chapter化学反应工程学习教案

1、会计学1chapter化学反应工程化学反应工程第1页/共75页12 高分子的基本概念高分子的基本概念 （1）单体：）单体：w通过反应能制备高分子化合物的物质称做单体通过反应能制备高分子化合物的物质称做单体。w例如乙烯是单体，能聚合生成聚乙烯例如乙烯是单体，能聚合生成聚乙烯： w 第2页/共75页第3页/共75页第4页/共75页第5页/共75页or第6页/共75页第7页/共75页020102010)(21)(MDPMMDPMMnMDP = 2n第8页/共75页 CH2 CH Cln第9页/共75页第10页/共75页第11页/共75页第12页/共75页第13页/共75页无规共聚物：无规共聚物：w在

2、高分子链中不同单体单元的序列分布无规则。在高分子链中不同单体单元的序列分布无规则。w 两种单元在链中的排列顺序是不能预测的两种单元在链中的排列顺序是不能预测的。w在烯类单体自由基共聚合时在烯类单体自由基共聚合时, ,通常得到的是无规共聚通常得到的是无规共聚物，其性质与相应的均聚物是大不相同的。物，其性质与相应的均聚物是大不相同的。w-A-B-A-A-B-A-B-B-A-A-B-A-B-B-A-B-A-B-A-A-B-A-B-B-A-A-B-A-B-B-A-B-第14页/共75页交替共聚物：交替共聚物：w顾名思义，交替共聚物就是顾名思义，交替共聚物就是A A和和B B两种结构单元两种结构单元w

3、在高分子链中交替排列。在高分子链中交替排列。w通过特定的烯类聚合能得到交替共聚物，其性通过特定的烯类聚合能得到交替共聚物，其性w 能与两类均聚物的性质也大不相同。能与两类均聚物的性质也大不相同。w-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-第15页/共75页嵌段共聚物：嵌段共聚物：w高分子链中由一种结构单元链段和另一种结构高分子链中由一种结构单元链段和另一种结构w 单元链段相接组成。兼具有两种均聚物单元链段相接组成。兼具有两种均聚物w 的性质。的性质。w-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B

4、-B-B-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-第16页/共75页第17页/共75页第18页/共75页第19页/共75页1.3 1.3 聚合物的命名聚合物的命名w1.3.1 1.3.1 根据单体来源或制法命名根据单体来源或制法命名w1.3.2 1.3.2 根据聚合物的结构特征命名根据聚合物的结构特征命名w1.3.3 1.3.3 根据商品命名根据商品命名1.3.41.3.4IUPACIUPAC的系统命名法的系统命名法 第一章第一章 绪绪 论论1. 1 1. 1 引言引言1. 2 1. 2 高分子的基本概念高分子的基本概念第20页/共75页第21页/共75页第22页/共7

5、5页第23页/共75页聚亚苯基苯并二噻唑聚亚苯基苯并二噻唑第24页/共75页第25页/共75页第26页/共75页n数目，第二个数为二元酸的，数目，第二个数为二元酸的，因此尼龙一因此尼龙一610则是己二胺和则是己二胺和癸二酸的缩聚产物。癸二酸的缩聚产物。第27页/共75页第28页/共75页第29页/共75页第30页/共75页第31页/共75页第32页/共75页第33页/共75页+第34页/共75页第35页/共75页第36页/共75页第37页/共75页H2N C C OH N C C H2OHR OHR OHn R=, 有20余种不同结构的取代基余种不同结构的取代基第38页/共75页第39页/共7

6、5页第40页/共75页第41页/共75页第42页/共75页第43页/共75页第44页/共75页第45页/共75页第46页/共75页分子量分子量机机 械械 强强 度度ABC第47页/共75页第48页/共75页第49页/共75页00MPDMnM第50页/共75页iiiiiiiiniiiNNNNNMNNMNWMMNN，i1ii1NNW第51页/共75页1i2iWiiiiiiiiWMNMNWMWMM 第52页/共75页aiiaiiaaiMNMNMWM111iMWM第53页/共75页iiMWZ 2321iiZiiiiiiiiiiiizMNMNMWMWZMZMM第54页/共75页9910810110110

7、1101M905301011011010191820101101101101550001110110125243534z.801548 . 151.8454252454nMMMWznMMMMWznMMMMW第55页/共75页WMM nnMMDw第56页/共75页第57页/共75页分子量分子量聚合物的质量分聚合物的质量分数数WMMWMM n第58页/共75页第59页/共75页第60页/共75页第61页/共75页高分子材料高分子材料的的时代时代 以材料划分时代以材料划分时代石器时代石器时代 原始公社制原始公社制 5050万万-10000-4000 -10000-4000 年前，年前， 黄帝，尧舜禹

8、黄帝，尧舜禹铜器时代铜器时代 奴隶制奴隶制 4000 - 22004000 - 2200年前年前 夏夏, ,周，商，春秋周，商，春秋铁器时代铁器时代 封建制封建制 2200 - 2002200 - 200年前年前 战国，秦战国，秦, - , - 高分子材料时代高分子材料时代 ？ 7070第62页/共75页2.3 2.3 材料行业的结构变化正步入材料行业的结构变化正步入 高分子材料时代高分子材料时代 美国美国6060年代钢铁年产量近亿万吨年代钢铁年产量近亿万吨, , 后呈下降趋后呈下降趋势，最低达势，最低达6 6千多万吨，缓升到目前的千多万吨，缓升到目前的9 9千万吨千万吨. . 用工程塑料替代

