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1第一章认识高分子资料

来源:未知 发布日期:2020-03-24 17:52 浏览:

  高分子资料概论 通识训导选修课 传授:柳乐仙 电线 课程简介 课程性子:通识训导选修课 学时:32学时 通常:40% 出勤 10%;通常测试 30% 期末:60% 开卷测验 课程重要实质 ? 跟着高分子科学的成立和石油化工的郁勃 崛起,造成了新型而远大的高分子资料工业。 高分子资料正在尖端技能、邦防筑筑及邦民经济 等界限取得普及的使用,已成为新颖生计中衣 食住行用各个方面弗成短缺的资料,其正在资料 界限的位置日益高出。 因而,进修和驾御适用高分子资料的功能 特色和使用技能对理工类学生具有主要意旨。 ? ? 本课程以塑料、橡胶、纤维、复合资料等 适用高分子资料的基础构成与布局、基础成立 工艺、功能及使用为重要进修实质。 通过本课程的进修,使学生能知道和初阶 驾御适用高分子资料的基础构成及感化、基础 的成立或加工工艺、功能特色及使用鸿沟,并 进一步使学生知道高分子资料的基础学问和发 展动态,贯通高分子资料磋议的基础次序和方 法,同时能使用闭系学问注脚通常生计中的一 些基础题目。 ? 参考书目 [1]. 高分子资料概论(第二版).王慧敏.中邦石化出书 社.2010.9 [2]. 高分子资料(第二版) .黄丽.化学工业出书社.2014.1 [3]. 高分子资料成型加工.中邦轻工业出书社.2005.8 [4]. 纳米复合资料手册.张玉龙.中邦石化出书社.2005 [5]. 高分子资料.王澜.中邦轻工业出书社.2009.1 第一章 领悟高分子 第一章 领悟高分子 1.1 什么是高分子 高分子科学繁荣的汗青 主 要 内 容 1.2 1.3 1.4 高分子学科的术语和基础观念 高分子的布局 1.5 1.6 高分子的布局和功能 合成高分子的措施 1.1 什么是高分子 一、 高分子的界说 凡是将分子量高于约1万的分子称为高分子 macromolecule high polymer 分子量低于约1000的称为低分子 分子量介于高分子和低分子之间的称为低聚物 凡是高聚物的分子量104——106,分子量大于这个鸿沟的又 称为超高分子量会合物 尼 龙 聚氯乙烯 相对分子质地 1.2~1.8×104 相对分子质地 5~15×104 1.1 什么是高分子 二、 高分子的分类 自然高分子:自然界自然存正在的高分子。 来 源 半自然高分子:经化学改性后的自然高分子。 合成高分子:由单体会合人工合成的高分子。 碳链高分子:主链(链原子)一律由C原子构成。 主链元素 (链原子) 构成 碳杂链高分子:主链原子除C外,还含O,N,S等杂原子。 元素有机高分子:主链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子 构成。 碳链高分子 聚乙烯 H H H H H H C C C C C C H H H H H H 聚丙烯 H H C C H CH3 H H C C H CH3 H H C C H CH3 碳杂链高分子 聚乙二醇 H H H H H H C C O C C O C C O H H H H H H 尼龙—6 H H H H H H O N C C C C C C H H H H H 元素有机高分子 聚二甲基硅氧烷 CH3 CH3 CH3 Si O Si Si O CH3 CH3 CH3 1.1 什么是高分子 线性高分子 梯形高分子 塑料 纤维 橡胶 高分子链 条和主体 微观布局 网状高分子 行使样式 立体交联高分子 交叉穿插高分子 高分子合金 涂料 粘合剂 其他 1 1.2 高分子科学繁荣的汗青 一、二十世纪之前:自然高分子的加工使用及化学改性 15世纪 1839年 1872年 1884年 美洲玛雅人用自然橡胶做容器、雨具等生计用品。 