高分子化学课件

高分子化学探索聚合物材料的奇妙世界高分子的定义和分类定义分类由许多相同或相似的结构单元通过共价键连接而成的相对分子质量根据结构单元的种类分为均聚物、共聚物；根据结构可分为线型、很大的化合物，也称为聚合物支链型、网状型高分子的特点大分子量分子量分布结构单元高分子是由许多结构单元通过共价键连高分子的分子量并不都是相同的，通常高分子是由重复的结构单元组成的，结接而成，具有相对分子质量非常大的特存在一定的分布范围，这与合成方法和构单元的种类和排列方式决定了高分子点条件有关的性质大分子量1000原子单个分子的原子数100K单体重复单元的总数1M分子量高分子链的总质量分子量分布高分子材料通常由不同分子量的分子组成分子量分布反映了不同分子量的高分子在样品中的比例结构单元重复单元单体高分子链中的基本结构单元，决形成高分子链的单个分子，通过定着高分子的性质聚合反应形成重复单元官能团影响高分子链的反应性和性能，决定着高分子的应用领域线型高分子单链结构柔性链物理性质线型高分子由单个长链组成，每个链上的线型高分子链通常具有柔性和灵活性，这线型高分子通常具有较高的熔点和较好的单体通过共价键连接在一起使得它们能够折叠和弯曲机械强度，因为分子链之间的相互作用力较大支链高分子支链高分子是指主链上连接有侧链的常见的支链高分子包括淀粉、纤维素高分子，侧链可以是短链或长链，可、聚乙烯醇等，它们在材料科学、生以是线型或支链结构物化学等领域具有重要的应用价值网状高分子三维结构交联程度热固性网状高分子具有三维的网络结构，由交联键交联程度越高，网状结构越密，材料的强度网状高分子通常是热固性塑料，一旦成型，连接形成和硬度就越高无法再次熔融和加工高分子的溶液性质溶解度溶液的黏度高分子溶解度的影响因素包括高分高分子溶液的黏度取决于高分子的分子的极性、分子量、结构等子量、浓度、温度等溶解度定义影响因素溶解度是指在一定温度下，某物质在特定溶剂中达到饱和状态时高分子的溶解度受多种因素影响，包括分子量、结构、极性、温所能溶解的最大量度和溶剂性质等溶液的黏度概念溶液的黏度是指溶液抵抗流动的能力影响因素高分子的分子量、溶液浓度和温度等因素都会影响溶液的黏度测量方法常用的测量方法包括毛细管黏度计和旋转黏度计渗透压定义溶液通过半透膜从低浓度区域流向高浓度区域的压力原理溶液中溶质分子无法通过半透膜，而溶剂分子可以自由通过，从而产生压力差影响因素溶液浓度，溶剂性质，温度高分子的光学性质高分子材料的光学性质受其分子结构、形态和聚集状态的影响，主要包括以下几个方面旋光性双折射性某些高分子具有旋光性，即它们能够某些高分子材料在不同方向上具有不使平面偏振光发生旋转同的折射率，从而导致双折射现象旋光性手性分子偏振光旋转角度双折射性光线分解偏振方向当光线通过某些高分子材料时，这两个光束具有不同的传播速度它会被分解成两个偏振方向不同，导致它们以不同的角度折射的光束光学性质这种现象导致材料表现出双折射性，影响材料的光学性质高分子的热性质熔点玻璃化转变结晶性高分子材料的熔点是物质非晶态高分子材料的玻璃化转变从固态转变为液态时的温度温度是物质从玻璃态转变为橡胶态时的温度热稳定性高分子材料在高温下抵抗热降解的能力熔点熔点是高分子材料从固态转变为液态的温度不同高分子材料的熔点不同，这取决于高分子链的结构和分子间作用力玻璃化转变100℃1%10%玻璃化转变温度是指高分子材料从刚性固态转变为软化固态的温度在这个温度以下，高分子链段运动Tg受到限制，材料表现出玻璃态的特征，如硬度高、脆性大当温度高于时，高分子链段运动更加自由，材Tg料表现出橡胶态的特征，如柔软、有弹性是一个重要的参数，它影响着高分子材料的许多性质，如机械性能、热稳定性、溶解性等等例如，在低Tg于的温度下，聚合物材料更硬更脆；在高于的温度下，材料更柔软更具弹性此外，还决定了聚合Tg