《高分子化学B》课件

高分子化学B本课程主要介绍高分子化学的基础知识，包括高分子结构、性能、合成和应用等作者高分子的定义和特性定义高分子是由许多结构单元通过化学键连接而成的具有高相对分子质量的化合物特性•高分子通常具有较高的熔点和沸点•高分子具有良好的机械强度和韧性•高分子具有较好的耐化学腐蚀性•高分子具有较好的电绝缘性性质高分子的结构和性质与其分子链的长度、分支、交联和取向等因素有关高分子的分类聚乙烯聚酯聚丙烯天然橡胶聚乙烯由乙烯单体聚合而成，聚酯是由二元酸和二元醇缩聚聚丙烯是由丙烯单体聚合而成天然橡胶是一种天然聚合物，具有优异的物理和化学性能而成的，具有优异的强度、弹的，具有良好的耐腐蚀性和耐具有良好的弹性和耐磨性性和耐热性磨性聚合反应的类型链增长聚合步生长聚合共聚合反应

1.

2.

3.123单体通过自由基、阴离子或阳离子单体通过逐步反应形成二聚体、三两种或多种单体通过聚合反应形成机制，以逐步加成的方式形成高分聚体，最终形成高分子链含有不同单体单元的共聚物子链链增长聚合引发1自由基或离子引发剂引发单体聚合增长2活性中间体与单体反应，形成聚合物链终止3两个活性中间体结合或与引发剂反应，结束链增长链增长聚合的特点是，单体分子逐个加到活性中间体上，形成长链聚合物步生长聚合逐步反应单体分子通过逐步反应，形成二聚体、三聚体，最终形成高分子链增长速度慢反应初期，单体转化率低，粘度变化缓慢反应后期，粘度快速增加反应可逆反应过程中，会存在副反应，影响最终产物的分子量和性能影响因素反应温度、催化剂、单体浓度等因素，会影响聚合速率和最终产物的分子量共聚合反应共聚合反应是两种或两种以上单体发生聚合反应生成两种或两种以上单体单元组成的高分子化合物共聚合反应可以使高分子材料的性能得到改善，例如提高强度、韧性、耐热性等无规共聚1单体单元在聚合物链中随机分布交替共聚2两种单体单元交替排列嵌段共聚3两种单体单元以不同的序列组成大块接枝共聚4一种单体单元以侧链的形式连接到另一种单体单元的主链上不同的共聚类型会影响最终聚合物的性能例如，无规共聚通常会导致性能的均一性，而嵌段共聚则可能带来独特的性能，例如相分离和微相结构聚合度和分子量分布聚合度是指每个高分子链中重复单元的数目，它直接影响高分子的物理和化学性质分子量分布是指高分子样品中不同分子量链的相对含量，反映了聚合反应的均一性1数均分子量所有分子量的平均值2重均分子量按分子量加权的平均值3粘均分子量根据溶液粘度测定高分子溶液的性质溶解度粘度渗透压光散射高分子溶液的溶解度受高分高分子溶液的粘度取决于高高分子溶液的渗透压是指溶光散射是高分子溶液中光线子链的结构、极性、分子量分子链的长度、形状、浓度液通过半透膜渗入纯溶剂的被溶质粒子散射的现象散和温度等因素影响非极性和温度高分子链越长，溶压力渗透压与溶液的浓度射光的强度与溶液的浓度和高分子溶于非极性溶剂，极液粘度越高和高分子链的分子量有关高分子链的尺寸有关性高分子溶于极性溶剂高分子溶液的稀溶液粘度稀溶液粘度是指在一定温度下，高分子溶液的粘度与其浓度的关系稀溶液粘度可以用来测定高分子的分子量，并可以反映高分子链在溶液中的构象和相互作用稀溶液粘度的测定方法通常采用毛细管粘度计毛细管粘度计是一种简单易用的测量溶液粘度的仪器通过测量溶液在毛细管中的流动时间，就可以计算出溶液的粘度高分子溶液的渗透压渗透压溶液中溶质粒子对半透膜产生的压力影响因素溶液浓度、温度、溶质分子量应用测定高分子分子量、研究高分子溶液的性质渗透压的大小与溶质的浓度和分子量有关，可用于测定高分子溶液的分子量渗透压与溶液的蒸汽压降低、沸点升高和凝固点降低等性质密切相关，共同构成了溶液的依数性高分子溶液的二次维里系数二次维里系数是一个重要的热力学参数，反映了高分子溶液中溶质溶剂之间相互作用的强度A2-的正负值可指示高分子链之间的相互作用是吸引还是排斥A2000A20A20A2=0溶液中高分子链之间存在排斥作用溶液中高分子链之间存在吸引作用高分子链之间没有相互作用高分子溶液的沉淀溶液不稳定性沉淀机制当溶剂的质量分数低于临界值时沉淀过程伴随着高分子链的缠结，高分子溶液不再稳定，发生沉和聚集，形成不溶性相淀沉淀因素应用温度、溶剂、非溶剂、高分子链沉淀技术可用于分离、纯化和表长度和浓度等因素都会影响沉淀征高分子高分子的热力学性质焓变熵变高分子链的运动和相互作用高分子链的排列和构型自由能玻璃化转变温度焓变和熵变的综合影响高分子材料从玻璃态转变为橡胶态的温度高分子的结晶与非晶态晶态非晶态聚合物分子链排列整齐，形成规则的晶格结构聚合物分子链无序排列，没有明显的晶格结构高分子的玻璃化转变温度玻璃化转变温度是一个重要的指标，用于描述高分子材料从玻璃态到橡胶态的转变温度Tg是指高分子链段运动能力发生显著变化的温度，在以下，高分子链段运动受限，材料表现出脆性，在以上，链段运动活跃Tg TgTg，材料表现出柔性高分子的结构与性能关系结构单元分子量

