工程化学 教学课件 作者 贾朝霞 主编 尹忠 段文猛 副主编第七章 有机高分子材料.pptx

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1、第七章有机高分子材料工程化学高分子化合物的合成7.2高聚物的结构与性能7.3高分子化合物概述7.1第七章有机高分子材料高分子材料的组成和重要的高分子材料7.4复合材料7.5高分子材料的老化及其防止7.67.1高分子化合物概述12高分子化合物的基本概念高聚物的分类和命名7.1.1高分子化合物的基本概念1.高聚物的组成虽然高聚物的相对分子质量很大，结构复杂多变，但其化学组成却都比较简单，一般都是由相同的结构单元经多次重复连接而成。这些重复的结构单元称为“链节”，链节重复的次数成为“聚合度”。例如，聚丙烯腈的结构可表示为，它表示聚丙烯腈是由7.1

2、.1高分子化合物的基本概念2.高聚物的相对分子质量高聚物的相对分子质量与链节的化学式量和聚合度存在如下关系：聚氯乙烯的相对分子质量为7.1.1高分子化合物的基本概念3.高聚物分子的几何形状图7.1高聚物分子链的几何形状7.1.2高聚物的分类和命名1.分类a.按照来源分类b.按照材料的性质（或用途）分类c.按照分子结构分类d.按照高聚物主链的元素组成分类7.1.2高聚物的分类和命名2.命名a.以高聚物的原料单体（合成高聚物的低分子原料称为单体）来命名。b.以高聚物的商品名称或简写代号来命名。7.2高分子化合物的合成12加聚反应缩聚反应7.2.

3、1加聚反应1.加聚反应的定义加聚反应的单体必须具有不饱和键（含双键或叁键），或者是容易开环的环状化合物。例如。乙烯类单体和环氧乙烷：7.2.1加聚反应这类单体在加热和光照，或在过氧化合物的作用下，不饱和键中的π键或环被打开，发生加聚反应，生成高聚物。例如：7.2.1加聚反应2.加聚反应的分类a.均聚仅由一种单分子聚合而形成高聚物的反应，称为均聚反应。例如，氯乙烯聚合而形成聚氯乙烯的反应：7.2.1加聚反应b.共聚如果由两种（或两种以上）单体同时进行聚合，生成含有这两种结构单元的高聚物的反应，称为共聚反应、得到的高聚物又叫共聚物。例如，丁二烯

4、与苯乙烯两种单体共聚形成丁苯橡胶的反应：7.2.1加聚反应如果以A、B表示不同的单体在链节中的形式，则镶嵌共聚是指在主链一长段A序列后接着一长段B序列的聚合方式。镶嵌共聚物可表示为：而接枝共聚则是指在A组成的主链上接上由B组成的支链的聚合方式。接枝共聚物可表示为：7.2.2缩聚反应由一种或多种单体互相缩合成为高聚物，同时析出其它低分子物质（如水、氨、醇、卤化氢等）的反应，称为缩聚反应。显然，所生成的高聚物的组成与单体不同。参加缩聚反应的单体必须含有至少两个能参加反应的官能团，才能互相缩聚成高聚物。一般含有两个官能团缩聚时，形成线型高聚物。例

5、如，已二酸与已二胺缩聚形成聚酰胺66（即尼龙66）：7.2.2缩聚反应如果含有两个以上能参加反应的官能团的单体分子缩聚，则能形成体型高分子高聚物。例如，丙三醇（甘油）与邻苯二甲酸酐作用，缩聚而形成具有体型结构的聚邻苯二甲酸甘油酯：7.3高聚物的结构与性能12高聚物的结构特点高聚物的力学状态3高分子化合物的性能7.3.1高聚物的结构特点1.高聚物分子间的作用力高分子材料是由大量高分子链聚集在一起组成的。当高分子链之间距离足够近（0.3～0.5nm）时，将产生分子间力。对大多数共价型分子而言，分子间力主要是色散力，而色散力随相对分子质量的增大而

6、增强。由于在高聚物中，它的相对分子质量很大，分子链又纠缠在一起，因而高分子间的作用力很大，以致超过了分子内化学键的强度。7.3.1高聚物的结构特点2.高分子链的柔顺性在有机化学物中，任何一种单键（共价键）均为σ键，其成键电子云呈轴向对称分布。图7.2单键的内旋转示意图图7.3聚合物分子中各个链节转动（单键内旋转）示意图7.3.1高聚物的结构特点3.高聚物的结晶和取向高聚物按其聚集态结构可分为晶态和非晶态两类。晶a-晶区b-非晶区图7.4高聚物两相结构示意图7.3.2高聚物的力学状态随着温度的变化，高聚物可以呈现不同的力学状态。在线型或具有少

7、量交联网状结构的无定形高聚物中，由于链段热运动的程度不同，可出现三种不同的力学状态（或称三种物理状态）：玻璃态、高弹态和粘流态。图7.5高分子化合物形变与温度的关系7.3.2高聚物的力学状态1.玻璃态当高聚物处于比较低的温度时，分子动能较低，不但整个大分子链不能运动，就连链节也不能自由活动。此时，分子只能在一定的位置上作微弱的振动，分子的形态和相对位置被固定下来，彼此距离缩短，分子间作用力较大，结合的很紧密。7.3.2高聚物的力学状态2.高弹态随着温度的升高，分子热运动能量增加，当达到某一温度时，虽然高聚物的整个链还不能移动，但链段可以自由

8、转动了。此时，在外力的作用下，链段可随外力作用的方向而转动，从而使高聚物产生很大的形变，当外力解除后形变又能立即回复。即此时高聚物表现出很高的弹性，因此常称该状态为高弹态。常温下