化学有机高分子材料PPT课件

（2）高分子化合物的分类及命名
1）分类
按材料的性能 塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂、功能高分子等。 和用途分类
按聚合物分子 碳链聚合物：大分子主链全部由碳原子组成。如，聚
结构分类
乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
杂链聚合物：大分子主链上除碳原子外，还有氧、硫、
氮等元素。如，聚酯、聚醚、聚酰胺、聚胺酯
元素有机聚合物：大分子主链上没有碳原子，由硅、 硼、铝、氧、氮、硫等元素组成，但侧基由有机基团 组成。如，有机硅橡胶、有机硅树脂。
塑料：Tg＞室温， Tg是其使用的上限温度;
作塑料的高聚物Tg要高； Tf 不要太高， Tg—Tf 范围不要太大。 例：聚苯乙烯 Tg = 100℃ Tf = 135 ℃
橡胶： Tg＜室温， Tg是其使用的下限温度，
作橡胶的高聚物Tg要低； Tf 较高, Tg—Tf 范围要求宽。 例：天然橡胶 Tg = -73 ℃ Tf = 122 ℃
2）温度—形变曲线
玻璃态： • 整个高分子链和链段均被冻结。 • 形变很小——普弹形变。
高弹态： • 整个高分子链不能移动，但链段可以自由转动。 • 形变很大——高弹性变。
粘流态： • 链段和整个高分子链均可以移动。 • 流动形变是不可逆——粘流形变。
两个转变温度：
玻璃化温度 Tg ——由玻璃态转变到高弹态的温度 粘流化温度 Tf ——由高弹态转变到粘流态的温度
n——聚合度 m ——链节的分子量
例： 聚氯乙烯
m = 62
当 n = 2500
则 Mr = 250指平均相对分子质量 如：聚苯乙烯 相对分子质量：10~30万 氯丁橡胶 相对分子质量：10~12万
2）聚合物的强度及加工性能与其相对分子质量密切相关。
由两种单体缩聚而成的聚合物，如果结构 比较复杂或不太明确，往往在单体名称后 加上“树脂”二字来命名。
聚合物的通俗名称、商品名称及简写代号
通俗名称
聚氯乙烯 聚丙烯
丙烯腈-丁二烯-苯乙 烯 聚对苯二甲酸乙二 酯 聚甲基丙烯酸甲酯
商品名称
氯纶
丙纶 ABS树脂 涤纶
有机玻璃
聚苯乙烯
聚苯乙烯
简写代号
PVC PP ABS PET PMMA PS
如：酚醛树脂、环氧树脂、离子交换树脂等。
（2）高分子链的柔顺性
高分子链的柔顺性——高分子链中各单键自由旋转, 使高分子链 具有强烈卷曲的倾向的特性。
影响高分子链柔顺性的因素： 1）与链段长短有关
链段——具有独立运动能力的链的最小部分。 链段短，高分子链的柔顺性大； 链段长，高分子链的柔顺性差。 2内）旋与转链示的意结图 构有关
Cl
＞ —CH2—CH— n
CN
侧基大小的影响
—CH2—CH—
n
侧基对称性的影响
CH3 —CH2—C——
n CH3
＞
—CH2—CH—
n CH3
（3）高分子化合物的力学状态 1）结晶度
——高分子中，晶区部分所占的质量分数 通常，结晶高分子的结晶度只有50%~80%
晶区结构模型
•同一种高分子化合物可以兼有晶态和非晶体两 种结构。 •根据晶区结构模型，在结晶高分子中存在着若 干所谓晶区，在晶区中间还存在所谓非晶区。 •在晶区，分子链有规则而紧密地排列，非晶区， 分子链蜷曲和无规则的堆砌。
104 ~ 106 很大，长度 102~104nm
组成： 聚氯乙烯
nCH2=CH → ···—CH2—CH—CH2—CH—CH2—CH—···
Cl
Cl
Cl
Cl
简写：—CH2—CH—n Cl
链节——重复的结构单元 聚合度——链节的数目 单体——合成高分子所用的低分子原料
高分子的相对分子量
Mr = n×m
10.3 有机高分子材料
本节主要内容
1.高分子基本概念 2. 高分子化合物的结构 3.高分子化合物的性能
10.3.1 高分子化合物概述
（1）基本概念
高分子化合物——相对分子量特别大的一类化合物，简称高分子或聚合物
低分子化合物
原子数目： 几个~几十个
相对分子质量： ＜1000
分子大小：
较小
高分子化合物 几千~几万或几十万
按聚合物的热 热塑性聚合物：加热变软，冷却变硬。
行为分类
热固性聚合物：加热时，其化学结构发生变化，形成
不溶解、不熔化的固体。
2）聚合物的命名
聚合物有系统命名法和通俗命名法，主要 采用通俗命名法。
天然高分子，一般按来源和性质有专有名 词。如纤维素、蛋白质等。
合成高分子，是在单体名称前冠以“聚” 字。
3）极性的影响
高聚物分子链中含有极性基团或链间能形成氢键时，都可因增加分 子链之间的作用力而提高其机械强度。
CH3
孤立双键 —CH=CH—CH2—CH=CH—CH2—
共轭双键 —CH=CH—CH=CH—CH=CH—
主链含一定数目的芳杂环时，分子链的柔顺性差。
主链含有共轭双键时，分子链的柔顺性差， 呈现出极大的刚性。 聚苯乙炔
—CH=C—CH=C——
n
2）侧基性质对高分子链柔顺性的影响
侧基极性的影响
—CH2—CH2—n ＞ —CH2—CH— n
10.3.2 高分子化合物的结构
（1）高分子链的结构 长链型：
支链型：
许多链节相互连成一个很长的分子链。 特点：1）分子链柔顺，易卷曲。
2）弹性好，塑性好，硬度、脆性较小。 3）具有溶、熔性，易于加工。 如：合成纤维、聚乙烯、聚丙烯、聚酯等。
体 型：线型或支链型之间以化学键交联而成。
特点：1）具有空间网状结构 2）弹性、塑性差，硬度、脆性较大。 3）不具有溶、熔性。
高分子链的结构对高分子链柔顺性的影响
1）主链结构的影响
主链全部由单键组成，柔顺性好。 如：—Si—O—Si—O— ＞ —C—O—C—O— ＞ —C—C—C—C—
主链中含有孤立双键时，分子链的柔顺性大， 比不含双键时更好。 例：聚异戊二烯橡
CH3
│
—CH2—C=C—CH2—
＞
│
H
n
—CH2—CH— │n
10.3.3 高分子化合物的性能
（1）机械性能 1）相对分子质量的影响
高聚物的平均相对分子质量(或平均聚合度)的增大，有利于增加分 子链间的作用力，可使拉伸强度与冲击强度等有所提高。但当相对分子质 量超过一定的数值后，不但拉伸强度变化不大，而且会使Tf升高而不利于 加工。
2）结晶度的影响
在结晶区内分子链排列紧密有序，可使分子链之间的作用力增大， 机械强度也随之增高。