高聚物合成工艺学绪论

1、2021-12-9高聚物合成工艺学高聚物合成工艺学强强 涛涛材料与化工学院材料与化工学院E-mail:Synthesis processing of polymers2021-12-9绪论绪论(Introduction)教学目的：教学目的：掌握高聚物的基本概念、高聚物的命名与分类方法；初步掌握高聚物的形成反应类型、基本特点及工业生产方法； 熟悉本科程的性质、主要内容和基本要求。 2021-12-9高分子材料的应用高分子材料的应用衣衣食食行行住住用用科技科技我国高分子工业振兴我国高分子工业振兴2021-12-9高聚物材料在电器方面的应用高聚物材料在电器方面的应用2021-12-9一、高聚物的基本

2、概论一、高聚物的基本概论高聚物高聚物(polymer)高聚物是高分子化合物(macromolecular compound)的简称，是由成千上万个原子通过化学键连接而成的高分子(macromolecule)所组成的化合物。高聚物的基本特点高聚物的基本特点相对分子质量大高聚物的基本特点分子链长相对分子质量具有多分散性常用的术语常用的术语单体结构单元重复结构单元聚合度常用的术语2021-12-9实例分析实例分析以氯乙烯（VC）为单体，通过聚合生成聚氯乙烯（PVC）。n CH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CH以对苯二甲酸、乙二醇为单体，通过聚合生成聚对苯二甲酸乙二酯(的确良）。ClClC

3、lClCl简写ClCH2CHn结构单元重复结构单元n HOCH2CH2OHn HOOCCOOH HOCCOCH2CH2OHOOn重复结构单元结构单元结构单元2021-12-9单体（单体（monomer）能够形成结构单元的分子所组成的化合物，即聚合时的小分子原料。结构单元（结构单元（structural unit）组成高聚物重复结构单元的基本单元。重复结构单元（重复结构单元（ repeating structural unit）高分子链中重复出现的单元，即链节（chain element）。聚合度（聚合度（degree of polymerization）重复结构单元数目，即链节数，用DP或Xn

4、表示，在结构式中用n表示。三个关系的处理三个关系的处理结构单元与重复结构单元的关系结构单元与重复结构单元的关系单一单一高分子的相对分子质量与聚合度、重复结构单元相对分高分子的相对分子质量与聚合度、重复结构单元相对分子质量的关系子质量的关系重复结构单元重复结构单元结构单元结构单元0MXMnn2021-12-9单一相对分子质量与平均相对分子质量的关系单一相对分子质量与平均相对分子质量的关系单一相对分子质量只对个体高分子，平均相对分子质量是体系内所有个体相对分子质量的平均值。个体高分子的个体高分子的相对分子质量没有实用价值，有价值的是平均平均相对分子质量的大小。原因：原因：高聚物是由相对分子质量不等

5、的同系聚合物组成的混合物，即高聚物的相对分子质量具有多分散性。多分散性的描述：多分散性的描述：分布曲线法、分散系数法。常见三大合成材料的相对分子质量范围常见三大合成材料的相对分子质量范围塑料相对分子质量橡胶相对分子质量纤维相对分子质量高密度聚乙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸酯630万515万1030万26万天然橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶2040万1620万2530万1012万锦纶-66涤纶维尼纶腈纶1.21.8万1.82.3万67.5万58万2021-12-9二、高聚物的命名与分类二、高聚物的命名与分类高聚物的命名高聚物的命名通俗命名法通俗命名法“聚聚”单体名称单体名称实例聚聚氯乙烯、聚聚乙烯、聚

6、聚丙烯、聚聚苯乙烯、聚聚甲基丙烯酸甲酯、聚聚四四氟乙烯、聚聚异异丁烯、聚聚偏偏二氯乙烯等。注意：注意：取代基的位置用文字代替。原料名称简字原料名称简字“树脂树脂”实例酚醛树脂树脂、脲醛树脂树脂（聚合单体简字）扩充：聚氯乙烯树脂树脂、聚乙烯树脂树脂等（成型加工原料）高聚物的命名习惯或商品命名法系统命名法通俗命名法树脂命名法橡胶命名法结构特征命名法“聚”单体名称2021-12-9单体简字单体简字“橡胶橡胶”实例丁苯橡胶橡胶、丁腈橡胶橡胶、氯丁橡胶橡胶、顺丁橡胶橡胶结构特征命名结构特征命名 具有“酯COO结构”的高聚物称为聚聚酯酯；具有“酰胺基CONH结构”的高聚物称为聚聚酰酰胺胺；具有“醚键O结构

