建筑材料
第一节 高分子建筑材料的基本性质 (The basic properties of polymer materials for construction)
（5）隔热性、电绝缘性好：塑料的热导率一般为 0.024~0.81W/(m.K)，是金属的1/1500、混凝土的1/40。 （6）耐热、耐燃、耐老化性差
第九章 高分子建筑材料
第一节 高分子建筑材料的基本性质 (The basic properties of polymer materials for construction) 二、塑料的基本知识(The elementary knowledge of plastics ) 2. 塑料的特性(The characters of plastics) （7）弹性模量（刚度）小（仅为钢材的1/10~1/20） （8）经济性较好：目前塑料的成本较高，但随着高分子工业的发 展，其成本在逐渐下降；而塑料生产的低能耗及优良的使用性能 也会带来良好的综合效益。
高分子材料科学与工程专业知识技能
高分子材料科学与工程专业知识技能一、介绍高分子材料科学与工程是一门涉及高分子材料合成、加工、性能表征和应用的综合性学科。
其研究对象涉及聚合物、共聚物、复合材料等高分子材料，以及其在汽车、航空航天、电子、医药、建筑等领域的应用。
本文将围绕高分子材料科学与工程专业的知识和技能展开深入探讨，以帮助读者全面了解这一学科，并为相关专业的学生提供学习和就业指导。
二、高分子材料合成1.聚合反应在高分子材料科学与工程专业中，学生首先需要了解聚合反应的基本概念和原理。
聚合反应是指将单体分子通过化学反应形成具有线性或者支化结构的聚合物的过程。
对于不同种类的高分子材料，其聚合反应的方式和条件也会有所不同。
学生需要熟练掌握不同类型聚合反应的特点和条件，为后续的材料合成奠定基础。
2.聚合物合成方法在聚合物科学与工程专业中，学生还需要学习不同的聚合物合成方法，包括自由基聚合、离子聚合、环氧树脂固化等。
这些方法涉及到催化剂的选择、反应条件的控制、聚合物结构的调控等方面的知识。
掌握这些合成方法，对于学生将来从事高分子材料的研究和工程应用工作都具有重要意义。
三、高分子材料性能表征1.结构表征高分子材料的结构表征是对其分子结构、宏观形貌等特征进行分析和鉴定的过程。
通过使用一系列的仪器和技术，如核磁共振、红外光谱、激光粒度分析仪等，可以对高分子材料的结构进行深入研究。
学生需要学习不同的结构表征方法，并了解它们的适用范围和使用条件。
2.性能测试除了结构表征，高分子材料的性能测试也是学生需要掌握的重要技能之一。
拉伸强度、弯曲模量、热学性能、电学性能等指标都需要通过相应的测试方法进行表征。
学生需要学习这些性能测试方法的原理和操作技巧，为未来从事高分子材料性能评价和改性工作提供技术支持。
四、高分子材料应用1.功能高分子材料随着科技的不断进步，功能高分子材料在各个领域的应用日益广泛。
具有自修复功能的聚合物材料、智能感应材料、生物兼容高分子材料等。
高一有机高分子材料知识点
高一有机高分子材料知识点有机高分子材料是高一化学课程中的重要内容之一。
本文将从定义、分类、性质和应用等方面介绍有机高分子材料的知识点。
一、定义有机高分子材料是由碳、氢和其他元素（如氮、氧、硫等）组成的大分子化合物。
其分子量通常很大，可以达到数万甚至几百万。
二、分类有机高分子材料可以按照形状、结构和合成方法等不同的角度进行分类。
1. 形状分类有机高分子材料根据形状可以分为线性高分子、支化高分子和网络高分子。
线性高分子是由线性排列的单体重复单元组成；支化高分子在线性结构的基础上引入支链，增加了分子间的交联点；网络高分子是由三维交联结构构成，具有更高的机械强度。
2. 结构分类有机高分子材料可以根据其结构特点分为聚合物、共聚物和聚合物共混物等。
聚合物是由同种单体组成的，例如聚乙烯、聚丙烯等；共聚物由两种或多种不同的单体共同聚合而成，例如丙烯酸-丙烯腈共聚物；聚合物共混物是由两种或多种不同聚合物混合而成，例如聚苯乙烯与聚苯乙烯均聚物的共混物。
3. 合成方法分类有机高分子材料的合成方法多种多样，常见的有聚合反应、缩聚反应和交联反应等。
聚合反应是指通过将单体分子进行化学反应，使其相互连接形成高分子链。
缩聚反应是将两个或以上的小分子通过化学反应互相连接。
交联反应是指通过化学反应或物理交联手段，使高分子链之间产生交联，增加材料的稳定性和机械强度。
三、性质有机高分子材料的性质取决于其分子结构和合成方法等因素。
1. 物理性质有机高分子材料通常是非晶态或有序部分结晶态的。
其物理性质包括密度、硬度、弹性、熔点、玻璃化转变温度等。
不同的有机高分子材料具有不同的物理性质，如聚乙烯具有良好的韧性和柔软性，而聚苯乙烯则具有较高的硬度和脆性。
2. 化学性质有机高分子材料的化学性质表现为与其他物质的反应。
例如，聚氯乙烯在高温下可与溴发生取代反应，聚丙烯可以与氧气发生氧化反应，聚酯可以与醇类发生酯交换反应等。
四、应用有机高分子材料在生活和工业中有广泛的应用。
第一章 高分子材料基础知识
第一章高分子材料基础知识第一节.高分子材料的基本概念一、高分子材料的结构1.高分子的含义：高分子材料是以高分子化合物为主要成分（适当加入添加剂）的材料。
