高分子材料基本概念.doc

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1、绪论第一章第一节高分子材料基本概念高分子材料(Polymermaterials)是以高分子化合物为基材的一大类材料的总称。高分子化合物(macromolecularcompound)常简称高分子或大分子(macromolecule),乂称聚合物(polymer),或高聚物(highpolymer)3通常情况下，人们并不严格区分这些概念的微细差别，而认为是同一类材料的不同称谓。高分子化合物的最大特点是分子巨大。大分子由一种或多种小分子通过共价键相互连接而成(通过聚合反应)，其形状主要为链状大分子或网状大分子。低分子化合物和高分子化合物之间并无严格界线

2、，化学结构相同的化合物，分子量小者称低分子化合物，分子量大者(通常在10000以上)称高分子化合物。高分子材料的许多奇特和优异性能，如高弹性、粘弹性、物理松弛行为等都与大分子的巨大分子量相关。构成大分子的最小重复结构单元，简称结构单元，或称链节。构成结构单元的小分子称单体。例如聚乙烯大分子是由乙烯单体通过聚合反应首尾重复连接而成：〜.CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2.〜为简便计，可缩写成：・(・CHrCH2-)n-上式为聚乙烯大分子的一种结构表示式。其中-CH2-CH2-为结构单元(链节)。式中的下标〃代表重复结构单元数，乂称

3、聚合度，它是衡量分子量大小的一个指标。严格地讲，高分子化合物与聚合物不完全等同，因为有些高分子化合物并非由简单的重复单元连接而成，而仅仅是分子量很高的物质。聚合物按重复结构单元的多少，或按聚合度的大小乂分为低聚物(Oligomer)和高聚物(Polymer)0由一种单体聚合而成的聚合物称均聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯等;由两种或两种以上单体共聚合而成的聚合物称共聚物，如丁二烯与苯乙烯共聚合而成的丁苯橡胶；乙烯与辛烯等共聚合而成的聚烯炷热塑性弹性体等。共聚物乂可根据结构单元的排列方式不同而分成接枝共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚

4、物等。有一类聚合物是由两种单体通过缩聚反应连接而成的，其重复单元由两种结构单元合并组成。这类聚合物不称共聚物，而称缩聚物，如聚酰胺、环氧树脂、聚酯等。例如尼龙・66(属于一•种聚酰胺)由单体己二胺和己二酸缩聚生成，其结构式为：・[・NH・(・CH2-)6-NH-CO-(-CH2-)4-CO-]n-—单体结构单元—单体结构单元—重复结构单元*可以看出，其重复结构单元由一nh-(-ch2-)6-nh—和—CO-(-CH2-)4-CO—两种单体结构单元组成，它是由两种单体通过缩水聚合反应生成的。相对分子量是标征高分子材料物性的最重要物理量。聚合物的相对分

5、子量有两大特点,一-是分子量很高，达儿万至儿百万，二是具有多分散性。也就是说，一种聚合物的大分子虽然化学结构相同，但分子链长度不等，聚合度大小各异，因此聚合物可看成是由分子量不等的同系列物组成的混合物。原则上，聚合物的分子量或聚合度只有统计平均的意义，根据统计平均的方法不同，有数均分子量应；、重均分子量舫;，、粘均分子景而〃之别。根据分子量分布函数或分布

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7、线，还可定义分子量分布的宽度(molecularweightdistribution),用以表征其多分散性的程度。一、高分子材料的命名迄今巳有的高分子材料约儿百万种，命名比较复杂，主要根据大

8、分子链的化学组成与结构而确定。国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC）1973年提出了以结构为基础的系统命名法。最简单的化学结构名称由构成聚合物的单体名称，再冠以“聚”字组成。大多数烯炷类单体聚合物均采用此法命名，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚丁二烯（PB）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。有些聚合物，以这类材料中所有品种共有的特征化学单元名称来命名。如环氧树脂（EP）是一大类材料的统称，该类材料都具有特征化学单元——环氧基，故统称环氧树脂。另如聚酰胺（PA）、聚酯、聚氨酯（PU）等杂链聚合物也均以此法命名，它们分别含有特征

9、化学单元——酰胺基、酯基、氨基。各类材料中的某一具体品种往往还有更详细的名称以示区别，如聚酰胺（PA）中有尼龙6、尼龙66等品种;聚酯中的PETP称聚对苯二甲酸乙二醇酯,PBTP称聚对苯二甲酸丁二醇酯等。还有些聚合物，取生产该聚合物的原料名称来命名。如生产酚醛树脂的原材料为苯酚和甲醛，生产服醛树脂的原料为尿素和甲醛，取其原料简称，后面再加上“树脂”二字，构成聚合物名称。共聚物的名称多从其共聚单体的名称中各取一字组成。有些共聚物为树脂，则再加“树脂”二字构成其新名。如ABS树脂，A、B、S三字母分别取自其共聚单体丙烯腊、丁二烯、苯乙烯的英文名字头。有

10、些共聚物为橡胶，则从共聚单体中各取一字，再加“橡胶”二字构成新名。如丁苯橡胶的丁、苯二字取白共聚单体“丁二烯”、“苯乙烯”