1高分子的基本概念

1、高分子材料加工基础,2020/10/7,2,主 要 内 容,高分子材料 加工 基础 高分子材料加工的基础理论-高分子物理 橡胶与塑料制品的原材料和配方组成 橡胶与塑料制品的主要加工工艺,2020/10/7,3,学 习 要 求,理解并掌握如下内容： 高分子的结构特征； 高分子材料结构与性能（加工、使用）的关系； 橡胶与塑料制品原材料的种类与特性； 高分子材料的典型成型工艺（原理、设备、加工过程）。,2020/10/7,4,教材及参考书,教材： 橡胶及塑料加工工艺（张海、赵素合主编，化学工业出版社） 参考书： 高分子物理（何曼君等编写、复旦大学出版社）； 现代橡胶工艺学（杨清芝主编、中国石化出版社

2、）； 塑料成型工艺学（黄锐主编、中国轻工业出版社） 等。,第一章 高分子材料加工基础理论,2020/10/7,6,主 要 内 容,第一节 高分子的基本概念 第二节 高分子链的结构 第三节 高分子的聚集态结构 第四节 高聚物的分子运动和热转变 第五节 高聚物的弹性和力学松弛现象 第六节 高聚物的屈服、断裂和强度 第七节 高聚物的流变性质,结构,性能,大分子运动论,2020/10/7,7,第一节 高分子的基本概念,主要内容： 1）高分子材料的发展历史； 2）高分子化合物的基本概念及特征。 学习要求： 1）掌握高分子化合物的定义、特征； 2）了解高分子的命名方法及分类。,2020/10/7,8,一、

3、 高分子材料的发展历史简介,1.1 高分子科学的萌芽时期 近代化学发展于18世纪初，提出纯物质和简单化合物的概念（确切的组成和固定的熔点、沸点和相对分子质量）。 新的化合物：不能用一般的方法提纯，没有固定的熔点，相对分子质量也无法用常规的方法测定。 胶体缔合论观点：这种物质不是纯粹的化合物，而是由小分子化合物通过某种分子间的相互作用力缔合而成的胶体； 19世纪末高分子的概念开始萌芽：长链大分子设想并试验合成出聚合度为30（分子量超过1000）的单分散性多肽。,2020/10/7,9,1.2 高分子科学的创立,理论 1920年，德国化学家施陶丁格（H.Staudinger）发表论文“论聚合”，首

4、次使用了“大分子”的概念，他认为：大分子是由数以万计的原子组成的长链结构，它们的相对分子质量可以高达几万、几十万甚至上百万，在它们的分子中包含了许多以共价键连接在一起的、结构相同的重复单元。 科学依据 1932 用膜渗透压法、端基分析法测分子量，证实大分子是一个分子而不是胶体，有一定的分子量； 1953年，施陶丁格以“链状”大分子物质的发现而获诺贝尔化学奖，从此高分子科学作为一个学科而被确立 。,2020/10/7,10,1.3 高分子化合物的发展历史,1.3.1 天然高分子时期（20世纪以前） 棉、麻、丝等天然高分子的利用（自古以来）； 15世纪以前，南美洲人已经发现并利用天然橡胶； 天然橡

5、胶的工业化 1826年，Hancock发明了开放式炼胶机； 1839年，Goodyear发明了橡胶的硫化方法。 这两项发明奠定了橡胶工业化的加工基础；,2020/10/7,11,1.3.2 合成高分子时期,合成高分子材料发展的兴盛时期：20世纪30年代80年代。 1846年，发现第一个人造高分子产品- 硝酸纤维素； 1907年，第一个合成高分子- 酚醛树脂投产； 70年代以后，高分子聚合物的改性；,赛璐珞,2020/10/7,12,合成高分子的发展趋势： 大分子的纳米结构和自组装； 合成大分子与生物和仿生相关的研究； 以光、电、磁等为目的的功能高分子研究； 以环保为目的的天然及合成大分子研究。