高分子化合物：1.天然：松香、石蜡、淀粉2.合成：塑料、合成橡胶、合成纤维高分子化合物都是一种或几种简单低分子化合物集合而成为分子量很大的化合物，又称为高聚物或聚合物。
通常分子量>5000 高分子材料没有严格界限<500 低分子材料如：同为1000的多糖（低），石蜡（高）一般高分子化合物具有较好的弹性、塑性及强度二、高分子化合物的组成：高分子化合物虽然分子量很大，但化学组成比较简单。
都是由一种或几种简单的低分子化合物聚合而成。
即是由简单的结构单元以重方式相连接。
例：聚乙烯由乙烯聚合而成{ }概念：单体——组成高分子化合物的低分子化合物链节——大分子链由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成，组成大分子链的这种结构单元称为链节。
聚合度——链节的重复次数。
n↑导致机械强度↑熔融粘度↑流动性差，不利于成型加工。
n要严格控制。
三、高分子的合成：加聚反应、缩聚反应①加聚反应：指一种或几种单体，打开双键以共价键相互结合成大分子的一种反应例如：乙烯→聚乙烯（均聚）②分类：均聚：同种单体聚合共聚：两种或两种以上单体聚合（非金属合金丁二烯+苯乙烯→丁苯橡胶二元共聚三元共聚ABS：丙烯脂：耐腐蚀表面致密丁二烯：呈橡胶韧性苯乙烯：热塑加工）特点：反应进行很快链节的化学结构和单体的相同反应中没有小分子副产物生成②缩聚反应：指一种或几种单体相互混合儿连接成聚合物，同时析出（缩去）某种低分子物质的反应。
例：尼龙（聚酰胺）氨基酸，缩去一个水分子聚合而成。
特点：由若干步聚合反应构成，逐步进行。
链节化学结构与单体不完全相同，反应中有小分子副产物生成。
总结：目前80%的高分子材料由加聚反应得到。
四、聚合物的分类与命名①按聚合物分子的结构分类a．碳链聚合物：这一类聚合物分子主链是由碳原子一种元素所组成{ }侧基有多种，主要是聚烯烃、聚二烯烃（橡胶）b. 条链聚合物，器结构特点是除碳原子外，还有氧、氮、硫原子。
高分子材料4.1 弹性体基础知识
2. 在使用温度下要不结晶或结晶很少 PE和POM虽然Tg都很低，但大量的结晶
结构可将高分子的强迫高弹形变固定下 来。 拉伸结晶现象对于橡胶的高强度具有很 大的贡献——如NR，IIR，CR和EPM等。
3. 在使用温度下分子链间相对滑移要小 分子链上要有可交联（化学或物理的）
的位置。
1.4 弹性体材料的典型性能指标
橡胶能够被改性，改性的橡胶后的橡胶不能 溶于有机溶剂中，但可溶胀。改性的实质是 指橡胶的硫化（即交联）。
硫化后的橡胶材料的力学特征：
拉伸
去除外力
18-29oC， 长L0
至2L0保 持1min
1min内恢复 到小于1.5L0
1.2 橡胶的分类
<一> 按来源和用途分类
天然橡胶
通用合成胶
大品种特种
合成橡胶 合成橡胶
验，是测定橡 胶试样在一定 外力作用下对 压针的抵抗能 力。硬度值的 大小反映了橡 胶的软硬程度。
硬度计压针示意图
<五> 撕裂强度
橡胶材料在大形变下，往往先在某处出现小裂 口，然后撕裂从该裂口处开始并扩展，直至材 料破坏。
撕裂强度表现了预制缺口的试验在变形时抵抗 裂口扩展的能力。
撕裂强度＝ 撕裂过程中最大力值 样品的厚度
后来弹性体逐步称为了具有高弹性的高分子 材料的统称。
弹性体
热塑性弹性体
其它高分子 弹性体材料
传统的橡胶材料
1.4 橡胶弹性的特征和 对高分子结构的要求
<一> 橡胶弹性的来源 橡胶弹性的来源于高分子链的熵弹性——当
高分子材料受到外力发生较大的形变时，其 分子链通过分子内旋转发生变形，整体的熵 值减少。当外力去除，变形了的高分子链有 向熵值较高的原始状态自发回复的趋势。
(完整版)高分子材料基础知识
名词解释：1. 通用型热塑性塑料：是指综合性能好，力学性能一般，产量大，适用范围广泛，价格低廉的一类树脂。
2. 通用型热固性塑料：为树脂在加工过程中发生化学变化，分子结构从加工前的线型结构转变成为体型结构，再加热后也不会软化流动的一类聚合物。
3. 聚乙烯相对分子量的大小常用熔体流动速率（MFR ）来表示。
4. 共混改性是指两种或两种以上聚合物材料以及助剂在一定温度下进行掺混，最终形成一种宏观上均与且力学，热学，光学以及其它性能得到改善的新材料的过程。
5. 茂金属聚苯乙烯：为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构聚苯乙烯树脂，它的苯环交替排列在大分子链的两侧。
6. 通常把使用量大、长期使用温度在100～150℃、可作为结构材料7. 使用的塑料材料称为通甩工程塑料，而将使用量较小、价格高、长期使用温度在150℃以上的塑料材料特种工程塑料。
8. 聚酰胺（PA）:俗称尼龙，是指分子主链上含有酰胺基团的高分子化合物。
聚酰胺可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得，也可由w-氨基酸或内酰胺自聚而得。
聚酰胺的命名是二元胺和二元酸的碳原子数来决定的。
9. 单体浇注聚酰胺（MC 聚酰胺），是以氢氧化钠为主催化剂、将聚酰胺6 单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品。