TgTg物的加工温度和使用温度范围热稳定性100耐热是指材料在高温下能保持其物理和化学性能不变的能力200耐热性是指材料在高温下抵抗热分解或热降解的能力300热稳定性是指材料在高温下抵抗热分解或热降解的能力热降解降解类型描述断链降解高分子链断裂为更小的片段脱除降解高分子链中失去小分子，例如水或甲醇交联降解高分子链之间形成新的化学键，导致分子量增加高分子的机械性质高分子的机械性质是指在外力作用下，材料发生变形和断裂的特性弹性和塑性力学强度弹性是指材料在外力作用下发生形变力学强度是指材料抵抗外力破坏的能，当外力去除后，材料能恢复到原来力形状的性质塑性是指材料在外力作用下发生形变，当外力去除后，材料不能恢复到原来形状的性质弹性和塑性弹性塑性材料在外力作用下发生形变，当材料在外力作用下发生形变，当外力去除后，材料能恢复到原来外力去除后，材料不能恢复到原形状的性质来形状的性质力学强度抗拉强度抗压强度材料在断裂前所能承受的最大拉材料在断裂前所能承受的最大压伸应力缩应力抗弯强度抗剪强度材料在断裂前所能承受的最大弯材料在断裂前所能承受的最大剪曲应力切应力高分子的电性质高分子的电性质在很多领域都有重要应用，例如绝缘材料、电容器、传感器等绝缘性导电性大多数高分子具有良好的绝缘性能，一些高分子可以通过掺杂或结构设计这意味着它们不导电，使其具有导电性绝缘性高分子材料通常具有良好的绝缘性能，这意这种特性使它们适用于各种电气应用，例如绝缘性能与高分子材料的结构和组成有关，味着它们可以阻止电流的通过电线、电缆和电器例如，聚乙烯（）和聚四氟乙烯（PE PTFE）是常用的绝缘材料导电性金属石墨烯金属具有良好的导电性，因为它们的原子容易释放电子，形成自由石墨烯是一种具有高导电性的材料，被广泛应用于电子领域电子，从而可以传递电流高分子的化学性质高分子材料的化学性质决定了它们在不同环境下的稳定性和反应性，影响着它们在实际应用中的性能耐腐蚀性耐热性有些高分子材料具有良好的耐腐一些高分子材料在高温下能够保蚀性，可以在酸碱、溶剂等环境持其结构和性能，适合在高温环中保持稳定境中使用可降解性可降解高分子材料在一定条件下可以分解成小分子物质，有助于解决环境污染问题加聚反应单体聚合链增长加聚反应中，单体是指具有双键或三键的加聚反应过程中，单体分子通过开环聚合加聚反应通常以自由基机制进行，自由基小分子，能够通过开环聚合反应形成高分反应连接在一起，形成长链状的高分子引发剂在引发反应中生成活性自由基，然子链后自由基与单体反应，继续增长聚合物链缩聚反应单体反应副产物生成逐步聚合123缩聚反应是通过单体分子间的反应形缩聚反应通常伴随生成小分子副产物缩聚反应是逐步进行的，即单体先形成聚合物的反应，如水、甲醇或二氧化碳成二聚体，然后是三聚体，最后形成高分子共聚反应多种单体性能提升共聚反应是指两种或多种单体聚合生成的高分子化合物共聚反应可以改善高分子材料的性能，例如提高强度、耐热性或抗化学性高分子的应用高分子材料在现代社会中发挥着重要的作用，应用领域广泛，涵盖了人们生活的方方面面日常生活工业生产塑料、橡胶、纤维等高分子材料高分子材料在汽车、航空航天、广泛应用于衣食住行，为人们的电子信息、建筑等领域发挥着重生活提供便利要作用，推动着工业技术的进步医疗卫生高分子材料在医疗器械、药物载体、生物材料等领域应用广泛，为人类健康保驾护航。