美邦人固特异,创造自然橡胶与硫磺共热后明白地改动了性 能,使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实 用的性子,变为富饶弹性、可塑性的资料。 美邦的海厄特把硝化纤维、樟脑和乙醇的夹杂物正在高压下共 热,成立出了第一种人工合成塑料“赛璐珞” 。 用硝化纤维素的溶液举办纺丝,制得了人制丝。 二、二十世纪初叶:高分子工业和科学的创立的打算时间 1907年 美邦人贝克兰德用苯酚与甲醛响应成立出第一种一律人工合 成的塑料--酚醛树酯。 1920s 斯笃丁格 揭橥了闭于会合响应”的论文提出:高分子物质是 由具有不异化学布局的单体进程化学响应(会合),通过化学 键邻接正在沿途的大分子化合物,高分子或会合物一词即源于 此。 1926年 瑞典化学家斯维德贝格等人安排出一种超离心术,用它丈量 出卵白质的分子量:阐明高分子的分子量确实是从几万到几 百万。 1926年 美邦化学家 Waldo Semon合成了聚氯乙烯(PVC),并于1927 年告竣了工业化坐褥。 1930s 聚苯乙烯(PS)发觉。 三、二十世纪30—40年代:高分子工业和科学的创立时间 1932年 斯笃丁格(Hermann Staudinger)总结了我方的大分子外面,出 版了划时期的巨著《高分子有机化合物》,成为高分子化学作 为一门新兴学科成立的符号。 美邦杜邦公司(Du pont)底子化学磋议全体机化学部的卡罗瑟 斯合成出聚酰胺-66,即尼龙-66。尼龙-66正在1938年告竣工业化 坐褥。 德邦人用金属钠行为催化剂,用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯 橡胶。 英邦人温费尔德 合成出聚酯纤维(PET)。 1935年 1930年 1940年 1940s 1948年 1948年 Peter Debye发知道通过光散射测定高分子物质分子量的措施。 Paul Flory成立了高分子长链布局的数学外面。 板滞共混法坐褥的ABS是第一个高分子合金资料,符号着高分子 资料的斥地从此斥地了新的门道年代 新颖高分子工业确立、高分子合成化学大繁荣时间 1950s 1955年 德邦人齐格勒与意大利人纳塔永别用金属络合催化剂合成了聚 高分子资料概论 ppt 乙烯(PE)与聚丙烯(PP)。 美邦人使用齐格勒-纳塔(Ziegler Natta)催化剂会合异戊二烯, 初次用人工措施合成完结构与自然橡胶基础相同的合成自然橡 胶。 S.L Wolek 发觉可耐300℃高温的Kevlar。 1971年 高分子科学与诺贝尔奖 ?1953 施陶丁格(Hermann Staudinger) ?1963 齐格勒(Karl Ziegler)和纳塔(Giulio Natta) ?1974 弗洛里(Paul J. Flory) ?1991:德让纳(Pierre-Gilles de Gennes) ?2000:黑格(Alan J. Hegger)、马克迪尔米德(Alan G. MacDiarmid)和白川英树(Hideki Shirakawa) 高分子科学Nobel奖得到者 H. Staudinger(德) 1953年化学奖 冲破有机化学的守旧见解, 开始提出了高分子的观念,以 巨额前驱性工行为高分子化学 涤讪开创了高分子学科。 “for his discoveries in the field of macromolecular chemistry” 高分子科学Nobel奖得到者 K. Ziegler (德)、G.Natta(意) 1963 化学奖 1953年, Ziegler: Ziegler催化剂,低压聚乙烯合成措施; 1954年, Natta:修正Ziegler催化剂,提出有规立构聚丙烯的观念。 “for their discoveries in the field of the chemistry and technology of high polymers ” Karl Ziegler Giulio Natta 高分子科学Nobel奖得到者 P.J.Flory(美) 1974 化学奖 ? ? ? ? ? 