制备的主要特点有：①只要简单的模具就能铸造各种大型机械零件。
②工艺设备及模具都很简单，容易掌握。
③MC 聚酰胺的各项物理机械性能，比一般聚酰胺优越。
④可以浇注成各种型材，并经切削加工成所需要的零件，因此适合多品种，小批量产品的试制。
10. RIM 聚酰胺：是将具有高反应活性的原料在高压下瞬间反应，再注入密封的模具中成型的一种液体注射成型的方法。
11. 共聚甲醛：是以三聚甲醛为原料，与二氧五环作用，在以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂的情况下共聚，再经后处理出去大分子链两端不稳定部分而成的。
12. 均聚甲醛：是以三聚甲醛为原料，以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂，在石油醚中聚合，再经端基封闭而得到的。
高分子化学知识点总结
高分子化学知识点总结
基本概念：
单体：构成高分子链的基本单元。
高分子：由许多单体通过化学键连接而成的大分子。
聚合物：由高分子链通过化学键连接而成的物质。
低聚物：聚合度较低的高分子。
结构单元、重复单元、链节：构成高分子链的基本单元。
主链、侧链、端基、侧基：高分子链的组成部分。
聚合度：高分子链中单体单元的数量。
相对分子质量：高分子的分子量。
聚合反应类型：
加成聚合与缩合聚合：两种主要的聚合反应类型。
连锁聚合与逐步聚合：两种常见的聚合反应机制。
聚合物的分类：
根据不同的标准（如来源、结构、性能等）对聚合物进行分类。
常用聚合物的命名、来源、结构特征：
了解常见聚合物的命名规则、来源和结构特征。
聚合物的相对分子质量及其分布：
了解聚合物相对分子质量的测定方法及其分布特征。
高分子化学的研究范围：
涉及天然高分子和合成高分子。
天然高分子存在于天然材料中，如棉、麻、毛、丝等；合成高分子包括塑料、合成纤维、合成橡胶等。
高分子化学的发展历史：
从天然高分子的利用与加工、天然高分子的改性、合成高分子的生产到高分子科学的建立，经历了四个主要时期。
高分子化学反应动力学、化学热力学、结构化学、高分子物理等相关分支学科的基础知识。
高分子化学在实际应用中的重要性：高分子材料在现代社会中的广泛应用，如塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等。
总之，高分子化学涉及众多知识点，需要系统学习和理解。
通过掌握这些基础知识，可以更好地理解高分子材料的性质和应用。
高分子材料定义
高分子材料定义
高分子材料是指由大量重复单元组成的大分子化合物，通常由聚合物构成。
这
些聚合物分子通常由碳、氢、氧、氮等元素组成，具有高分子量和长链结构。
高分子材料在工业、医学、日常生活等领域都有着广泛的应用，如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等。
高分子材料的特点之一是其分子量很大。
通常情况下，高分子材料的分子量都
在千到百万之间，甚至更高。
这种特殊的分子结构使得高分子材料具有很好的机械性能和物理化学性能，如强度高、耐磨损、耐腐蚀等特点。
另外，高分子材料还具有良好的加工性能。
由于其长链结构和分子间的松散排列，高分子材料可以通过热压、注塑、挤出等方式进行加工成各种形状和结构，从而满足不同领域的需求。
除此之外，高分子材料还具有很好的耐候性和耐老化性能。
在室温下，大部分
高分子材料都能保持良好的物理性能和化学性能，不易发生氧化、分解等现象，因此具有较长的使用寿命。
在应用方面，高分子材料的用途非常广泛。
在工业生产中，塑料制品、橡胶制品、合成纤维等都是高分子材料的代表。
在医学领域，生物医用高分子材料如生物降解材料、人工器官材料等也得到了广泛的应用。
在日常生活中，我们所使用的塑料袋、塑料瓶、橡胶制品等也都是高分子材料的典型代表。
总的来说，高分子材料是一类具有特殊结构和性能的材料，具有很好的机械性能、加工性能、耐候性和耐老化性能，广泛应用于工业、医学、日常生活等领域。
随着科学技术的不断发展，高分子材料的研究和应用也将不断取得新的突破和进展。
《高分子材料化学基础知识》试题
《高分子材料化学基本知识》试题部分：一、单选题1）基本难度（共24题）1.在烷烃的自由基取代反应中，不同类型的氢被取代活性最大的是（）。
A、一级B、二级C、三级D、都不是2.引起烷烃构象异构的原因是（）。
A、分子中的双键旋转受阻B、分子中的单双键共轭C、分子中有双键D、分子中的两个碳原子围绕C—C单键作相对旋转3.下列物质通入三氯化铁溶液显色的是（）。
A、苯甲酸B、苯甲醇C、苯酚D、甲苯4.Grignard试剂指的是（）。
A、R-Mg-XB、R-LiC、R2CuLi D、R-Zn-X5.下列能进行Cannizzaro(康尼查罗)反应的化合物是（）。
A、丙醛B、乙醛C、甲醛D、丙酮.6.下列化合物中不能使溴水褪色的是（）。
A、丙烯B、丙炔C、丙烷D、环丙烷7.下列不属于邻、对位定位基的是（）。
A、甲基B、氨基C、卤素D、硝基8.下列化合物可以和托伦试剂发生反应的是（）。
A、CH3CH2OH B、CH3COOH C、CH3CHO D、CH3COCH39.脂肪胺中与亚硝酸反应能够放出氮气的是（）。
