高分子材料概述

认识高分子材料2013年5月6日1主要内容高分子材料的发展2高分子的基本概念2

高分子材料的应用312材料、能源和信息作为科学技术的三大支柱促进了社会的迅速发展。其中材料是工业发展的基础，是一个国家科学技术水平、经济发展水平和人民生活水平的重要标志，也是一个时代的重要标志。人类社会的发展史就是一部材料的发展史。人类社会发展史回顾石器时代青铜器时代铁器时代非金属材料时代复合材料和功能材料时代引言3金属材料无机非金属材料有机高分子材料材料分为三大类

每一次材料的重大发现、制造和使用都推动了人类社会向更新更高的阶段发展，材料是现代社会经济的先导，是社会新的飞跃的标志。

引言41、高分子材料的发展第一次世界大战前后合成氨酚醛树脂（1907）异戊二烯（1909）丁钠橡胶（1912）醋酸纤维（1927）脲醛树脂（1929）1）早期发展52）规模发展尼龙—66（1938）涤纶（1941）丁苯橡胶（1937）丁腈橡胶（1937）丁基橡胶（1940）1929年，德国科学家Staudinger首先提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。第二次世界大战前塑料研制成功，但未大规模投产。聚氯乙烯（1928）聚苯乙烯（1930）聚醋酸乙烯酯（1936）聚甲基丙烯酸甲酯（1930）聚四氟乙烯（1938）

(HermannStaudinger)(1881—1965)1、高分子材料的发展620世纪50年代，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂。3）疯狂发展第二次世界大战后50-70年代KarlZiegler(1903-1979)GiulioNatta(1898-1973)（1963年诺贝尔奖得主）1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高分子结构设计的先河。50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。ABS(1948)，聚甲醛(1956)，聚碳酸酯(1957)，顺丁橡胶(1959)，聚砜(1965)，聚苯醚(1964)，聚酰亚胺(1962)。1、高分子材料的发展71、高分子材料的发展60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。

特种高分子：高模量高强度、耐高低温、耐辐射、半导体等。功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。

80年代后，新结构的聚合物有：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含富勒烯聚合物等。H.Shirakawa(日本)AlanG.MacDiarmid(美国)AlanJ.Heeger

(美国)（2000年诺贝尔奖得主）导电聚合物的发现和发展3）疯狂发展8疯狂发展的原因：原料为炼油厂的废气

1）生产1万吨橡胶→需10万亩地→载3000万株橡胶树→8年割胶→人工每年5万人。2）纤维→1万吨需30万亩棉田→200万头羊。3）几十道工序的金属制品或木制品用塑料可一次完成。1、高分子材料的发展91、高分子材料的发展高分子使用过程中的环境问题4）冷静思考高分子材料的燃烧问题。废弃高分子材料的问题。10现代高分子工业与高分子化学(1)原料

(2)性能(3)合成反应1、高分子材料的发展由于石油化工的兴起，使合成高分子工业有着丰富的原料来源。所合成的产品的性能有很大提高发现了有突破性的聚合方法11高分子工业发展方向不断改进现有产品的性能扩大品种发展功能

分子设计1.高分子材料的发展122.高分子的基本概念分子量很高（通常为104～106）的一类化合物（大分子化合物或聚合物）。由多个结构相同、简单的重复单元以共价键相连接而构成的大分子所组成的化合物。高分子化合物（Macromolecule

）例如：聚苯乙烯聚合缩写成13分子量多大才算是高分子？其实，并无明确界限，一般高分子的强度与分子量密切相关-----<1000<------------<10000<-----低分子

过渡区（齐聚物）高聚物一般高分子的分子量在104～106范围超高分子量的聚合物的分子量高达106以上AC强度聚合度B2.高分子的基本概念142.高分子的基本概念绝大多数高分子呈长链线型，因此有“分子链”之称。常用的聚合物的分子量（万）塑料

分子量

纤维

分子量

橡胶

分子量聚乙烯6～30涤纶1.8～2.3天然橡胶20～40聚氯乙烯5～15尼龙-661.2～1.8丁苯橡胶15～20聚苯乙烯10～30维尼纶6～7.5顺丁橡胶25～3015

单体（Monomer）2.高分子的基本概念合成聚合物的低分子量原料常用术语162.高分子的基本概念

重复结构单元（Repeatingstructureunit）

大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元，可简称重复单元，又可称链节(Chainelement)。172.高分子的基本概念

结构单元（Structureunit）

单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。结构单元的元素组成可以与单体的元素组成相同，也可以不同。

单体单元（Monomerunit）单体分子通过聚合反应形成的元素组成与单体完全相同的结构单元。18例1：结构单元＝单体单元＝重复单元2.高分子的基本概念

聚合物是由一种单体聚合而生成，且重复结构单元的元素组成与单体组成完全相同。例2：两种结构单元构成一个重复结构单元结构单元≠重复单元≠单体单元19

聚合物分子量大小的一个指标，在聚合物的分子结构式中以n表示，也称为链节数。有两种表示方法：2.高分子的基本概念

聚合度

（Degreeofpolymerization）由聚合度可计算出高分子的分子量：

式中:

M是高分子的分子量

M0

是重复单元的分子量M=DP·M0202.高分子的基本概念高分子与低分子的区别表现在以下十个方面：1、分子量2、结构3、物态4、力学性能5、韧性

6、粘度7、可塑性8、溶解性9、动力学运动单元10、机械性能211、有机高分子

什么样的单体可以做高分子材料？3.高分子材料的应用单体名称单体结构简式乙烯CH2=CH2丙烯CH2=CHCH3氯乙烯CH2=CHCl丙烯腈CH2=CHCN丙烯酸CH2=CHCOOH醋酸乙烯酯CH3COOCH=CH2丁二烯CH2=CH—CH=CH2乙炔HC≡CH222、无机高分子3.高分子材料的应用无机高分子物质也称为无机大分子物质具有如下特点：

(1)由多个“结构单元”组成

(2)相对分子质量大

(3)相对分子质量有“多分散性”

(4)分子链的几何形状复杂生成无机高分子物质的元素

HBCNOFAlSiPSClGeAsSeSnSbTe

右表列出了能生成无机高分子物质的元素在周期表中的位置。表中所有的元素都能生成杂链无机高分子物质，有下划线的元素能生成均链无机高分子物质。

23聚硅硼烷

聚硅氧烷聚二苯基硅氧烷八甲基四环硅氧烷3.高分子材料的应用常见的无机高分子24高分子材料由于其品种多，功能齐全、能适应多种需要，加工容易，适宜于自