6、,2020/10/7,13,二、 高分子的定义及其特征,2.1 高分子化合物的定义： 如果某种物质的相对分子量达到104以上，原子间以共价键相连接，且化合物的物理、化学性质不因分子量稍有不同而变化，那么该化合物就可称为高分子化合物。,2020/10/7,14,2.2 高分子的基本特征,分子量很高或分子链很长这是高分子化合物最根本的特点； 高分子是由很大数目的结构单元通过共价键相连接而成的 ；（均聚物、共聚物） 高分子的结构具有不均一性（多分散性）； 大多数高分子的分子链具有一定的柔顺性。,2020/10/7,15,三、 高分子化合物的命名,根据单体的名称命名 如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等 根据

7、聚合物的化学结构特征命名 如聚酯 (-COO-)、聚酰胺（-NHCO-）、聚氨酯 (-NHOCO-)等 按照聚合物的组成命名 酚醛树脂、丁苯橡胶、乙丙橡胶等,2020/10/7,16,三、 高分子化合物的命名,按照商品名或习惯名命名 如尼龙-聚酰胺、氨纶-聚氨基甲酸酯、有机玻璃-聚甲基丙烯酸甲酯等 IUPAC的系统命名法 在聚合物的重复单元的系统命名前冠以“聚”字，如聚（1-氯代乙烯）。,2020/10/7,17,四、 高分子化合物的分类,1. 根据高分子的来源分类 天然高分子：是指在自然界中存在的高分子化合物。如棉花、蚕丝、淀粉、蛋白质、木材、天然橡胶等都是天然高分子材料。 人造高分子：是将

8、天然高分子经化学处理后制成的高分子化合物。如硝酸纤维素、醋酸纤维素等。 合成高分子：是由小分子化合物用化学方法聚合得到的高分子化合物，现在大部分高聚物都是人工合成的。,2020/10/7,18,四、 高分子化合物的分类,2. 根据高分子的用途来分类 橡胶、塑料、纤维、粘合剂、涂料和功能高分子 3. 按大分子主链结构分类 碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子。,2020/10/7,19,五、 高分子材料的应用塑料,塑料阀体 塑料把手 塑料齿轮 塑料 轴承,2020/10/7,20,五、 高分子材料的应用橡胶,密封圈 轮胎 输送带 胶管,手套 胶鞋 防水裤,2020/10/7,21,五、高分子材

9、料的应用-纤维、涂料、粘合剂,聚酯纤维 聚酰胺纤维 聚乙烯纤维 聚氨酯纤维,抗静电高分子涂料 高分子防水涂料 粘合剂,2020/10/7,22,高分子材料迅速发展的原因,具有优良的性能： 使用性能：质轻、强度高、耐腐蚀、透明； 加工性能：温度低，可塑性高，易加工成型； 原材料资源丰富，且价格低廉。 炼油厂的废气和重油； 焦炭厂炼焦时产生的废气和焦油 。,2020/10/7,23,化学键,离子键：成键的两个原子，一个将其价电子贡献给另一个原子，所产生相反电荷的离子相互吸引形成离子键。如H-CL 共价键：原子之间通过共用电子对而产生的结合作用。 金属键：金属元素往往失掉自己的价电子，形成围绕原子周

10、围的电子云，这些价电子不属于任何一个特定的原子，而是在电子云中自由运动，它们之间形成的结合力，就称为金属键。,2020/10/7,24,不同大小分子结构示意图,葡萄糖（C6H12O6）的分子结构图,甲醛(HCHO)分子结构,胰岛素分子(51个氨基酸）的空间结构 碳、氮、和氧原子分别用黄色、蓝色、和红色显示,2020/10/7,25,高分子化合物的合成,高分子化合物是由低分子物质经过聚合反应得到的，因此又称为聚合物或高聚物。 单体：能够聚合成高分子的低分子物质。,2020/10/7,26,单体应具备的条件,要求：必须具有能同相邻的分子形成化学键的能力。 条件： 分子中含有两个或两个以上可反应基团的化合物，如HO-OH，HOOC-COOH等； 具有不饱和