使用等活性假设及直接的统计措施,他揣测了高分子 分子量漫衍,即最可几漫衍,并使用动力学尝试说明 了等活性假设; 引入链变化观念,将会合物统计外面用于非线性分子, 出现了凝胶外面; Flory-Huggins格子外面; 1948年作出了最主要的进献,即提出“清除体积” 外面和θ温度观念; Paul J. Flory 他的著作“Principles of polymer chemistry” (1953)是高分子学科中的Bible。 “For his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the physical chemistry of the macromolecules” 高分子科学Nobel奖得到者 De Gennes(法) 1991 物理奖 ? 对液晶和高分子物质有序气象提出了标 度外面 ? 从临界气象领悟分子,正在物理-化学之 间架设了桥梁 ? 提出“软物质”观念 De Gennes “for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers ” 高分子科学Nobel奖得到者 Heeger、 MacDiarmid(美)、 白川英树(日) 2000 化学奖 ? 导电高分子磋议,聚乙炔掺杂后,电导率从 3.2x10-6Ω-1cm-1增补到38Ω-1cm-1,普及了1000万倍 (亲热铝、铜) ? 提出孤子观念 Alan J. Heeger 1936 Alan G. MacDiarmid b. 1927 Hideki Shirakawa b. 1936 ?白川英树(Shirakawa)从事聚乙炔会合机理磋议 韩邦研修生映现侥幸的失误,使白川取得膜状聚乙炔 无意的机会,麦克迪尔米德(MacDiarmid)开始留意 到白川的聚乙炔膜。 ?三人正在美邦合营磋议。 ?黑格(Heeger)为了分析聚乙炔的导电性,提出孤子的 观念,才有了薄膜显示资料的成立。 2010年全邦上合成资料的年总产量已到达2.5亿吨 塑料1.93亿吨 合成橡胶0.21亿吨 合成纤维0.38亿吨 我邦高分子工业的繁荣也极为迅猛,三大合 成资料年产量活着界上的排名为: 第一位:合成纤维 第二位:塑料 第四位:合成橡胶 当今,高分子科学与高分子工业的磋议 和繁荣对象是: (1)通过新型高效催化剂的斥地,主要的通用 高分子种类向更大型工业化繁荣; (2)通过新型会合措施、化学和物理改性以及 复合,得到新功能、新种类、新用处的高聚物; (3)斥地效力高分子如生物高分子、光敏高分 子、导电高分子等等。 1.3高分子的术语和基础观念 一、高分子合成和样式布局的观念 1.主链:组成高分子骨架布局,以化学键联络的原子蚁合。 2.侧链或侧基:邻接正在主链原子上的原子或原子蚁合,又称 支链。支链可能较小,称为侧基;可能较大,称为侧链。 3.单体:凡是将天生高分子的那些低分子原料称为单体。 4.反复布局单位:简称反复单位,又叫链节,是高分子中重 复映现的那部门。 5.官能团和官能度:官能团是可能与其它化合物响应天生化 学键的活性集团。官能度现实上是出席响应显示的官能团 数目。 6.会合度:会合物分子中,单体单位的数目叫会合度。会合 度常用符号DP(Degree of Polymerization)体现,也可用Xn 体现。 比方 CH2=CH2 ~CH2——CH2~ 布局单位 乙烯的会合 会合物 聚对苯二甲酸乙二酯, 涤纶,PET HO O (C O C OCH2CH2O ) n HO O C 单 O C 体 + OH HOCH2CH2OH 布局单位 O C O C 会合度 2n n OCH2CH2O O C O C OCH2CH2O O C O C OCH2CH2OH 三、 高分子的定名 I. IUPAC编制定名法 (1) 确定反复布局单位; (2) 按章程排出反复布局单位中的二级单位循序: 章程主链上带庖代基的C原子写正在前,含原子起码 的基团先写; (3) 给反复布局单位定名:按小分子有机化合物的 IUPAC定名章程给反复布局单位定名; (4) 给反复布局单位的定名加括弧,并冠以前缀 “聚”。 