A、季胺盐B、叔胺C、仲胺D、伯胺10.下列化合物进行硝化反应时最容易的是 ( )。
A、苯B、硝基苯C、甲苯D、氯苯11．涤纶是属于下列哪一类聚合物？（）A、聚酯B、聚醚C、聚酰胺D、聚烯烃12.吡啶和强的亲核试剂作用时发生什么反应？（）A、α-取代B、β-取代C、环破裂D、不发生反应13.盖布瑞尔合成法可用来合成下列哪种化合物？ ( )A、纯伯胺B、纯仲胺C、伯醇D、混合醚14.尼龙-66是下列哪组物质的聚合物? ( )A、己二酸与己二胺B、己内酰胺C、对苯二甲酸与乙二醇D、苯烯15.下列有机物命名正确的是（）A、2，2，3－三甲基丁烷B、2－乙基戊烷C、2－甲基－1－丁炔D、2，2－甲基－1－丁烯16.一对单体共聚时，r1=1,r2=1,其共聚行为是（）？A、理想共聚B、交替共聚C、恒比点共聚D、非理想共聚17.在缩聚反应的实施方法中对于单体官能团配比等物质量和单体纯度要求不是很严格的缩聚是（）。
高分子材料
的弹性、塑性、柔顺性，但强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性
较差，且可融可熔。线型结构的合成树脂可反复加热软化、冷却硬 化，称为热塑性树脂。
（2）支链型：分子在主链上带有比主链短的支链（如图9-1b）。分
子排列较松，分子间作用力较弱，因而密度、熔点及强度低于线型 高聚物。
（3）体型：分子由线型或支链型高聚物分子以化学键交联形成，呈
(8) 有机硅树脂（OR）
由一种或多种有机硅单体水解而成。 耐热、耐寒、耐水、耐化学腐蚀，但机械 性能不佳，粘结力不高。 用酚醛、环氧、聚酯等合成树脂或用玻璃 纤维、石棉等增强，可提高其机械性能和粘 结力。 返回
2 常用工程塑料制品
(1) 塑料门窗
(2) 塑料管材
(3)塑料壁纸
(4)塑料地板
(5)其他塑料制品
• 千奇百怪的塑料制品让人目不暇接，其中， 正处于研发阶段的一种塑料非常引人注目， 这就是——塑料血液。
这种替代血液虽然可以为伤员供应氧气， 却只能是解决“一时之需”，并不能长期 代替真正的血液。目前，塑料血液的研究 还在起步的阶段，真正生产出来产品可能 还需要十年的时间。
一、塑料的基本组成
• • • • • • 1 2 3 4 5 6 合成树脂 填充料 增塑剂 固化剂 着色剂 稳定剂
(3) 聚苯乙烯塑料（PS）
由苯乙烯单体聚合而成。 透光性好，易于着色，化学稳定性高， 耐水、耐光，成型加工方便，价格较低。 性脆，抗冲击韧性差，耐热性差，易燃， 使其应用受到一定限制。
返回
(4)
聚丙烯塑料（PP）
由丙烯聚合而成。
质轻（密度0.90g/cm3），耐热性较高 （100～120℃），刚性、延性和抗水性均好。 低温脆性显著，抗大气性差，用于室内。
高分子材料定义
高分子材料定义
高分子材料是由大量重复单元构成的一类材料，其分子量通常较大，具有高分子量的特点。
高分子材料是由许多单体分子通过共价键或者物理吸附力等方式连接在一起形成的聚合物，因此也被称为聚合物材料。
高分子材料在我们的日常生活中无处不在，例如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等都属于高分子材料的范畴。
高分子材料通常具有以下特点：
首先，高分子材料具有较高的分子量。
其分子量通常在10^3到10^7之间，甚至更高。
这种高分子量使得高分子材料在物理性能上具有独特的优势，如强度高、韧性好等。
其次，高分子材料具有较高的柔韧性和变形能力。
这是由于高分子材料分子链的柔性和可延展性所决定的。
这种特性使得高分子材料可以被加工成各种形状，广泛应用于工业制品、日用品等领域。
此外，高分子材料还具有良好的耐磨损性和耐腐蚀性。
这使得高分子材料在各种恶劣环境下仍能保持较好的性能，延长使用寿命。
另外，高分子材料还具有较好的绝缘性能和吸音性能。
这些特性使得高分子材料在电子、建筑等领域有着广泛的应用。
总的来说，高分子材料是一类具有重要意义的材料，在现代工业和日常生活中有着广泛的应用。
随着材料科学的不断发展，高分子材料的种类和性能也在不断提升，为人类社会的发展做出了重要贡献。
医用高分子材料基础知识
医用高分子材料基础知识一、医用高分子材料的分类合成高分子材料：合成高分子材料是指通过化学反应合成的材料，常见的有聚合物类和聚合物复合材料。
聚合物类包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯等，聚合物复合材料则是指在聚合物基础上加入其他物质，如纤维素纤维增强聚合物复合材料。
天然高分子材料：天然高分子材料是指存在于自然界中的高分子材料，常见的有蛋白质、多糖、天然橡胶等。
例如胶原蛋白是人体内最主要的组织结构蛋白，常用于制备生物材料。
二、医用高分子材料的特性1.生物相容性：医用高分子材料必须具有良好的生物相容性，不会引起机体的排斥反应和免疫反应。
2.可加工性：医用高分子材料具有良好的加工性能，可以通过注塑、挤出、吹塑、热压等工艺制备成各种形状和尺寸的产品。
3.生物降解性：一些医用高分子材料具有生物降解性，可以在体内被生物酶或细胞降解，从而减少二次手术。
4.力学性能：医用高分子材料需要满足不同应用领域的力学性能要求，如抗拉强度、伸长率、弹性模量等。
