高分子材料基础知识(塑料包装材料与制品)

单体
二聚体
三聚体
• 低分子量的聚合产物，例如二聚体、三聚体、四聚 体、五聚体……无论是环状的，还是线形的统称齐 聚物。
• 齐聚物与通常所说的聚合物是很不同的，增减几个 结构单元能使其物理性质有很大的变化。
CH CH
H H
C=O
H
H
H
H
H
H
[ CH=CH ]n
乙炔三聚体（苯） 聚乙炔 ( n聚体 )
杂原子链高分子:聚酰胺（锦纶），聚酯（涤纶）， 聚氨酯，脲醛树脂，聚甲醛
高
无机高分子
水泥，玻璃，聚磷酸酯类
分
子
化 合
天然橡胶
物
多糖类：纤维素（棉、麻、木），淀粉，粘胶质（水果、甘蔗），
天然高分子
藻酯类，甲壳类（蟹、虾、龟），植物酸
核酸： 脱氧核糖核酸（DNA), 核糖核酸(RNA)
蛋白质：酶（生物合成催化剂），荷尔蒙（生物调节剂），丝， 角素（发、毛、羽），肌凝蛋白（肌肉），血色素， 蛋白（血清、蛋）血球素（血、精、卵），酪蛋白，等
第一章 概述
第二节 高分子材料基础知识
1
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薄膜
航天航空
信息产业
生物工程
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高分子科学
动植物
肉
蛋 粮食
菜 棉 毛 丝 麻 兽皮
茅草
木材 竹子
水泥
玻璃
粘合剂
涂料
橡胶
塑料
2
各种材料在各个历史时期相对重要性
金 铜 铁
高分子 木材 皮肤 动物胶 纤维
钢 合金钢
导电高分子
高温合金
复合材料
石材 陶器
（5）支化高分子：
• 支化高分子是由线型高分子链中派生出一些支链， 其组成的结构单元和主链是相同的（如图1－1所 示）。支化高分子也是可溶的，很多性质和线型高 分子类似。但与线性高分子不同的是结晶倾向要降 低，溶液的粘度不同。
• 图1－1 支化高分子
图1－2 交联高分子
（6）交联高分子：
• 高分子链间产生化学结合，可生成交联或网状高 分子（如图1－2所示）。这样的高分子通常只能 被溶剂溶胀，而不能溶解，也不能熔融。随着交 联程度的增加，其能溶胀程度减少，当高度交联 时溶胀也不能产生了。一些热固性树脂就是高度 交联的。而作为橡胶弹性材料则具有轻度的交联 结构。
4
一、高分子材料的合成
1． 高分子的基本概念
（1）单体：
通过反应能制备高分子化合物的物质称做单体 。 例如乙烯是单体，能聚合生成聚乙烯：
nCH2=CH2
~~CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2~~
某种氨基酸，相互反应，失去小分子（水），聚
合生成聚氨基酸，这个氨基酸也称做 单体：
RO H2N C C OH
HH C
OO
HC
H C
H
O
H
三聚甲醛 （三氧六环）
聚甲醛
[ CH2 O ]n
（3）聚合物：
• 高分子量的聚合产物，又称做高聚物、高分子、大 分子。常用聚合物的分子量高达104～106，甚至更高。
• 一个大分子往往由许多相同的、简单的结构单元通 过共价键重复连接而成。
• 例如聚氯乙烯分子由许多氯乙烯结构单元重复连接 而成，可表示为：
（4）线型高分子：
• 线型高分子是由长的骨架原子组成，例如聚乙烯， • 也可以有取代侧基，例如聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸
甲酯，聚丙烯腈等， • 骨架原子都是碳原子的又称碳链高分子：
( CH2
CH2
)
n
,
[ CH2 CH ]n Cl
CH3
( CH2 C )n C
O OCH3
( CH2 CH )n CN
• 聚乙烯
陶瓷 玻璃
橡胶
电木
尼龙
PE PS PC
高模聚合物
聚酯
金属基复合材料
PAN PP
陶瓷基复合材料
水泥 耐火材料
熔融硅
耐湿陶瓷
韧性机械陶瓷
10000BC 5000BC
0
1500
1900
1960
3
1980
1990
2000 2010 2020
高分子化合物的分类
有机高分子 合成高分子
C-C链高分子：PE,PP,PIB,PS,PMMA
H2O
H RO [ N C C ]n
H
H
• 2 高分子的基本概念 （1）单体： （2）二聚体，三聚体……和齐聚物：
• 聚合是逐步进行的，两个单体结合生成二聚体，二 聚体也能和单体结合生成三聚体，两个二聚体结合 能生成四聚体，以此类推逐渐生成更多聚体。
（2）二聚体，三聚体……和齐聚物：
O
O
O
O
HO CH2 C OH - H2O HO CH2 C O CH2 C OH - H2O H [ OCH2C ]3 OH
~~~CH2 CH CH2 CH CH2 CH~~~ or
Cl
Cl
Cl
[ CH2 CH ]n Cl
高分子化合物的分子量
• 就是结构单元的分子量（M0）与聚合度（DP）或 重复单元数 n 的乘积，可表示为：
M＝DP·M0＝n·M0
• 还有一类聚合物与聚氯乙烯不同，是由两种单体
聚合生成高分子，例如由己二胺和己二酸缩合聚
（7）共聚物：
• 由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物叫共聚 物。如在同一个聚合釜中，将丁二烯与苯乙烯两 种单体混合聚合，得到的是丁苯共聚物：
CH2=CH + CH2=CH CH=CH2
[ ( CH2 CH )x ( CH2 CH=CH CH2 )y ]n
• 很多高分子材料都是共聚物。按单体单元在高分 子链中的不同序列分布分类的话，共聚物有四种 类型：
合生成商品名称为 尼龙-66的高分子。其 中重复单元是由两种 结构单元-NH-(CH2)-6NH-
O
O
[ NH
(
CH2
)
6
NH
C ( CH2 )4 C ]n
结构单元1
结构单元2
和-OC-(CH2)4-CO-组成：
重复单元
缩合聚合物的分子量
•中消除小分子水而失去了一些原子，
这些结构单元不宜再称单体单元。
• 在这种情况，结构单元数 DP 将是重 复单元数 (n) 的两倍：
DP = 2n
• 聚合物的分子量应表示为：
1 M n ( M 1 0 M 2) 0 D 2 ( P M 1 0 M 2) 0 D M P 0
• 其中M10和M20分别是结构单元 1 和结构单元 2 的分 子量。 M0为结构单元平均分子量
聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯晴
而像尼龙一66，聚对苯二甲酸乙二醇酯等的线型 高分子，其主链骨架原子还含有非碳原子又称杂
链高分子：
O
O
[ NH
(
CH2
)
6
NH
C ( CH2 )4 C ]n
尼龙－66
OO
[ O CH2 CH2 O C
C ]n
聚对苯二甲酸乙二醇酯
• 线型高分子通常是指可溶解在溶剂中的，固态时可 以是玻璃态的热塑性塑料，有的聚合物在常温下呈 柔顺性材料，也有的是弹性体。