9、金属的趋势正在发展用工程塑料替代金属的趋势正在发展，高分子材料的体积已超过金属材料。到，高分子材料的体积已超过金属材料。到20002000年，工程塑料的体积就可和金属材料相当年，工程塑料的体积就可和金属材料相当了了。第63页/共75页用工程塑料替代金属的趋势用工程塑料替代金属的趋势 正在发展，预正在发展，预计到计到2000年年 工程塑料工程塑料 金属塑料金属塑料520104060708090200010第64页/共75页 美国材料市场过去和未来的经济份额和比重美国材料市场过去和未来的经济份额和比重 （单位（单位 1010亿美元亿美元 billion)billion) 1970 1980 199

10、0 20001970 1980 1990 2000 金金 属属 120 132 135 141120 132 135 141 49% 46% 41% 38%49% 46% 41% 38% 聚合物聚合物 36 53 76 9636 53 76 96 15% 19% 23% 26%15% 19% 23% 26% 无机材料无机材料 38 45 53 6338 45 53 63 16% 16% 16% 17%16% 16% 16% 17% 其其 他他 49 55 60 7049 55 60 70 20% 19% 20% 19%20% 19% 20% 19%第65页/共75页第66页/共75页1.1.1

11、 合成聚合物的发展历史合成聚合物的发展历史 (1)1838-1838-利用光化学第一次使氯乙烯聚合。利用光化学第一次使氯乙烯聚合。1839-1839-合成了聚苯乙烯，同年英国的合成了聚苯乙烯，同年英国的 Macintosh Macintosh 和和 Hancock Hancock 和美国的和美国的 Goodyear Goodyear 发现了天然橡胶用硫磺进行硫化，发现了天然橡胶用硫磺进行硫化， 这能制备出橡皮产品，用作轮胎和防雨布。这能制备出橡皮产品，用作轮胎和防雨布。1868-Hyatt 1868-Hyatt 发明了硝基纤维素发明了硝基纤维素1870-1870-商业化生产赛璐珞的商品。商业化

12、生产赛璐珞的商品。189398-189398-英国开始生产人造丝，英国开始生产人造丝，2020世纪初世纪初-合成了苯乙烯和双烯类共聚物，合成了苯乙烯和双烯类共聚物，第67页/共75页1907-1907-德国开发了酚醛树脂。德国开发了酚醛树脂。1930-1930-高分子概念已被承认。高分子概念已被承认。1929-Dupont 1929-Dupont 公司的公司的 Carothers Carothers 系统研究系统研究 缩聚缩聚, , 并发展了大分子理论。开发了聚酰胺并发展了大分子理论。开发了聚酰胺 和聚酯的合成和聚酯的合成1931-1931-出现了聚甲基丙烯酸甲酯，出现了聚甲基丙烯酸甲酯，19

13、36-1936-聚醋酸乙烯酯和聚丁酸乙烯酯做安全聚醋酸乙烯酯和聚丁酸乙烯酯做安全 玻璃，玻璃，1937-1937-德国开始了工业生产聚苯乙烯，德国开始了工业生产聚苯乙烯，1938-1938-出现了商业生产尼龙出现了商业生产尼龙6666。1.1.1 合成聚合物的发展历史合成聚合物的发展历史 (2)第68页/共75页1.1.1 合成聚合物的发展历史合成聚合物的发展历史 (3)1939-1939-开发聚氯乙烯和脲醛树脂，开发聚氯乙烯和脲醛树脂， 美国开始了聚硫橡胶和氯丁橡胶的生产。美国开始了聚硫橡胶和氯丁橡胶的生产。1930-40-1930-40-近代高分子化学蓬勃发展。近代高分子化学蓬勃发展。19

14、39-1939-聚丁二烯橡胶，丁腈橡胶，聚氨酯。聚丁二烯橡胶，丁腈橡胶，聚氨酯。1941-1941-丁苯橡胶，丁基橡胶，丁钠橡胶，丁苯橡胶，丁基橡胶，丁钠橡胶， 含氟聚合物。含氟聚合物。1945-601945-60，高分子化学和工程快速发展。，高分子化学和工程快速发展。194748-194748-环氧树脂和环氧树脂和ABSABS塑料。塑料。1950-1950-聚酯和聚丙烯腈纤维聚酯和聚丙烯腈纤维, , 聚硅氧烷。聚硅氧烷。第69页/共75页1.1.1 合成聚合物的发展历史合成聚合物的发展历史 (4)5050年代年代-Ziegler-Ziegler和和NattaNatta的定向聚合，的定向聚合， 高密度线型聚乙烯、等规立构聚丙烯等。高密度线型聚乙烯、等规立构聚丙烯等。 SzwarSzwar负离子活性聚合。丁苯嵌段共聚负离子活性聚合。丁苯嵌段共聚物物聚甲醛、聚碳酸酯、聚氨酯泡沫塑料，顺式聚异聚甲醛、聚碳酸酯、聚氨酯泡沫塑料，顺式聚异戊二烯，顺式聚丁二烯，乙丙橡胶，聚酰亚胺，戊二烯，顺式聚丁二烯，乙丙橡胶，聚酰亚胺，聚苯醚，聚砜等。聚苯醚，聚砜