5.导电性：一些医用高分子材料需要具备导电性能，可以用于制作生物传感器和电刺激设备等。
三、医用高分子材料的应用领域1.医疗器械：医用高分子材料广泛应用于医疗器械的制造，如导管、输液管、手术器械等。
2.医用敷料：医用高分子材料可以制备成不同形状和尺寸的敷料，对于伤口的修复和保护具有重要作用。
3.组织工程与再生医学：医用高分子材料可以用于组织工程的材料支架和载体，也可以与干细胞结合用于组织再生医学。
4.药物缓释系统：医用高分子材料可以用于制备药物缓释系统，控制药物的释放速率和时间，提高药物的疗效和稳定性。
5.人工器官：医用高分子材料可以用于制作人工心脏瓣膜、血液透析器、人工血管等人工器官。
总之，医用高分子材料在医学领域中具有广泛的应用前景，具备良好的生物相容性、可加工性、生物降解性、力学性能和导电性能等特性。
随着技术的不断发展，医用高分子材料将为医学诊疗和治疗带来更多创新和进步。
高分子材料知识
⑶ 塑料的性能特点 塑料的优点： 相对密度小(一般为0.9-2.3)；耐蚀性、电绝缘性、减
摩、耐磨性好；有消音吸振性能 。 塑料的缺点： 刚性差(为钢铁材料的1/100-1/10)，强度低；耐热性
差、热膨胀系数大（是钢铁的10倍）、导热系数小(只 有金属的1/200-1/600)；蠕变温度低、易老化。
174℃。用于机械设备等工业。 聚苯醚具有良好的综合性能,用于机电等方面。 聚酰亚胺在260℃下可长期使用。主要用于特殊条件下
使用的精密零件。
⑤热固性塑料 热固性塑料是在树脂中加入固化剂压制成型而形成的
体形聚合物。
酚醛塑料是以酚醛树脂为基，加入填料及其他添加剂 而制成。广泛用于制作各种电讯器材和电木制品（如 插座、开关等），一、高分子材料的基本概念
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。常称聚 合物或高聚物。 高分子化合物的分子量一般>104 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业用高分子 材料主要是人工合成的。
二、高分子材料的分类 ⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶粘
体型高聚物的力学状态与交联点的密度 有关。密度小，链段仍可运动，具有高 弹态。密度大，链段不能运动。高聚物 变得硬而脆。
线型晶态高聚物的温度变形曲线
第二节 常用高分子工程材 料
高分子工程材料包括塑料、合成纤维、橡胶和胶 粘剂等。
一、工程塑料
塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。在一定温 度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状 不变。
发生大分子原子的微量位移，产生少量弹性变形。
高聚物呈玻璃态的 最高温度称玻璃化 温 度 ， 用 Tg 表 示 。 用于这种状态的材 料有塑料和纤维。
第一章高分子材料的基础知识
2、大分子链的立体构型（同分异构）
构型：是指分子链中由化学键所固定的原子在空间的几何排 列。这种排列是化学稳定的，要改变分子构型必须经过化学 键的断裂和重建。
由构型不同而形成的异构体有两类： ①旋光异构体
②几何异构体
①旋光异构体
正四面体的中心原子（如C、Si、P、N）上四个取代 基或原子如果是不对称的，则可能产生异构体。 结构单元为—CH2C*HR—的高分子，每一链节有两种旋 光异构体。假如高分子全部由一种旋光异构体单元组成，称 为全同立构；由两种旋光异构体交替间接，称为间同立构； 两种旋光异构体完全无规键接时，称为无规立构。 立体异构体之间的性能差别很大。例如：全同立构聚苯 乙烯能结晶，熔点240 ℃，而无规立构聚苯乙烯不能结晶， 软化点仅为80 ℃。 全同立构和间同立构聚合物统称为“等规聚合物”
CH O O ( Si C CH O) n
O ( CH )
O
C ( CH )
聚酯涂料
有机硅橡胶
√主链含有芳杂环时，内旋转难，链柔性差
CH3 O C CH3 O
O C
聚苯 聚碳酸酯PC
√主链中含有孤立C＝C双键时，链柔顺性好， 如：聚丁二烯等橡胶
－CH2－CH＝CH－CH2－CH＝CH－CH2－
√主链中含有共轭双键时，则只有刚性无柔性，如：聚乙炔
只有当化合物的分子量达到一定数值，产生了量变到质变的飞跃， 即在物理、机械等性能具有与低分子化合物有较大差别时，才能称 为高分子化合物，方可作为高分子材料在工程上应用。
高分子化合物分子量的分散性
高分子化合物及大多数天然高分子化合物则是各种长度不同、分子量 不同、化学组成相同的同系高分子混合物，即高分子化合物总是由不 同大小的分子组成。这一现象称为高分子化合物分子量的多分散性。
高分子课件(第一章)
远程结构
高分子的大小（分子量 极其排布） 高分子的形态（刚柔性 ）
28
2.高分子的聚集态结构
晶态结构 非晶态结构 取向态结构 液晶态结构 织态结构（高次结构）
第三层次结构
29
高分子的链结构：又称一级结构，它表明单个高分子链 中原子或基团的集合排列，即分子内结构。
近程结构：第一层次结构，指单个高分子内一个或几个 结构单元的化学结构和立体化学结构。