7、”的高聚物称为聚聚醚醚。习惯名称与商品名称习惯名称与商品名称高聚物的重复结构单元通俗名称系统名称习惯或商品名称英文缩写CH2CH2CH2CH(CH3)CH2CH(Cl)CH2C(CH3)-COOCO(CH2)2O-NH(CH2)5CO聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚对苯二甲酸乙二酯聚已内酰胺聚亚乙基聚亚丙基聚(1-氯亚乙基)聚(1-甲氧基酰基)-1-甲基亚乙基聚(氧亚乙基对苯二酰)高密度聚乙烯低密度聚乙烯（丝用）丙纶（丝用）氯纶有机玻璃涤纶锦纶-6或尼龙-6HDPELDPEPPPVCPMMAPETPPA-6COOCH32021-12-9高聚物的分类高聚物的分类按高分子主链结构分类碳链高聚

8、物（carbon chain polymer）杂链高聚物元素有机高聚物无机高聚物按高聚物用作分类塑料（plastics）橡胶（rubber）纤维（fiber）涂料（coating）黏合剂(adhesive)按高分子链几何形状分类线型高聚物体型高聚物支链型高聚物按高分子链排列情况分类结晶高聚物非晶高聚物2021-12-9三、高聚物的合成反应三、高聚物的合成反应高聚物的合成反应（高聚物的合成反应（synthesis reaction of polymer）是指由低分子单体形成高聚物的化学反应。广义上应包括利用高聚物的化学变化转化为另一种高聚物的反应。高聚物合成反应的类型高聚物合成反应的类型按元素组

9、成和结构变化分类加聚反应（polyaddition reaction ）缩聚反应（polycondensation reation ）高聚物化学转变按反应机理分类连锁聚合反应（chain polymerization）逐步聚合反应（step polymerization）2021-12-9四、聚合反应的工业实施方法四、聚合反应的工业实施方法适用于连锁聚合反应的工业实施方法适用于连锁聚合反应的工业实施方法适用于逐步聚合反应的工业实施方法适用于逐步聚合反应的工业实施方法选择聚合实施方法的原则：选择聚合实施方法的原则：根据产品性质要求、单体性质、产品用途等综合考虑。连锁聚合反应工业实施方法本体聚合（

10、bulk polymerization）溶液聚合（solution polymerization）悬浮聚合（suspension polymerization）乳液聚合（emulsion polymerization）逐步聚合反应工业实施方法熔融缩聚（melt polycondensation）溶液缩聚（solution polycondensation）固相缩聚（solid phase polycondensation）界面缩聚（interface polycondensation）乳液缩聚（emulsion polycondensation）2021-12-9五、高分子科学的发展概况五、高

11、分子科学的发展概况天然高聚物的利用与改性阶段天然高聚物的利用与改性阶段(19世纪前世纪前19世纪末世纪末)合成高分子工业的发展与高分子化学的建合成高分子工业的发展与高分子化学的建立阶段立阶段(20世纪初世纪初40年代末年代末)现代高分子科学阶段现代高分子科学阶段(20世纪世纪50年代初年代初20世纪末世纪末)2121世纪的高分子科学世纪的高分子科学2021-12-9在合成方法上在合成方法上 探索新的合成反应与方法，固态聚合固态聚合； 探索和提高高分子链结构有序和实现特定聚集态结构的合成技术，等规聚丙烯等规聚丙烯( (齐格齐格勒勒- -纳塔纳塔) )； 用普通单体通过共聚合成新的高聚物，ABSA

12、BS和和HIPSHIPS。在结构与性能上在结构与性能上 研究高分子链和聚集态各层次的结构和相态特点及对材料宏观性能、功能的影响； 研究外场条件对各层次高分子链运动和结构的影响规律，开发潜在性能，导电高分子导电高分子； 研究新型高分子材料的结构特点、规律； 研究生物高分子的结构特点、信息传递，合成仿生功能材料，自清洁材料自清洁材料。在成型加工上在成型加工上 研究高聚物成型原理，应用于工业化生产中； 搜集高聚物流体数据，用计算机模拟成型设计。在高分子化学方面在高分子化学方面 精确设计、精确操作，发展完善高分子化学与物理的结合，实现纳米化、功能化、仿生化，纳米复合高分子材料纳米复合高分子材料。202

13、1-12-9六六 本课程的性质、主要内容和基本要求本课程的性质、主要内容和基本要求 本课程是高分子材料专业的一门专业课专业课。主要介绍生产单体的原料路线生产单体的原料路线；自由基聚合工艺自由基聚合工艺(本体聚合,悬浮聚合,溶液聚合,乳液聚合)；离子离子和配位聚合工艺和配位聚合工艺；缩合聚合工艺缩合聚合工艺(线型, 反应活性低分子量)；逐步加成聚合的生产工艺逐步加成聚合的生产工艺。作为一个专题，还将讲授导电高分子导电高分子的聚合工艺。 学完本课程，要掌握常见的合成树脂与塑料(通用塑料、工程塑料、耐热及高性能聚合物、合成纤维及水溶性聚合物)的合成工艺，相关特性及基本用途；掌握常见的合成橡胶（通用橡胶、特种橡胶与粉末橡胶等）的基本知识与合成工艺。2021-12-9 掌握基本理论的同时，为大家从事高分子新产品研发奠定工艺设计理论基础，培养大家研制开发新型