1.

2.12单体类型影响聚合物的性能分子量越高，聚合物强度、刚例如，聚乙烯和聚丙烯具有不度和熔点越高同的力学性能链结构官能团

3.

4.34线性、支化和交联结构影响聚官能团影响聚合物的物理和化合物的柔韧性和流动性学性质，例如极性、溶解性和反应活性热塑性高分子定义特性热塑性高分子是指在加热时可以软化，热塑性高分子具有可塑性、可回收性、冷却时可以固化的材料它们可以重复易加工性等特点，可以制成各种形状和熔融和固化，并且在固化过程中不会发尺寸的制品常见的热塑性高分子包括生化学变化聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等热固性高分子不可逆交联高强度和硬度热固性高分子在加热过程中会发生不可逆的交联反应，形成坚硬由于交联结构的形成，热固性高分子具有较高的强度和硬度，耐的固体结构，无法再次熔融高温、耐腐蚀，具有良好的机械性能不可回收应用领域由于不可逆的交联反应，热固性高分子无法通过加热熔融，因此广泛应用于制造汽车、飞机、电子产品、建筑材料等领域无法回收利用，造成环境污染弹性高分子橡胶硅橡胶聚氨酯热塑性弹性体橡胶具有优异的弹性、耐磨性硅橡胶耐高温、耐低温、耐化聚氨酯具有优异的弹性、耐磨热塑性弹性体兼具热塑性塑料和密封性，广泛用于轮胎、密学腐蚀，广泛用于电子、医疗性和耐油性，广泛用于鞋材、的加工性能和弹性高分子的弹封件和橡胶制品和航空航天领域家具和涂料性，广泛用于汽车、医疗和包装领域纤维高分子高强度柔韧性纤维高分子具有优异的拉伸强度和耐纤维高分子材料具有良好的柔韧性，磨性，可用于制造各种织物可以弯曲和折叠，易于加工成型吸湿性耐热性一些纤维高分子具有良好的吸湿性，一些纤维高分子具有良好的耐热性，可用于制造衣物和家用纺织品可用于制造耐高温的材料高分子的加工成型塑化1将高分子材料加热到一定的温度，使其软化或熔融，以便于成型成型2将塑化后的高分子材料填充到模具中，并施加压力，使其成型为所需的形状冷却固化3将成型后的高分子材料冷却至室温，使其固化，保持其形状高分子的化学改性接枝共聚交联反应

1.

