1、第二講高聚物-課件本節主要內容高分子材料的合成高分子的分類高分子材料的命名高分子材料的性能特點高分子材料的結構1 高分子材料的合成高聚物的合成反應（高聚物的合成反應（synthesis reaction of polymer）指由低分子單體形成高聚物的化學反應。廣義上應包括利用高聚物的化學變化轉化為另一種高聚物的反應。高聚物合成反應的類型高聚物合成反應的類型1 高分子材料的合成-加聚反應加聚反應 ：一種或者多種單體相互加成而連接成聚合物的反應。一些烯類，炔類，醛類等化合物具有不飽和鍵的單體，一些烯類，炔類，醛類等化合物具有不飽和鍵的單體，能進行加成反應生成加聚物。可以用下面的反應通式能進行加成

2、反應生成加聚物。可以用下面的反應通式來說明：來說明：1 高分子材料的合成-加聚反應 側基側基X-不同，聚合物的性質也非常不同不同，聚合物的性質也非常不同 當當 X 為為 H、Cl、C6H5、CH3、CH3OCO、CN時，則制時，則制得非常有用的大品種聚合物得非常有用的大品種聚合物聚乙烯、聚氯乙烯、聚聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等等。苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等等。加聚反應是高分子合成的基礎，約加聚反應是高分子合成的基礎，約80%的高分子材料利用的高分子材料利用加聚反應產生。加聚反應產生。1 高分子材料的合成-加聚反應 均加聚加聚反應的單體只有一種。如順

3、丁橡膠 共加聚參與加聚反應的單體兩種或者兩種以上時如丁苯橡膠兩者的區別？1 高分子材料的合成-縮聚反應 縮聚反應 ：一種或者多種單體相互混合而連接成聚合物，同時析出某種低分子物質的反應。 用這類反應能制備很多品種的高分子材料例如尼龍，聚用這類反應能制備很多品種的高分子材料例如尼龍，聚酯，酚醛樹脂，醇酸樹脂等。酯，酚醛樹脂，醇酸樹脂等。尼龍是二元胺和二元酸的縮聚物，其中尼龍一尼龍是二元胺和二元酸的縮聚物，其中尼龍一66則是己二則是己二胺和己二酸的縮聚產物：胺和己二酸的縮聚產物： 可以分為均縮聚，混縮聚，共縮聚等可以分為均縮聚，混縮聚，共縮聚等1高分子材料的合成-縮聚反應 第一個人工合成的高分子材

4、料-酚醛塑料20世紀初，人隨著電力和電器工業的發展，人們需要大量的絕緣材料。當時使用的是蟲膠，紫膠蟲體內淡黃色天然樹脂1937年，貝克蘭德（美國）發現了德國人拜爾把苯酚和甲醛合成的得到一種堅固、難溶性材料。通過改進的得到酚醛樹脂A、B、C。至今，仍被防范應用于制備電器和儀表零配件，被稱為電木粉。1 高分子材料的合成適用于連鎖聚合反應的工業實施方法適用于連鎖聚合反應的工業實施方法適用于逐步聚合反應的工業實施方法適用于逐步聚合反應的工業實施方法逐步聚合反應工業實施方法熔融縮聚（melt polycondensation）溶液縮聚（solution polycondensation）固相縮聚（sol

5、id phase polycondensation）界面縮聚（interface polycondensation）乳液縮聚（emulsion polycondensation）1 高分子材料的合成機理的一般表達式：鏈引發：M1M1單體借助于光、熱、輻射、引發劑等的作用，形成單體自由基活性種的反應，應用最普遍的是引發劑。鏈增長：M1 M M2M2 M M3Mn-1 M Mn自由基反復與烯烴單體加成使聚合度增大的過程鏈終止：Mn Mm Mn+m Mn Mm Mn+Mm是鏈自由基相互作用而形成穩定大分子的過程，主要有偶合終止和歧化終止。鏈轉移：MnXY MnYX長鏈自由基奪取穩定高分子鏈上的某個氫

