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科目:《高分子工艺学》教师：杨春林单位：安徽省化工学校时间：2015年5月内容1.高分子材料的重要性3.高分子的基本概念4.高分子材料的分类和命名5.高分子材料的主要特征2.高分子材料的发展历程1.1高分子材料的重要性1）材料——人类社会文明的基石石器时代青铜器时代铁器时代化学品时代电子和微电子时代人类所有的文明进程都是由他们使用的材料来分类的材料金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料1.1高分子材料的重要性2）高分子材料——应用在国民经济和人们生活的方方面面交通（飞机、汽车、轨道交通）•电子电器•建筑•农业•包装•航空航天•医疗用品轻量化、降低能耗电子电器产品建筑材料包装材料航空航天生物医用材料各种功能材料高分子分离膜：海水淡化、反渗透、膜萃取、膜蒸馏等技术领域。各种功能材料发光材料：交通领域通道标识、楼梯标识、标志线；发光涂料、发光壁纸、工艺品、玩具、体育休闲用品各种功能材料导电高分子材料：导电塑料，导电橡胶，导电纤维1.1高分子材料的重要性3）高分子材料发展迅速•高分子材料由于来源丰富、制造方便，品种繁多，用途广泛，因此在材料领域的地位越来越突出，增长最快，如今，产量相当于金属、木材和水泥的总和。世界塑料工业高分子材料的发展趋势高性能化－－高强度、高韧性、高耐温性高功能化－－导电功能、分离功能、隐身功能、能量转换功能复合化精细化智能化：使材料本身具有高级功能高分子材料的发展趋势高分子材料发展中存在的问题：资源问题和环境问题解决的途径：1开发利用生物高分子材料2降低成本，提高性能——新结构设计,新成型方法（微发泡）3回收利用1.3高分子的基本概念1）高分子、单体、低聚物高分子也叫高分子化合物，是指分子量很高并由共价键连接的一类化合物大分子化合物、大分子、高聚物、聚合物；常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万，甚至上百万，范围在104～1061.3高分子的基本概念单体合成聚合物的起始原料称为单体CH2CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHn低聚物分子量介于高分子量（104以上）和低分子量之间的化合物。如异氰酸酯（502胶）、环氧树脂等的预聚体。1.3高分子的基本概念2)主链、侧基、支链高分子可看作由许多重复单元组成的一条长链（高分子链），长链的主干部分称为高分子的主链，与主链原子连接的原子或基团为侧基（取代基），由重复单元组成的分支部分称为高分子的支链。聚丙烯主链支链侧基支链1.3高分子的基本概念3）结构单元、重复单元、单体单元方括号内是构成高分子主链结构的基本单元，称为结构单元，因其重复连接，故又称为重复单元。线型大分子类似一条链子，因此重复单元又可称为链节。PMMA结构单元与其单体MMA相比，除了电子结构有所改变外，原子种类及个数完全相同，这种单元又可称为单体单元。CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCH2CHCH3()n对于加聚反应得到的聚合物，如PP、PE、PS等，结构单元＝重复结构单元＝单体单元H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OHnH2N(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOH(2n-1)H2O+结构单元重复结构单元单体单元对于缩聚反应得到的聚合物，如尼龙、聚酯、聚碳酸酯结构单元结构单元重复单元1.3高分子的基本概念4）聚合度、分子量聚合度（Degreeofpolymerization）：一条高分子链所含有的重复单元的数目称为聚合度（DP）注意：绝大多数聚合物都是由不同链长的大分子链组成的，聚合度和分子量是大小不均一的大分子的统计平均值。1）根据性能和用途分类1.4高分子材料的分类塑料橡胶纤维涂料、黏合剂具有塑性行为的高分子材料，受力时能发生一定形变（包括可逆和永久形变）。塑料根据使用特性塑料通用塑料工程塑料特种工程塑料产量大、用途广、成型性能好、价格便宜，如PE、PP、PS、PVC等具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构材料，如PA、PC、PET、POM、PPO等具有突出的特种性能的塑料，用于航空航天特殊应用领域，如PEI、聚砜、PEEK等有特殊耐热性橡胶具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在很小外力作用下，能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。按原料来源橡胶天然橡胶合成橡胶由三叶橡胶树乳胶中提取而来，主要成分为顺式聚异戊二烯，弹性好，强度高，综合性能好人工合成的橡胶，如异戊胶、顺丁胶、丁苯胶等纤维聚合物经一定的机械加工（牵引、拉伸、定型等）后形成细而柔软的细丝，形成纤维。