2.12将一种单体接到已有的高分子通过化学反应引入交联点，改链上，改善高分子材料的性能变高分子链的结构，提高材料的强度和热稳定性氧化降解氢化反应

3.

4.34通过氧化反应，降低高分子材将不饱和键转化为饱和键，改料的分子量，使材料更容易加善高分子材料的耐热性和抗氧工或降解化性能聚合物合成技术自由基聚合配位聚合开环聚合活性聚合自由基聚合是一种常见的聚配位聚合利用过渡金属催化开环聚合以环状单体为原料活性聚合是一种特殊的聚合合反应类型，涉及自由基引剂，控制单体聚合的立体化，通过开环反应生成线性聚反应类型，能够实现高聚合发剂的加入，引发单体之间学结构，生成具有特定结构合物，可以合成多种具有特度和窄分子量分布的聚合物的链增长反应和性能的聚合物殊性能的聚合物合成自由基聚合广泛应用于各种配位聚合常用于生产高密度开环聚合广泛用于生产聚酯活性聚合技术可用于生产具塑料、橡胶和涂料的生产聚乙烯和聚丙烯等高性能聚、聚醚和聚酰胺等重要的聚有特定性能的聚合物，例如合物合物用于生物医药领域的生物降解聚合物高分子材料的表征方法分子量测定结构分析确定高分子链的平均长度，影响解析高分子链的结构，包括链的其物理性能构型、结晶度等热力学性质力学性能测试了解高分子材料的熔点、玻璃化评估高分子材料的强度、韧性、转变温度等弹性等高性能高分子材料高强度纤维耐高温材料导电高分子高强度纤维，如Kevlar，在航空航天和军耐高温材料，例如PBI纤维，在高温环境导电高分子材料，如聚乙炔，在电子器件工领域得到广泛应用下依然保持稳定性能，适合于特殊工况领域有广泛应用生物基和可降解高分子材料可降解材料在自然环境中可以被微生物降解，不会造成环境污染可应用于包装、农业、医疗等领域，取代传统塑料制品高分子材料在能源领域的应用太阳能电池风力涡轮机燃料电池储能电池高分子材料用于制造太阳能电高分子复合材料制造风力涡轮质子交换膜燃料电池使用高分高分子材料制备锂离子电池电池板，提高光电转换效率，降机叶片，重量轻，强度高，可子材料，作为电解质，促进氢极材料，提高能量密度和循环低成本提高发电效率气和氧气反应产生能量寿命高分子材料在医疗领域的应用生物相容性材料药物缓释载体高分子材料在生物医学领域具高分子材料可用于制备药物缓有广泛应用例如，聚乙烯、释系统，控制药物释放速率，聚丙烯、聚氯乙烯等材料制成提高治疗效果的医疗器械，如导管、人工关节等组织工程可用于构建生物支架，促进组织再生和修复，例如，聚乳酸、聚羟基乙酸等生物可降解材料高分子材料在电子信息领域的应用高分子材料的独特性质应用领域广泛高分子材料在电子信息领域具有高分子材料可用于制造电子器件独特优势，例如轻便、耐用、可的绝缘层、保护层、导电层和封加工性强和成本低廉等装材料等，在电子信息领域具有广泛的应用未来发展趋势未来高分子材料在电子信息领域的应用将更加注重高性能、多功能化和绿色环保高分子材料在环境领域的应用可降解塑料水处理使用可生物降解的聚合物来制造包装材料，有高分子材料可用于制作水过滤膜，去除水中的助于减少塑料垃圾对环境的影响污染物可再生能源土壤修复高分子材料在太阳能电池板和其他可再生能源高分子材料可用作吸附剂，去除土壤中的污染技术中发挥着重要作用物，例如重金属和有机污染物。