6、原子而終止，并在原穩定高分子主鏈上形成新的自由基，當單體分子繼續進行長鏈自由基奪取穩定高分子鏈上的某個氫原子而終止，并在原穩定高分子主鏈上形成新的自由基，當單體分子繼續進行鏈增長反應時，則可形成較長的支鏈。鏈增長反應時，則可形成較長的支鏈。2 高分子的分類按高分子主鏈結構分類碳鏈高聚物（carbon chain polymer）雜鏈高聚物元素有機高聚物無機高聚物按高聚物用作分類塑料（plastics）橡膠（rubber）纖維（fiber）涂料（coating）黏合劑(adhesive)按高分子鏈幾何形狀分類線型高聚物體型高聚物支鏈型高聚物按高分子鏈排列情況分類結晶高聚物非晶高聚物3 高分子的命

7、名通俗命名法通俗命名法“聚聚”單體名稱單體名稱實例聚聚氯乙烯、聚聚乙烯、聚聚丙烯、聚聚苯乙烯、聚聚甲基丙烯酸甲酯、聚四聚四氟乙烯、聚異聚異丁烯、聚偏聚偏二氯乙烯等。注意：注意：取代基的位置用文字代替。原料名稱簡字原料名稱簡字“樹脂樹脂”實例酚醛樹脂樹脂、脲醛樹脂樹脂（聚合單體簡字）擴充：聚氯乙烯樹脂樹脂、聚乙烯樹脂樹脂等（成型加工原料）3 高分子的命名單體簡字單體簡字“橡膠橡膠”實例丁苯橡膠橡膠、丁腈橡膠橡膠、氯丁橡膠橡膠、順丁橡膠橡膠結構特征命名結構特征命名 具有“酯COO結構”的高聚物稱為聚聚酯酯；具有“酰胺基CONH結構”的高聚物稱為聚聚酰酰胺胺；具有“醚鍵O結構”的高聚物稱為聚聚醚醚。

8、習慣名稱與商品名稱習慣名稱與商品名稱高聚物的重復結構單元通俗名稱系統名稱習慣或商品名稱英文縮寫CH2CH2CH2CH(CH3)CH2CH(Cl)CH2C(CH3)-COOCO(CH2)2O-NH(CH2)5CO聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚對苯二甲酸乙二酯聚已內酰胺聚亞乙基聚亞丙基聚(1-氯亞乙基)聚(1-甲氧基酰基)-1-甲基亞乙基聚(氧亞乙基對苯二酰)高密度聚乙烯低密度聚乙烯（絲用）丙綸（絲用）氯綸有機玻璃滌綸錦綸-6或尼龍-6HDPELDPEPPPVCPMMAPETPPA-63 高分子的命名-常見的商業化命名: 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯-有機玻璃有機玻璃纖維類：聚對苯二甲

9、酸乙二酯纖維類：聚對苯二甲酸乙二酯-滌綸，滌綸， 聚聚一已內酰胺一已內酰胺-錦綸，錦綸， 聚乙烯醇縮醛聚乙烯醇縮醛-維尼綸，維尼綸， 聚氯乙烯聚氯乙烯-氯綸，氯綸， 聚丙烯腈聚丙烯腈-腈綸，腈綸， 聚丙烯聚丙烯-丙綸丙綸 橡膠類：丁二烯和苯乙烯共聚物橡膠類：丁二烯和苯乙烯共聚物-丁苯橡膠，丁苯橡膠， 丁二烯和丙烯腈共聚物丁二烯和丙烯腈共聚物-丁腈橡膠，丁腈橡膠， 乙烯和丙烯共聚物乙烯和丙烯共聚物-乙丙橡膠等等。乙丙橡膠等等。4 高分子材料的性能特點 優點： 密度小絕緣性能好 優良的耐腐蝕性能高彈性 缺點： 易燃 易老化 耐熱性能差5 高聚物的結構聚乙烯塑料，柔軟的塑料 聚苯乙烯 ，硬脆的塑料

