第二十二章合成高分子化合物

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Honghe University Prof Guo Ya-li,*,第二十二章 合成高分子化合物,第一节、合成高分子的意义及分类,第二节、高分子的合成,第三节、高分子的结构及其性能特点,第四节、常见的高分子化合物,Honghe University Prof Guo Ya-li,第一节 合成高分子的意义及分类,一、合成高分子化合物,有机高分子化合物有天然与合成之分，如蛋白质，淀粉及纤维素是自然,界中生长的，故叫做天然高分子化合物；而塑料，合成纤维及合成橡胶则,属于人工合成的，所以叫做合成高分子材料。,三大合成材料：合成纤维,合成橡胶,塑料,公元一世纪：开始利用天然高分子（丝织、造纸等）；,19世纪：英、美加工利用天然橡胶（硫化）、纤维素改性（硝化）；,1907年：合成酚醛树脂；,1927年：合成聚乙烯；,3040年代：合成橡胶、合成纤维、合成塑料。,Honghe University Prof Guo Ya-li,高分子化合物与高分子材料是有区别的。我们常说的高分子材料实际上是由,高分子化合物经过加工和加入某些添加物而制成的。,高分子化合物是以其分子量很高而得名，一般在五千以上可达几万，几,十万，甚至上百万。但它的化学组成都比较简单，并以相同的结构单元组,成。如：,聚乙烯 写成,二、合成高分子的分类,合成纤维： 尼龙、涤纶,合成橡胶：丁苯橡胶、丁钠橡胶、丁腈橡胶；,塑料：热塑性塑料、热固性塑料。,Honghe University Prof Guo Ya-li,第二节、高分子的合成,一、加聚反应,1,加聚反应,由一种或两种以上不饱和烃或环状化合物合成高聚物的反应，反应,过程中没有低分子物质生成。,乙烯 聚乙烯,环氧乙烷 聚环氧乙烷,Honghe University Prof Guo Ya-li,2、基本概念,3、加聚反应的分类,(1).均聚反应：仅由一种单体发生的加聚反应,单体：每个参加聚合的小分子；,链节：生成的高聚物中每个聚合单元；,聚合度：n值大小；,分散性：聚合物n值差异；,平均分子量：高聚物中不同大小聚合物分子的平均分子量。,Honghe University Prof Guo Ya-li,(2).共聚反应：由两种以上单体共同聚合,(3). 按历程分有：自由基 负离子 正离子和配位聚合反应,Honghe University Prof Guo Ya-li,4、加聚反应历程,一般加聚反应的历程有三种：,自由基聚合、离子聚合、配位聚合,自由基聚合,该类聚合为加聚反应的主要类型，一般多以过氧化物为自由基引发剂，通过自由基反应历程进行聚合。,引发剂：过氧化二苯甲酰 偶氮二异丁睛,Honghe University Prof Guo Ya-li,自由基聚合反应就是牧体征引发剂或在允、执、辐别婶物以能量激发下转化成自由基而引起的聚合反应。,链的引发,链的引发是自由基聚合反应的)f姑阶段。单体分子在外界因素激发下转变为自由基。,白由基 单体 单体自由基,链的增长,单体白由基(RMl或M)生成后，继续与单体分子作用，直至生成大分子链自由基的过程。这个过程是迅速而重复多次地进行比可以来示如下：,单体 单体 二聚体 三聚体 n聚体,自由基 自由基 自由基 自由基,Honghe University Prof Guo Ya-li,例如：,链的终止,Honghe University Prof Guo Ya-li,离子聚合反应历程,通过,酸、金属卤化物产生正离子,或通过,碱金属或其它亲核试剂产生负离子,而产生加聚反应。,Honghe University Prof Guo Ya-li,配位聚合反应历程,在齐格勒那塔催化剂（如Al（C,2,H,5,),3,TiCl,4,等）的控制下，单体间只能按照一定的方向进行聚合，产生有规结构的大分子聚合物。（也称定向聚合）。,Honghe University Prof Guo Ya-li,1、缩聚反应,由一种或两种以上单体化合成高聚物，同时有低分子物质,产生。,特点,：（1）所用单体是带有两个或两个以上-OH, -COOH, -NH,2,等,反应基团的化合物。,（2）是通过一连串的缩合反应来完成的。和低分子的缩合,反应一样。都是可逆反应。相对分子量随反应时间增,加而逐渐增大，但单体的转化率却几乎与反应时间无,关。,二、缩聚反应,Honghe University Prof Guo Ya-li,Honghe University Prof Guo Ya-li,有些单体缩聚成高聚物时，并不析出低分子物质。但在反应过程,中，也是相对分子量随反应时间而逐渐增大，单体转化率与反应时,间无关。这种反应也属缩聚反应。,如： 尼龙-6,Honghe University Prof Guo Ya-li,聚氨酯,Honghe University Prof Guo Ya-li,除酚醛树脂外，脲醛树脂与三聚氰胺甲醛树脂有也都可形成热固性树脂。,在这些缩合反应中，尿素相当于四个官能团的单体。