高聚物：重复单元数较多，增减几个单元不影响其物理性 质。
低聚物：重复单元数较少增减几个单元对其物理性质有显 著影响，或分子中仅有少数几个重复单元，其性质无显著 的高分子特性，类同于一般低分子化合物。
∴ 高分子化合物是不同大小分子量的同系混合物，以高 聚物为主体，含有少量低聚物，在总体上表现出高分子物 理-力学性能。也称聚合物。
分子量：104～106，原子数103～105个。 高分子与低分子是以相对分子量区别：
大于10000→高分子； 1500～10000中等分子化合物； 小于1000～1500低分子。
3
高分子的巨大分子量和它的特殊结构，所以具 备低分子没有的一系列独特的物理-力学性能：
力学性能
形变性能：弹性、粘性、粘弹性 断裂性能：强度、韧性
远程结构：第二层次结构，指单个高分子的大小和在空 间所存在的各种形态和构象。
高分子的聚集态结构：又称二级结构，是高分子整体的 结构，指单位体积内许多大分子链间的排列堆砌方式， 即分子间结构。
30
※ 高分子的链结构（一级结构）是反映高分子各种特 性的主要结构层次，直接影响聚合物的某些特性，如 熔点、密度、溶解性能、黏附性、黏度等。 ※ 高分子的聚集态结构决定聚合物制品使用性能的主 要因素。
《高分子材料》课程教学大纲
《高分子材料》课程教学大纲高分子材料课程教学大纲
课程目标
本课程旨在介绍高分子材料的基本概念、性质、应用及制备方法，培养学生在高分子材料领域的基础知识和实际操作能力。
课程安排
第一部分：高分子材料概述
- 高分子材料的定义和分类
- 高分子材料在工程和科学领域的重要性
- 高分子结构与性质的关系
第二部分：高分子材料的性质和测试方法
- 高分子材料的物理性质和化学性质
- 高分子材料的力学性能测试方法
- 高分子材料的热学性能测试方法
第三部分：高分子材料的应用
- 高分子材料在塑料、橡胶、纤维等方面的应用
- 高分子材料在医疗、电子、汽车等领域的应用
- 高分子材料的环境和可持续发展问题
第四部分：高分子材料的制备方法
- 高分子聚合反应的基本原理和机制
- 高分子材料的聚合方法和工艺
- 高分子材料的加工和成型技术
教学方法
本课程将采用多种教学方法，包括讲授、案例分析、实验演示和小组讨论等。
学生将有机会参与实际的高分子材料制备和测试实验，以增强实践能力。
考核方式
本课程的考核方式将包括平时成绩、实验报告、课堂讨论和期末考试等。
具体的考核比例将在课程开始时由授课教师详细说明。
参考教材
- 《高分子材料导论》王良新编著，清华大学出版社
- 《高分子材料化学》陈信雄等著，科学出版社
以上为课程的大纲教学安排，具体内容和教学进度可能会根据实际情况进行调整，敬请理解。
第1节 高分子材料概述
第一章塑胶材料知识第一节高分子材料概述高分子材料是由一种或多种简单低分子化合物（单体）聚合而成的聚合物（或高聚物）。
顾名思义，“高分子”是指材料的分子量很大，通常几万到数百万。
高分子材料虽然分子量很大，但组成并不复杂，主要是由C、H、O、N、P、S等原子以共价键方式组成的大分子链。
按其主链所包含原子的种类，可分为：①碳链高分子化合物，主链全部为碳原子，如聚乙烯烃、聚四氟乙烯等。
②杂链高分子化合物，主链除碳原子外，还可有O、N、P、S等元素，如聚酯、聚醚、聚酰胺等。
③元素有机聚合物，主链是由Si、Ti、Al、B等原子和O原子构成，侧基一般为有机基团，如有机硅树脂、有机硅橡胶等。
用来合成聚合物的原料称之为单体，是一些稳定存在的、简单的低分子化合物，如聚乙烯(PE)是由许多乙烯分子(CH2=CH2)合成的，聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯分子(CH2=CHCl)合成的。
高分子材料有许多金属和陶瓷材料不具备的优点，如原料丰富、成本低廉，它们大多可以从石油、天然气或煤中提取；密度小；化学稳定性好，一般对酸、碱和有机溶剂均有良好的抗蚀性能；有良好的电绝缘性能；有优良的耐磨、减摩和自润滑性；能吸振和减小噪声；优良的光学性能等。
一、高分子材料的合成反应：由单体聚合形成高分子化合物的反应称为聚合反应，可以分为加聚反应和缩聚反应二类。
1.1 加聚反应：加聚反应是指由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应。
让我们以乙烯形成聚乙烯为例来说明。
加聚反应开始是有条件的，如加压、升温或添加引发剂。
如添加H2O2就可以使乙烯单体中碳、碳原子间双键破坏，形成链节。
一旦反应开始就会自发进行下去，这是由于链节聚合放出的能量大于破坏双键所需能量。
当单体的供应耗竭时，或链的活性消失，如一个活性链端吸引了一个引发基，反应就会终止。
可以通过控制引发剂的数量来控制链的长度，引发剂添加少，链就会长得较长。
加聚反应可以是用一种单体，也可以用几种不同的单体。
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液晶高分子
• 液晶高分子作为一类新型的高性能材料，极大地引起了 科学界和工业界的关注，得到了广泛的应用，并发展为 高分子科学中最活跃的领域之一。
• 竹子地板
• 地毯则可以选择耐久的羊 毛制品或者PET地毯