10、尼龍 韌性好，耐磨性好組織結構對高分子材料性能有重要的影響分子內結構：近程結構（化學組成、連接方式、立體構型等）和遠程結構（分子大小，構象等）分子間結構：聚集態結構，如晶態，非晶態，取向結構，織態結構等5 高聚物的結構-大分子鏈的結構 化學組成組成高分子的原子數目雖然成千上萬，但所涉及的元素種類卻十分有限，以C、H、O、N四種非金屬元素最為普遍，S、Cl、F、Si也存在于一些高分子中。化學組成簡單：結構單元高分子的主鏈多由重復結構單元以共價鍵形式相連接鍵能和鍵長不同，不同結合力，因此帶來不同的性能5 高聚物的結構-大分子鏈的結構5 高聚物的結構-大分子鏈的結構 幾何異構；存在雙烯類單體的聚合物

11、中，碳碳雙鍵具有平面結構。 例子：異戊二烯順式-天然橡膠彈性好反式-古塔波膠彈性差5高聚物的結構-大分子鏈的結構鏈的空間構型-立體異構全同立構（Isotactic）間同立構（Syndiotactic）無規立構（Atactic）5高聚物的結構-大分子鏈的結構不同空間異構的性能特點例子：聚丙烯Ziegler-Natta，在20世紀50年代發明新型絡合物催化劑高聚物的結構-大分子鏈的結構PMMA的密度 PP的密度全同立構全同立構間同立構間同立構無規立構無規立構1.221.191.188全同立構全同立構無規立構無規立構0.920.855高聚物的結構-大分子鏈的結構大分子鏈的幾何形狀線型，支鏈型，體型線

12、型 linear其長鏈可能比較伸展，也可能卷曲成團，取決于鏈的柔順性和外部條件，一般為無規線團；適當溶劑可溶解，加熱可以熔融，即可溶可體、環狀單體）聚合而成。5高聚物的結構-大分子鏈的結構 支鏈高分子 (Branched) 支鏈的長短和數量可不同； 適當溶劑可溶解，加熱可以熔融，即可溶可熔;有的是在線型高分子形成后人為地通過反應接枝(Grafting)上去的；有的則是在聚合過程中自然形成的.5高聚物的結構-大分子鏈的結構體型高分子(Crosslinked network) 整個高分子已鍵合成一個整體，已無單個大分子而言；可以看成是線型或支鏈高分子以化學鍵交聯（Crosslinking）而成；

13、交聯程度淺的, 受熱可軟化，適當溶劑可溶脹；交聯程度深的, 既不溶解, 又不熔融，即不溶不熔。5高聚物的結構-大分子鏈的結構線型線型支鏈型支鏈型體型體型易加工、彈性好、塑性、可反復使用熱塑性的聚合物密度下降,熔融耐熱性好，難熔、尺寸穩定好，機械強度高，熱固性性能性能LDPEHDPE交聯聚乙烯交聯聚乙烯鏈形狀支鏈線型體型密度g/cm30.91-0.940.95-0.970.92-1.4耐熱性能80-100121135強度MPa0.9-14.721.6-36.59.8-20.7用途食品袋等周轉箱電纜套管5 高聚物的結構-大分子鏈的柔順性C-C單鍵內旋構成不同的構象5 高聚物的結構-大分子鏈的柔順性5 高聚物的結構-大分子鏈的柔順性 影響柔順性的因素：主鏈的結構鍵長越長，內旋的勢壘小，柔性大試分析聚乙烯和聚乙炔的柔順性。主鏈有無共軛結構。雜鏈C-N，C-O和C-C鏈比較柔順性取代基的性質取代基的極性越強，體積越大，位壘大，柔性小分析：聚丙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈等柔性。此外：分子鏈的規整性，交聯等5 高聚物的聚集態結構 分子通過次價鍵力聚集在一起，形成了特定聚集態結構：固態、液態和氣態。 高分子的聚集態結構，是指高聚物材料整體的內部結構