括弧必弗成少 举例 H H C C H Cl H H H H C C C C H Cl H Cl 反复布局单位为: H H 1 C C H Cl 聚(1-氯代乙烯) 写法: H C Cl H2 C n CH3 CH3 H2C O C C O CH3 O 举例 C C H2 C O CH3 聚[1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯] CH3 H2 C C C O CH3 n CH3 C C O CH3 H2 C O n 写法: O II . 习 惯 命 名 法 自然高分子 凡是有与其源泉、化学功能与感化、重要用处闭系 的专用名称。如纤维素(源泉)、核酸(源泉与化学性 能)、酶(化学感化)。 合成高分子 (1)由一种单体合成的高分子:“聚”+ 单体名称 如聚氯乙烯、聚乙烯等 (2)由两种单体通过缩聚响应合成的高分子:讲明或不讲明 产品类型 讲明产品类型:“聚”+ 两单体天生的产品名称,如 对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产品叫“聚对苯二甲酸乙二酯” 不讲明产品类型:两单体名称或简称加后缀“树脂”,如 苯酚和甲醛的缩聚产品叫“酚醛树脂” 尿素和甲醛的缩聚产品叫“脲醛树脂” (3) “聚”+高分子主链布局中的特点效力团: 指的是一类的高分子,而非单种高分子,如: 聚酯: 聚酰胺: O HO ( C O C OCH2CH2O) H n H [ HN (CH2)6 NHCO (CH2)4 CO ] OH n (4)贸易风俗定名: 尼龙—聚酰胺,后面数字体现二胺的碳数和二酸的碳 数,如尼龙66—聚己二胺己二酸酰胺。 我邦以“纶”行为合成纤维的后缀,涤纶—聚对苯二 甲酸乙二醇酯纤维;氯纶—聚氯乙烯纤维;腈纶—聚丙烯 腈纤维;氨纶—聚氨基甲酸酯纤维;丙纶—聚丙烯纤维; 锦纶—尼龙6纤维。 Ⅲ. 商品俗名 有机玻璃—聚甲基丙烯酸甲酯;电玉—脲醛 树脂;塑料王—聚四氟乙烯;太空塑料—聚碳酸 酯等。 Ⅳ. 外文字母缩写法 PE—聚乙烯;PP—聚丙烯;PVC—聚氯乙烯; PC—聚碳酸酯;PS—聚苯乙烯;PET—聚对苯二甲 酸乙二醇酯;PMMA—聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃 )等。 1.4 高分子的布局 高分子的一次布局 线形高分子 环状高分子 支化高分子 梳形高分子 星形高分子 梯形高分子 网状高分子 1.4 高分子的布局 高分子的宏观形态 玻璃态和玻璃化温度(Tg) 非结晶高分子正在某个温度下,分子的热运动能量极低,体现出来的力学 性子和玻璃差不众,称为玻璃态 高弹态 线型的非结晶高分子会合物正在玻璃化温度以上时,正在某个鸿沟内并不 熔化,体现出具有较高的弹性形变形态,称为高弹态 粘流态和粘流温度(Tf) 温度上升到某个点以上,高分子的扫数分子链都劈头运动,映现分子间 明白的相对位移,到达了可以活动的形态,称为粘流态 1.5 高分子的布局和功能 1.6 合成高分子的措施 平均 线性 缩聚 慢慢会合 加聚 非平均 非线性 催化开环 活跃氢加成 均聚 共聚 阴离子 阳离子 配位离子 再生 侧基端基响应 由低分子合成高分子 (会合响应) 形 成 高 分 子 的 方 法 自有基会合 连锁会合 离子会合 化学措施 用自然高分子 由高分子合成高 分子 (高分子响应) 用合成高分子 物理和化学措施—拼混 接枝、嵌段 化学措施 侧基端基响应 物理和化学措施 高分子合金 共混共聚 互穿汇集 共混 复合资料