• 主要采用水性涂料、粉末 涂料和辐射固化涂料等
• 用于户外美化环境的产品： 可以回收的塑料做成长椅、 桌子和交通标志牌。
•功能高分子材料于20世纪60年代末开始得到发展。 •功能高分子是指具有化学反应活性、催化性、光敏性、 导电性、磁性、生物相容性、药理性、选择分离性，或具 有转换或贮存物质、能量和信息作用等功能的高分子及其 复合材料。
•目前已达到实用化的功能高分子有：离子交换树脂、分 离功能膜、光刻胶、感光树脂、高分子缓释药物、人工脏 器等等。
• 农用塑料：①薄膜 ②灌溉用管 • 建筑工业：①给排水管PVC、HDPE ②塑料门窗 ③涂料油漆
④复合地板、家具人造木材、地板 ⑤PVC天花板 • 包装工业：①塑料薄膜：PE、PP、PS、PET、PA等
②中空容器：PET、、PE、PP等 ③泡沫塑料：PE、PU等 • 汽车工业：塑料件、仪表盘、保险机、油箱内饰件、坐垫等 • 军工工业：飞机和火箭固体燃料（低聚物）、复合纤维等
人工肾
人造心脏
人造关节
玻碳 璃纤 钢维 复复 合合 材材 料料
至今高分子科学诺贝尔奖获得者
• H. Staudinger （德国） : 把“高分子”这个概念引进科 学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系 （1953年诺贝尔奖）
• K.Ziegler （德国）, G.Natta （意大利） : 乙烯、丙烯配 位聚合 （1963年诺贝尔奖）
高分子膜是指那些由具有特殊分离功能的高分子材 料制成的薄膜，能有选择地分离物质。目前应用于海水 淡化、反渗透、膜萃取、膜蒸馏等技术领域。
建于沙特阿拉伯的基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂， 日供应淡水12000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。
光敏高分子材料
• 光敏高分子材料以光敏树脂 为代表，主要用于照相、印 刷制版、印刷集成电路等。
塑料的发现
1869年31岁的印刷工人 约翰•海阿特发明赛璐珞
1909年贝克兰发明 酚醛树脂
现代生活中的高分子材料－塑料
现代生活中的高分子材料－工程塑料
一、聚氯乙烯 PVC
概述：聚氯乙烯(PVC)是以氯乙烯为单体聚合而得的聚合 物，自上世纪30年代首先在德国开始工业化生产以来，由 于它原料来源丰富，用途广泛，在通用塑料中一直占有重 要地位，其产量在塑料中仅次于聚乙烯居第二位。我国从 1958年开始工业化生产PVC树脂，尤其是70年代以后，着 重解决了树脂中氯乙烯单体含量过高和“粘釜”两大技术 难题，对PVC树脂颗粒形态和成型加工之间的关系也进行 了深入的研究，促使PVC工业一直处于高速发展之中。
• 先进的复合材料－－巧夺天工 • 新型功能材料－－人类文明进步的阶梯
生物材料、信息材料、环境材料、纳米材料、能源材料和智能材料
材料科学技术几个活跃领域
1．生物材料:包括生物医用材料和仿生材料。 2．智能材料:如压电陶瓷和形状记忆合金。 3．环境材料; 4 ．纳米材料 5．功能高分子材料: 吸水性高分子、导电高分子、发光有机高分子、高分
• P. J. Flory (美国）: 聚合反应原理、高分子物理性质与结 构的关系（1974年诺贝尔奖）。
• H. Shirakawa白川英树(日本), Alan G. MacDiarmid (美国), Alan J. Heeger (美国) ：对导电聚合物的发现和发展 （2000年诺贝尔奖）。
• de Gennes(法国)：软物质、普适性、标度、魔梯。
面临机遇和挑战的一些领域： 1.催化过程和新的聚合方法 2.非线性结构聚合物 3.超分子组装和高度自组织的 大分子 4.聚合物结晶和形态工程 5.刺激-响应聚合物 6.聚合物的循环利用和处理
高分子材料的发展方向
1.高性能化 2.高功能化 3.复合化 4.精细化 5.智能化
我们应注重学习，学科交叉，独立思考，独立创新，为国民经济发展， 解决生产实践中存在的学术问题，提高高分子科学的学术水平。
提出高分子长链结构的概念。
聚合产生的奇迹
•1909年贝克兰合成酚醛树脂 •1911年英国马修斯合成聚苯乙烯 •1912年聚氯乙烯被合成 •1927年合成出聚甲基丙烯酸甲酯 •1933年高压聚乙烯问世 •1938年四氟乙烯被聚合…
•1953年齐格勒在低压条件下合成 聚乙烯，随后纳塔合成出聚丙烯， 1963齐格勒、纳塔获得诺贝尔化 学奖。
1839年美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化。 1855年英国人Parks制得赛璐璐塑料（硝化纤维+樟脑）。 1883年法国人de Chardonnet发明了人造丝。 高分子（Macromolecular，Polymer）概念的形成和高分子
科学的出现始于20世纪20年代。 1920年德国Staudinger发表了他的划时代的文献“论聚合”，
二、聚乙烯 PE
橡胶的发展
橡 树 之 泪
丑却受宠的合成橡胶
现代生活中的高分子材料－橡胶
纤维的发展
