高分子材料PolymerMaterials哈尔滨工业大学高分子材料与工程系本课程的主要内容第1章绪论第2章高分子链的结构第3章高分子的聚集态结构第4章高聚物的分子运动第5章高分子材料的性能第6章高分子材料加工第7章高分子材料的应用教材:高分子概论代丽君张玉军姜华珺主编化学工业出版社考试形式:1.课堂小测验:每次5分三次累计15分2.课后作业:论文15分3.笔试:70分第1章绪论1.1高分子材料与高分子科学1.2高分子基本概念1.3高分子材料的分类1.4高分子的命名高分子材料的应用1)高分子在工业、交通、建筑等方面的应用2)高分子在农业上的应用塑料薄膜育苗,塑料大棚种菜。3)高分子在国防上的应用4)高分子在体育方面的应用Celgard公司锂离子电池隔膜5)高分子材料在电化学中的应用太阳能电池导电高分子材料的应用可反复充电电池CharlesGoodyear(1800-1860)高分子科学发展历史1855年,英国人Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞。1907年,第一种合成高分子树脂-酚醛树脂诞生。Belgium,LeoBaekeland(1863~1944)HermannStaudinger(1881~1965)发表《论聚合》提出了链结构模型1953年诺贝尔奖50年代,Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂,制得高密度PE和有规PP,低级烯烃得到利用。K.Ziegler(1898~1973)G.Natta(1903~1979)1963诺贝尔奖弗洛里(PaulJ.Flory,1910~1985)美国高分子物理化学家。由于在高分子科学领域,尤其在高分子物理性质与结构的研究方面取得巨大成就,1974年荣获瑞典皇家科学院授予的诺贝尔化学奖。1974诺贝尔化学奖Carothers(1896~1937)卡罗瑟斯(WallaceH.Carothers,1896~1937)美国著名化学家。他在缩合聚合领域做了大量开拓性的实践和理论研究工作。麦克迪尔米德AlanG.MacDiarmid(1929~2007)黑格AlanJ.Heeger(1936~)白川英树HidekiShirakawa(1936~)2000诺贝尔奖导电高分子结构单元=重复单元=单体单元-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CH-Cl聚氯乙烯PVC-CH2-CHCH3-CH2-CHCH3-CH2-CHCH3-CH2-CH-CH3聚丙烯PPCl׀CH2=CH聚氯乙烯的单体是氯乙烯聚氯乙烯分子的结构式可简写为:ClCH2CHnNH2-(CH2)6-NH2HOOC-(CH2)4-COOH+结构单元结构单元重复单元-NH-(CH2)6-NH-C-(CH2)4-C-NH-(CH2)6-NH-C-(CH2)4-C-=O=O=O=O1.2高分子基本概念高分子化合物(polymer;macromolecularcompound)又称为聚合物或高聚物。如:聚氯乙烯分子量5~15万聚苯乙烯1~30万纤维素5~40万蛋白质0.5~几百万重复单元单体单体单元结构单元聚合度正确书写大分子结构式的规范1.重复单元写在括号内,右下角n或m表示重复单元数;端基用~,或—代替。2.重复结构单元的分取必须遵守相应的有机化学反应规则。1.3高分子材料的分类1.天然高分子无机高分子有机高分子2.合成高分子(1)按材料性能分类①橡胶:小应力,大应变(可逆)②纤维:大应力,小应变,拉伸强度高③塑料:介于橡胶与纤维之间,没有具体界限④其他:胶粘剂、油漆、功能高分子、无法通过应力、应变分类(2)按主链侧基结构分类①碳链高分子②杂链高分子③元素有机高分子④无机高分子3.根据结构特征命名:聚+新生成特征结构(以新生成的官能团为特征)聚烯烃(PE、PS,PP)聚酰胺:尼龙-66、尼龙-610、-1212、1010、尼龙-6锦纶聚酯:二元酸,二元醇缩合得到1.4高分子的命名*1.根据聚合物来源命名聚+单体名(或假想单体名)举例:PE、PP、PVC、PMMA、PSPVA聚乙烯醇*2.