（每个-NH,2,相当,于两个官能团）,Honghe University Prof Guo Ya-li,2、缩聚反应历程,一般是在两种分子或两种基团间，以酸、碱等催化下进行，与简单化合物的反应历程相同。,3、缩聚反应分类,（1）线型缩聚,单体分子以两个官能团向大分子的两个方向增长，得到线型结构的产物。,（2）体型缩聚,单体分子以两个以上的官能团向大分子的两个方向增长，得到体型结构的产物。,Honghe University Prof Guo Ya-li,第三节、高分子的基本结构及其性能特点,1. 分子的分子结构分为两种基本类型,：线型结构，体型结构。,2性能,线形结构（包括带有支链的）高分子，有独立的大分子存在（在溶,剂中或在加热熔融状态下，大分子可以彼此分离开来）。具有弹性，,可塑性，在溶剂中能溶解，加热熔融，硬度和脆性较小。,体型结构（分子链间大量是交联的）高分子，没有独立的大分子存,在，没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较,大。,Honghe University Prof Guo Ya-li,3、高分子化合物的集聚状态,1、,晶相高聚物和非晶相高聚物,线型结构的高聚物有晶相的和非晶相。晶相高聚物由于其内部分子排列很有规律，分子间的作用力较大，故其耐热性和机械强度都比非晶相的高，熔限较窄。非晶相高聚物没有一定的熔点，耐热性能和机械强度都比晶相的低。,体型结构的高聚物，由于分子链间有大量的交联，分子链不可能产生有序排列，因而都是非晶相的，对于少量交联的网状高聚物，因其交联少，链段间也可能产生局部的有序排列，但这种局部的有序排列，其分子间的吸引力不足以保持在这种状态，而容易恢复到原来的无序状态。所以橡胶硫化(少量交联)后，仍能保持良好弹性。,Honghe University Prof Guo Ya-li,2线型非晶相高聚物的聚集状态,线型非晶相高聚物具有三种不同的物理状态：,玻璃态、高弹态、粘流态,塑料所处的状态是玻璃态，橡胶所处的状态是高弹态。,把高聚物加热到熔融时所处的状态就是粘流态。玻璃态的特征是形变很困难，硬度大；高弹态的特征是形变很容易，具有高弹性；粘流态的特征是形变能任意发生，具有流动性。这三种物理状态，随着温度的变化可以互相转化：,Honghe University Prof Guo Ya-li,第四节、 常见高分子化合物,1塑料,具有可塑性能的高分子材料。（以高分子树脂为基本成分的高分子物质）。,组成：树脂：高分子物质。40100。,助剂：填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂。,分类：热塑性塑料、热固性塑料。,普通塑料、工程塑料。,热塑性塑料：一般为线型高分子，可反复加热熔化。,如：聚乙烯、聚氯乙烯等等。,热固性塑料：受热发生交联，固化，冷却后不能再熔化。,如：酚醛塑料、环氧树脂等等。,Honghe University Prof Guo Ya-li,塑料中的“四烯”,英文缩写 系统命名,聚乙烯 PE 聚次乙基,聚丙烯 PP 聚1-甲基乙烯,聚氯乙烯 PVC 聚1-氯乙烯,聚苯乙烯,Honghe University Prof Guo Ya-li,2、合成纤维,以合成高分子为原料制得的纤维。,分类：,无机纤维 ：玻璃纤维、陶瓷纤维,合成纤维,有机纤维：人造纤维：人造纤维素、人造Pr纤维,合成纤维：尼龙、涤纶,碳链纤维：聚丙烯纤维、聚丙烯腈。,杂链纤维：聚酰胺、聚酯。,特点：有一定线性、易加工、强度大；,有合适的分子量；,有一定的极性基团，易着色、印染等；,有一定的物理特性，便于加工，产品性能好。,Honghe University Prof Guo Ya-li,纤维中的“四纶” 锦纶,（尼龙）：,尼龙-6 聚已内酰胺 “6”表示已内酰胺的碳原子数尼龙-66聚已二,酰已二胺 前面数字表示二元胺的碳原子数，后面的数字表示二元,酸的碳原子数。,聚已内酰胺（尼龙-6）,聚已二酰已二胺（尼龙-66）,Honghe University Prof Guo Ya-li,聚对苯二甲酸乙二酯 PETP,聚丙烯腈 PAN,聚乙烯醇,Honghe University Prof Guo Ya-li,3合成橡胶,（1）、天然橡胶,天然橡胶的来源；,天然橡胶的成分；,橡胶加工：配炼添加碳黑、油脂、改性剂、抗老化剂等。,硫化使产品定型、增加强度、耐磨等。,（2）合成橡胶,天然橡胶的限制；,人工合成橡胶的发展。,Honghe University Prof Guo Ya-li,“四胶”（合成橡胶）,丁苯橡胶： 丁二烯和苯二烯共聚,顺丁橡胶: 丁二烯为单体,Honghe University Prof Guo Ya-li,异戊橡胶: 异戊二烯为单体,乙丙橡胶,Honghe University Prof Guo Ya-li,4离子交换树脂,离子交换树脂的结构；,离子交换树脂的分类；,离子交换树脂的用途；,Honghe University Prof Guo Ya-li,Honghe University Prof Guo Ya-li,