高分子化学课件(浙大使用)
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高分子化学浙江大学polymer1Introduction.ppt
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.
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Chapter I
Introduction
5
1. Fundamental Concepts
6
1.1 What is a polymer?
A polymer is a large molecule comprised of repeating structural units joined by covalently bonds.
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.
ed., Oxford University Press, 2019 • George Odian, “Principles of Polymerization”, 2nd ed., John
Wiley &Sons, Inc., New York, 1981.
• /k/511/
• 冯新德，《高分子合成化学》 化学工业出版社，1980。 • 林尚安 等，《高分子化学》科学出版社，2000。 • 赵德仁，张慰盛，《高聚物合成工艺学》化学工业出版社，
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Chapter I
Introduction
5
1. Fundamental Concepts
6
1.1 What is a polymer?
A polymer is a large molecule comprised of repeating structural units joined by covalently bonds.
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.
ed., Oxford University Press, 2019 • George Odian, “Principles of Polymerization”, 2nd ed., John
Wiley &Sons, Inc., New York, 1981.
• /k/511/
• 冯新德，《高分子合成化学》 化学工业出版社，1980。 • 林尚安 等，《高分子化学》科学出版社，2000。 • 赵德仁，张慰盛，《高聚物合成工艺学》化学工业出版社，
高分子化学第二章-精品.ppt
注意：在书写这类聚合物的结构式时，一般要求其重复结构单元 的表达式必须反映功能基反应机理，如聚酯化反应时，其反应机理 是羧基和羟基之间的脱水反应，羧基失去的是-OH，羟基失去的是 -H：
OO HOCRCO HHOR' O H
因此聚酯分子结构式更准确的表达式应为2-1，而不是式2-2：
OO H OCRCO R 'O n H
高分子化学
第二章 逐步聚ห้องสมุดไป่ตู้反应
2.1 概 述
2.1.1 逐步聚合反应的一般性特征
以二元羧酸与二元醇的聚合反应为例：
H O O C - R - C O O H + H O - R ' - O H H O O C - R - C O O - R ' - O H + H 2 O 二 聚 体
H O O C - R - C O O H H O O C - R - C O O - R '- O O C - R - C O O H + H 2 O
(2)聚酰胺化反应，包括二元胺与二元羧酸、二元酯或二元酰氯等
之间的聚合反应，如
O O
O O
n C lC R 'C C l+ n H 2 N - R '- N H 2 C l( C R C N H R 'N H ) n H + ( 2 n - 1 ) H C l
(3)聚醚化反应，二元醇和二元醇之间的聚合反应
线形逐步聚合单体为双功能基单体，聚合产物分子链只会向两个 方向增长，生成线形高分子。
非线形逐步聚合反应的聚合产物分子链不是线形的，而是支化或 交联的。此时必须在聚合体系中加入含三个以上功能基的单体。
2.2 逐步聚合反应的分类
浙大高分子化学课件chap2
naAa + nbBb → a[ AB] n b + (2n − 1)ab
2官能度体系
单体有能相互反应的官能团A、B（如氨基酸、羟基酸 等），可经自身缩聚形成类似的线形缩聚物。通式如下：
naRb → a[ R ] n b + ( n − 1) ab
2-2或2官能度体系的单体进行缩聚，形成线形缩聚物。
聚酯化反应：二元醇与二元羧酸、二元酯、二元酰氯等反应： n HO-R-OH + n HOOC-R’-COOH H-(ORO-OCR’CO)n-OH + (2n-1) H2O
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聚加成：形式上是加成，机理是逐步的。
含活泼氢功能基的亲核化合物与含亲电不饱和功能 基的亲电化合物之间的聚合。如： n O=C=N-R-N=C=O + n HO-R’-OH
国家级精品课程──高分子化学
第二章 缩聚和逐步聚合 Polycondensation and Stepwise Polymerization
1
2.1 引言 按聚合机理或动力学分类：
连锁聚合（Chain Polymerization）
活性中心（Active Center）引发单体，迅速连锁增长 自由基聚合 活性中心不同 阳离子聚合 阴离子聚合
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开环反应：部分为逐步反应，如水、酸引发己内酰胺的开
环生成尼龙-6
NH(CH2) 5CO
H+
[NH(CH2)5CO− ]n −
氧化偶合：单体与氧气的缩合反应。
如2,6－二甲基苯酚和氧气形成聚苯撑氧，也称聚苯醚（PPO）
CH3 OH CH3 +O2 CH3 O CH3
n
_
6
Diels-Alder 反应：
《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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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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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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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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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
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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
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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 – …
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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。
高分子化学浙江大学polymer2-2PolymerizationRate-PPT精品文档
Middle ：auto-acceleration C%= 5-10 70-90）
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5.2 Micro Kinetics (微观动力学)
Kinetic equation: Rp vs concentration tion
I 2 R
k d
k i R M R 1
7
Total polymerization Rate
d M R R R R k R M i p p p dt
R k R M p
The polymerization degree is so large, that the monomer consumed in the initiation reaction can be neglected, or Ri<<Rp.
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R 2 fk [ I] i d
1 2
R fk 1 i d ＝ R I 2 2 k t t k
1 2
• A steady-state is established early in the reaction. • The concentration of radicals is very small (ca. 10-8 M) and nearly constant throughout.
k 2 1 1 2 2 i 2 2 R k I M k I M p 2 k t
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Polymerization rate with different initiations
Initiator
2 1 1 fd k d M 2 2 R k I M k I M p dt k t 1
高分子化学PPT全套课件(2024)
反应过程中存在链引发、链增长、链终止 等步骤；反应速率与引发剂浓度和单体浓 度有关；聚合度与转化率不成正比。
连锁聚合反应类型
连锁聚合反应实施方法
包括自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚 合等。
本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合 等。
开环聚合反应原理及方法
开环聚合反应定义
开环聚合反应是一种特殊的高分子合成方法，通过环状单体的开环加 成反应，生成高分子化合物。
通过测量高分子化合物对 红外光的吸收，可以确定 其化学结构和官能团。
利用核磁共振现象研究高 分子化合物的结构和动力 学行为，包括1H NMR、 13C NMR等。
通过测量高分子化合物的 质荷比，可以推断其分子 量和结构信息。
利用不同分子量高分子在 色谱柱中的保留时间差异 ，可以测定其分子量分布 和平均分子量。
分子量分布
分子量分布宽度也会影响高分子材料的性能。较窄的分子量分布通常意味着材 料具有更好的力学性能和加工稳定性，而较宽的分子量分布可能会提高材料的 韧性和冲击强度。
05 高分子材料加工与改性技 术
高分子材料加工成型技术
挤出成型
通过挤出机将高分子材料加热熔 融，经模头挤出得到所需截面形
状的连续型材。
注射成型
将高分子材料加热熔融后注入模具 型腔，经冷却固化得到制品。
压延成型
将高分子材料通过压延机的两个或 多个旋转辊筒间隙，使其受到挤压 和延展，成为一定厚度和宽度的薄 片状制品。
高分子材料共混改性技术
机械共混
通过机械搅拌或高速剪切作用，使两种或多种高分子材料均匀混 合，改善材料的性能。
溶液共混
将不同高分子材料溶解于共同溶剂中，形成均相溶液，再除去溶 剂得到共混物。