根据重复单元的结构命名举例:尼龙-66聚已二酰己二胺PET聚对苯二甲酸乙二醇酯4.根据商品名(1)后缀:“纶”代表合成纤维:腈纶聚丙烯腈PAN;涤纶:PET;锦纶:尼龙6;聚胺酯:胺纶(2)后缀:“橡胶”合成橡胶两个单体名取一字+橡胶丁苯橡胶:丁(二烯)苯(乙烯)橡胶丁腈橡胶:丁(二烯)(丙烯)腈橡胶乙丙橡胶:乙(烯)丙(烯)橡胶(3)后缀:“树脂”代表塑料类PS环氧树脂①热固性高分子或其原料环氧树脂原料(苯)酚(甲)醛树脂甘油+邻苯二甲酸酐醇酸树脂②PS、PE没有添加剂的聚合物粉料或颗粒(4)直接用商品译名:特氟隆Teflon,聚四氟乙烯尼龙(典型脂肪族的聚酰胺)nylon5.系统命名:克服以上的命名方法:不完善,混乱,例如:聚乙二醇–[CH2CH2O]-聚氧化乙烯。高分子的合成方法1.聚合反应分类根据单体组成结构变化分类(1)加(成)聚(合)反应:单体通过加成的方式得到的,与聚合物结构单元是一样的。加成是由烯类单体得到的,大多为烯类单体。例如:氯乙烯加成聚合为聚氯乙烯(2)缩(合)聚(合)反应:单体通过缩合反应得到。特点①官能团之间反应,②生长大分子,③杂链(由于有小分子生成,结构单元不是单体单元)例如:己二胺与己二酸经缩聚生成尼龙-66的反应存在的问题:反应分类带来困难。例如:尼龙6己内酰胺环状单体开环得到的从结构上看单体单元无小分子脱去,加聚。NH2-(CH2)6-NH2+HOOC-(CH2)4-COOH-[NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO]n-+(2n-1)H2O2.按反应机理和动力学分类:(1)连锁聚合:有活性中心,一旦生成,不断反应,直至活性中心死掉。(2)逐步聚合:不需要活性中心,两个单体之间反应,分子量随官能团之间反应而上升,在反应阶段没有单体。烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合反应。连锁聚合反应需要活性中心,活性中心可以是自由基、阳离子或阴离子,因此可以根据活性中心的不同将连锁聚合反应分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。连锁聚合的特征是整个聚合过程由链引发、链增长、链终止等几步基元反应组成。逐步聚合反应:早期聚合度变化很小,到后期分子量上升很快,在聚合中间无法分离出高聚物,只有到后期才能得到。表1-1逐步聚合反应与连锁聚合反应的比较特性连锁聚合反应逐步聚合反应单体转化率与反应时间的关系聚合物分子量与反应时间的关系附:常见高分子缩写PE:Polyethylene聚乙烯PP:Polypropylene聚丙烯PS:Polystyrene聚苯乙烯PVC:PolyvinylChloride聚氯乙烯PAN:Polyacrylonitrile聚丙烯腈PET:Polyethyleneterephthlate聚对苯二甲酸乙二酯PMMA:Polymethylmethacrylate聚甲基丙烯酸甲酯PB:Polybutadiene聚丁二烯PTFE:Polytetrafluoroethylene聚四氟乙烯(Teflon)ABS:Acrylonitrile-Butadiene-Styrenecopolymer丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物PVDC:PolyvinylideneChloride聚偏二氯乙烯BR:ButadieneRubber顺丁橡胶,丁二烯橡胶EPDR:EthylenePropyleneDieneRubbers三元乙丙橡胶EVA(EVAc):Ethylene-VinylAcetatecopolymer乙烯-乙酸乙烯酯共聚物HIPS:HighImpactPolystyrene高抗冲聚苯乙烯NR:NaturalRubber天然橡胶NBR:Nitrile-ButadieneRubbers丁腈橡胶PIP:Polyisoprene聚异戊二烯
本文标题:表面涂层
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