纤维具有弹性模量大，受力时形变小，强度高等特点。品种：聚酰胺（尼龙），聚酯（涤纶），聚丙烯腈（腈纶）、聚丙烯（丙纶），聚氯乙烯（氯纶）、芳纶等。涂料、黏合剂具有一定的成膜性能附着在基体上，对基体起保护或粘结作用。如丙烯酸酯类、异氰酸酯类等2）按主链结构分类碳链高分子，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯1.4高分子材料的分类CHHCHHCHHCHHCHHCHHCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H特点：具有可塑性好，容易加工成型等优点，但耐热性差，易燃烧，耐老化性差等不足。•杂链高分子分子主链上除具有C原子外，还含有O、S、N等杂原子。如尼龙、聚酯、聚砜特点：主链具有极性，容易吸水，加工前需干燥处理，耐热性好，强度高，做工程塑料用。•元素有机高分子分子主链不含碳原子，由硅、氧、氮、硼等组成，但侧基是有机基团。如硅橡胶特点：既具有无机物的热稳定性，又有有机物的弹塑性；缺点是强度较低。•无机高分子分子主链不含碳原子，侧基也不含碳原子，完全由其它原子组成。特点：这些元素的成键能力较弱，所以该类高分子的分子量较低，且易水解；但具有优异的耐高温性能。聚二硫化硅聚偏磷酸及其盐类重要的碳链聚合物：重要的杂链聚合物：3）根据高分子受热后的形态变化：分为热塑性高分子和热固性高分子热塑性高分子受热后会从固体状态逐步转变为流动状态。这种转变理论上可重复无穷多次。热塑性高分子是可以再生的。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和涤纶树脂等。绝大多数高分子化合物为热塑性高分子。1.4高分子材料的分类热固性高分子受热后先转变为流动状态，进一步加热则转变为固体状态。这种转变是不可逆的。即热固性高分子是不可再生的。如：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。1.4高分子材料的分类1.5高分子材料的命名•习惯命名法•商品命名法•IUPAC命名法1以单体名称为基础，在前面加“聚”字乙烯聚乙烯氯乙烯聚氯乙烯苯乙烯聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯1习惯命名法大多数的通用塑料按这种命名法聚乙烯类塑料•低密度聚乙烯LDPE(高压聚乙烯）•高密度聚乙烯HDPE（低压聚乙烯）•线型低密度聚乙烯LLDPE•超高分子量聚乙烯UHMWPE•茂金属聚乙烯（mPE)2取单体简名，在后面加“树脂”或“橡胶”两字苯酚酚醛树脂尿素丁苯橡胶丁二烯丙烯腈丁腈橡胶＋甲醛＋甲醛尿醛树脂＋苯乙烯丁二烯＋对于热固性树脂和橡胶类高分子材料按这种命名法3以高分子链结构特征命名“聚”+高分子主链结构中的特征功能团：指的是一类高分子，而非单种高分子聚酰胺（尼龙）：聚酯：通常，对工程塑料类采用该种命名法第一个数字表示二元胺的碳原子数第二个数字表示二元酸的碳原子数只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数尼龙后坠数字尼龙66己二胺己二酸尼龙610己二胺癸二酸尼龙6己内酰胺，或ω－氨基己酸Ⅱ.商品命名法聚酰胺（尼龙）聚酯（涤纶）聚丙烯腈（腈纶）聚丙烯（丙纶）聚氯乙烯（氯纶）聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）1.5高分子材料的命名命名程序：确定重复单元结构排出次级单元（subunit）的次序，两个原则:•对乙烯基聚合物，先写有取代基的部分•连接元素最少的次级单元写在前面给重复单元命名，在前面加“聚”字例子:CHCH2n聚(1－苯基乙烯)Poly(1-phenylethylene)Ⅲ.IUPAC系统命名法分子量高（104～106）－难溶，粘度高，无气态，力学强度高，高弹性等1.6高分子化合物的特征低分子有机化合物高分子化合物天然合成物质名称分子量物质名称分子量物质名称分子量乙醇氯乙烯甘油葡萄糖蔗糖46.0562.592.05198.04342.12淀粉果胶乳酪丝蛋白天然纤维素1～8×1042.7×1041.5～37.5×10415×104200×104涤纶树脂聚氯乙烯聚乙烯晴纶有机玻璃1.5～2.5×1042～16×1042～20×1046～50×1045～14×104•分子量具有多分散性－用平均分子量及分子量分布表示。分子量分布影响材料的拉伸强度，冲击强度，熔体弹性，熔体粘度，耐低温脆性，耐应力开裂性等。高分子结构多分散性聚乙烯：低压聚乙烯，高压聚乙烯，线型低密度聚乙烯，超高分子量聚乙烯，交联聚乙烯1.6高分子化合物的特征高压聚乙烯低压聚乙烯交联聚乙烯密度0.91～0.940.95～0.970.95～1.4结晶度（％）（X射线衍射法测定）60～7095－熔点（℃）105135－拉伸强度（MPa）7～1521～37100～21最高使用温度（℃）80～100120135聚乙烯的性能比较小结1.高分子材料的重要性3.高分子基本概念、分类和命名4.高分子材料的基本特征2.高分子材料科学的发展