化学有机高分子材料.ppt

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1、10.3有机高分子材料本节主要内容1.高分子基本概念2.高分子化合物的结构3.高分子化合物的性能10.3.1高分子化合物概述（1）基本概念高分子化合物——相对分子量特别大的一类化合物，简称高分子或聚合物简写：—CH2—CH—nCl链节——重复的结构单元聚合度——链节的数目单体——合成高分子所用的低分子原料组成：聚氯乙烯nCH2=CH→···—CH2—CH—CH2—CH—CH2—CH—···ClClClCl低分子化合物高分子化合物原子数目：几个~几十个几千~几万或几十万相对分子质量：＜1000104~106分子大小：较小很大，长度102~104nm高分子的相对分子量Mr=n×m

2、n——聚合度m——链节的分子量例：聚氯乙烯m=62当n=2500则Mr=2500×62=1550001）高分子的相对分子质量——指平均相对分子质量如：聚苯乙烯相对分子质量：10~30万氯丁橡胶相对分子质量：10~12万2）聚合物的强度及加工性能与其相对分子质量密切相关。（2）高分子化合物的分类及命名1）分类按材料的性能和用途分类塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂、功能高分子等。按聚合物分子结构分类碳链聚合物：大分子主链全部由碳原子组成。如，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。杂链聚合物：大分子主链上除碳原子外，还有氧、硫、氮等元素。如，聚酯、聚醚、聚酰胺、聚胺酯元素有机聚合物：大分子主链

3、上没有碳原子，由硅、硼、铝、氧、氮、硫等元素组成，但侧基由有机基团组成。如，有机硅橡胶、有机硅树脂。按聚合物的热行为分类热塑性聚合物：加热变软，冷却变硬。热固性聚合物：加热时，其化学结构发生变化，形成不溶解、不熔化的固体。2）聚合物的命名聚合物有系统命名法和通俗命名法，主要采用通俗命名法。天然高分子，一般按来源和性质有专有名词。如纤维素、蛋白质等。合成高分子，是在单体名称前冠以“聚”字。由两种单体缩聚而成的聚合物，如果结构比较复杂或不太明确，往往在单体名称后加上“树脂”二字来命名。聚合物的通俗名称、商品名称及简写代号通俗名称商品名称简写代号聚氯乙烯氯纶PVC聚丙烯丙纶PP丙烯

4、腈-丁二烯-苯乙烯ABS树脂ABS聚对苯二甲酸乙二酯涤纶PET聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃PMMA聚苯乙烯聚苯乙烯PS10.3.2高分子化合物的结构长链型：支链型：（1）高分子链的结构许多链节相互连成一个很长的分子链。特点：1）分子链柔顺，易卷曲。2）弹性好，塑性好，硬度、脆性较小。3）具有溶、熔性，易于加工。如：合成纤维、聚乙烯、聚丙烯、聚酯等。体型：线型或支链型之间以化学键交联而成。特点：1）具有空间网状结构2）弹性、塑性差，硬度、脆性较大。3）不具有溶、熔性。如：酚醛树脂、环氧树脂、离子交换树脂等。（2）高分子链的柔顺性高分子链的柔顺性——高分子链中各单键自由旋转,使高分子

5、链具有强烈卷曲的倾向的特性。内旋转示意图影响高分子链柔顺性的因素：1）与链段长短有关链段——具有独立运动能力的链的最小部分。链段短，高分子链的柔顺性大；链段长，高分子链的柔顺性差。2）与链的结构有关高分子链的结构对高分子链柔顺性的影响1）主链结构的影响主链全部由单键组成，柔顺性好。如：—Si—O—Si—O—＞—C—O—C—O—＞—C—C—C—C—主链中含有孤立双键时，分子链的柔顺性大，比不含双键时更好。例：聚异戊二烯橡—CH2—CH—│nCH3CH3│—CH2—C=C—CH2—│Hn＞孤立双键—CH=CH—CH=CH—CH=CH—共轭双键—CH=CH—CH2—CH=CH—CH

6、2—主链含一定数目的芳杂环时，分子链的柔顺性差。主链含有共轭双键时，分子链的柔顺性差，呈现出极大的刚性。聚苯乙炔—CH=C—CH=C——n2）侧基性质对高分子链柔顺性的影响侧基极性的影响—CH2—CH2—n—CH2—CH—Cln—CH2—CH—CNn＞＞侧基大小的影响—CH2—CH—n侧基对称性的影响—CH2—CH—CH3n—CH2—C——CH3nCH3＞晶区结构模型同一种高分子化合物可以兼有晶态和非晶体两种结构。根据晶区结构模型，在结晶高分子中存在着若干所谓晶区，在晶区中间还存在所谓非晶区。在晶区，分子链有规则而紧密地排列，非晶区，分子链蜷曲和无规则的堆砌。（3）高分子化合

7、物的力学状态1）结晶度——高分子中，晶区部分所占的质量分数通常，结晶高分子的结晶度只有50%~80%2）温度—形变曲线玻璃态：整个高分子链和链段均被冻结。形变很小——普弹形变。高弹态：整个高分子链不能移动，但链段可以自由转动。形变很大——高弹性变。粘流态：链段和整个高分子链均可以移动。流动形变是不可逆——粘流形变。两个转变温度：玻璃化温度Tg——由玻璃态转变到高弹态的温度粘流化温度Tf——由高弹态转变到粘流态的温度塑料：Tg＞室温，Tg是其使用的上限温度;作塑料的高聚物Tg要高；Tf不要太高，Tg—Tf