•1855年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸中得到硝 化纤维素溶液，制得第一根人造纤维； •1884年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得 到溶液，得到人造丝；
功能高分子材料的发展
3. 高分子材料的应用
• 电气工业：①绝缘材料（导热性、电阻率）等、导电高分子 ②电子：通讯光纤、电缆、电线、光盘、手机、电话 ③家用电器：外壳、内胆（电视、电脑、空调）等
• 医疗卫生中的应用： 人工心脏、人工脏器、人工肾（PU）、 人工肌肉、输液管、血袋、注射器、 可溶缝合线、药物释放等。
• 防腐工程：耐腐蚀性，防腐结构材料。如水管阀门（PTFE）： 230～260℃长期工作，适合温度高腐蚀严重的产品。
我国与高分子领域的中科院院士：王葆仁 冯新德 何炳林 钱保功 钱人元 于同隐 徐 僖 王佛松 程镕时 黄葆同 卓仁禧 沈家骢 林尚安 沈之荃 白春礼 周其凤 曹 镛 杨玉良等。
二十一世纪的高分子科学
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。在二十一世纪来临之际，高分子科学及其相关技 术面临着新的机遇和挑战。
子形状记忆解高分子及高分子液晶等。 6．计算机模拟与材料设计: 通过计算机模拟来预测材料的结构、性能及其 间的关系，从而达到材料设计，形成了一门“计算材料科学”。
高分子材料
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它是建立
在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基
功能高分子材料－－发光材料
在塑料中加入 蓄光型发光材料 经加工就可制成 发光塑料。发光 塑料是近年来兴 起的一种高附加 值新型功能材料。 其产品如：交通 领域通道标识、 楼梯标识、标志 线；发光涂料、 发光开光、发光 壁纸、工艺品、 玩具、体育休闲 用品。
功能高分子材料－导电高分子材料
• 导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。目 前，它已成为一门新型的多学科交叉的研究领域，并在世 界范围内吸引了一大批材料设计专家。
础上逐渐发展而成的一门新兴学科。
高分子化学
研究聚合反应和高分子化学反应原理， 选择原料、确定路线、寻找催化剂、 制订合成工艺等。
高分子科学
高分子物理
研究聚合物的结构与性能的关系，为设 计合成预定性能的聚合物提供理论指导， 是沟通合成与应用的桥梁。
高 分 子 加 工 研究聚合物加工成型的原理与工艺。
一、高分子科学的发展
• 印刷工业应用聚乙烯醇酸酯， 光照时交联而不溶而保留下 来，得到凸版。
• 光解性的光刻胶，重氮醌接 到酚醛树脂上，光作用下重 氮醌分解，图像被保留，分 辨率达10纳米。
功能高分子材料－隐形眼镜
1950年人们逐渐开始配 戴材质是聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA）的隐形眼镜，具 有优越的光学特性，又能矫 正角膜性散光。1960年捷克 学者利用十年的时间发明了 软性隐形眼镜的材料，就是 一直延用至今的聚甲基丙烯 酸羟乙酯（HEMA）。
2. 我国高分子的科学发展
我国高分子研究起步于50年代初，唐敖庆于1951年，发表了首篇高分子科学论文。 长春应化所1950年开始合成橡胶工作（王佛松，沈之荃）； 冯新德50年代在北京大学开设高分子化学专业。 何炳林50年代中期在南开大学开展了离子交换树脂的研究。 钱人元于1952年在应化所建立了高分子物理研究组，开展了高分子溶液性质研究。 钱保功50年代初在应化所开始了高聚物粘弹性和辐射化学的研究。 徐僖先生50年初成都工学院（四川大学）开创了塑料工程专业。 王葆仁先生1952年上海有机所建立了PMMA、PA6研究组。
人类需求是推动科学发展的动力
从上面所叙述材料的发展可以看到，科学发展 是无止境的，一时的满足和安于现状就会导致落后， 不断进取、不断创新才更有所作为。
性质和 用途
3. 高分子材料的应用
塑料
以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂 和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。
纤维 橡胶 涂料
纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100 倍。
• 体外装置如人工假肢、血液透析或灌注装置等。
• 人体器官如心脏导管、心脏补片、人工心脏泵材料、气 管导管、人工膀胱、人工脑膜、动脉补片、人工血管及 人工关节等。
• 整形外科手术材料如面部整形植入物等。
• 生物降解材料是指那些可由体液、酶或微生物的作用而 引起分解的材料，用于缝线、人体植入、控释药物等。
•高分子敏感元件、高导电高分子、高分辨能力分离膜、 高感光性高分子、高分子太阳能电池等功能高分子材料， 即将达到实用化阶段。
功能高分子材料－高吸水性树脂
•高吸水性树脂就是一种功能高分子材料，它具有优异的吸水、保 水功能，可吸收自身重量几百倍、上千倍，被冠予“超级吸附剂” 的桂冠。