化學(xué)建材市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、“化學(xué)建材”新材料共同特點(diǎn)：第一，構(gòu)成上以有機(jī)高分子材料為主；第二，都是化工合成產(chǎn)品；第三，構(gòu)成直接使用材料物理形態(tài)主體；第四，這些材料構(gòu)成建筑物某一部分。三類(lèi)主要化學(xué)建材產(chǎn)品 塑料管道、塑料門(mén)窗、新型防水材料。同時(shí)帶動(dòng)了建筑涂料、建筑膠粘劑、保溫隔熱材料、裝飾裝修材料等產(chǎn)品快速發(fā)展。 第1頁(yè)第1頁(yè)化學(xué)建材成為繼鋼材、水泥、木材之后我國(guó)第四大類(lèi)建筑材料。 能夠替換木材、粘土等珍貴天然資源；能耗低，通常每生產(chǎn)1t 材料能耗，塑料、鋼材、鋁材百分比為1 : 4.5 : 8 ?；瘜W(xué)建材隔熱保溫性能優(yōu)?；瘜W(xué)建材在防腐、裝飾效果以及使用壽命方面(塑料管可使用50 年，而鑄鐵管只有10)更是含有無(wú)可比擬優(yōu)

2、越特性。 環(huán)境保護(hù)節(jié)能型建筑材料 第2頁(yè)第2頁(yè)主要講授內(nèi)容高分子化合物及化學(xué)建材助劑混凝土外加劑建筑塑料防水密封材料建筑涂料建筑膠黏劑建筑保溫隔熱與吸聲材料4466444第3頁(yè)第3頁(yè) 首先從高分子化學(xué)與物理角度上簡(jiǎn)介高分子化合物相關(guān)概念、合成辦法和改性路徑，這是化學(xué)建材生產(chǎn)和應(yīng)用主要化學(xué)基礎(chǔ)。第4頁(yè)第4頁(yè) 第一章高分子化合物 一、高分子化合物基本特性 高分子化合物是指相對(duì)分子量、分子長(zhǎng)度達(dá)到一定程度化合物。典型高分子化合物分子量為104106或以上，構(gòu)成份子原子數(shù)可達(dá)103105或以上。引起物質(zhì)性能改變（質(zhì)變），尤其是機(jī)械性能明顯提升，為構(gòu)成高分子材料奠定了材質(zhì)上基礎(chǔ)。第5頁(yè)第5頁(yè)低分子化合物

3、相對(duì)分子量有一個(gè)固定值；高分子化合物相對(duì)分子量普通是指其平均相對(duì)分子量高分子化合物相對(duì)分子量與低分子化合物相對(duì)分子量區(qū)別為什么？高分子是不同聚合度同系物組成（混合物）表示方式？聚合度分子量分散性指數(shù)或分散度聚合度分散性（重均/數(shù)均） 第6頁(yè)第6頁(yè)二、高分子化合物基本結(jié)構(gòu)層次以上與低分子化合物共有化合物結(jié)構(gòu)決定性能 ，對(duì)于高分子來(lái)講，它結(jié)構(gòu)分為三個(gè)層次：第7頁(yè)第7頁(yè)線型、支鏈型聚合物 、交聯(lián)型 三 高分子化合物結(jié)構(gòu)形態(tài) 熱塑性聚合物 ：溶解、熔融熱固性聚合物：溶脹、不熔融結(jié)構(gòu)- 性能第8頁(yè)第8頁(yè)四、高分子化合物合成辦法按合成機(jī)理分類(lèi)：鏈鎖聚合和逐步聚合按產(chǎn)物構(gòu)成和結(jié)構(gòu)改變分類(lèi)：加聚與縮聚1.連鎖

4、聚合特點(diǎn)：連鎖性；鏈引起、鏈增長(zhǎng)、鏈終止等幾步基元反應(yīng)。普通在反應(yīng)過(guò)程中生成活性鏈自由基或陰、陽(yáng)離子、配位離子。連鎖聚合包括自由基聚合、離子聚合、配位聚合、（開(kāi)環(huán)聚合）。（分子量、聚合動(dòng)力學(xué)）第9頁(yè)第9頁(yè)連鎖聚合實(shí)施方法：按聚合反應(yīng)產(chǎn)物相不同，通?？煞譃闅庀?，液相和固相聚合，其中液相聚合反應(yīng)應(yīng)用最廣。液相聚合按其反應(yīng)介質(zhì)和條件不同又可分為本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合四種形式。本體聚合，懸浮聚合，溶液聚合，乳液聚合（配方成份、聚合場(chǎng)合、聚合機(jī)理、優(yōu)缺點(diǎn)）。第10頁(yè)第10頁(yè)（1）本體聚合定義：?jiǎn)误w在不加或加入少許引起劑，或在光、熱、輻射條件下聚合，稱(chēng)本體聚合，亦稱(chēng)塊狀聚合。 本體聚合特點(diǎn)

5、是：反應(yīng)速率及產(chǎn)物分子量隨轉(zhuǎn)化率提升而增大；聚合過(guò)程中存在自動(dòng)加速效應(yīng)。本體聚合實(shí)行辦法首先要考慮反應(yīng)熱排除問(wèn)題。本體聚合辦法長(zhǎng)處：生產(chǎn)設(shè)備少、工序簡(jiǎn)樸、產(chǎn)品純度高。本體聚合辦法缺點(diǎn)：是反應(yīng)熱導(dǎo)出困難，致使反應(yīng)溫度不均勻。也許造成產(chǎn)物分子量分布較寬、產(chǎn)品有氣泡、易老化、變色等問(wèn)題。 第11頁(yè)第11頁(yè)（2）懸浮聚合 懸浮聚會(huì)是利用強(qiáng)力攪拌，使單體（分散相）呈細(xì)液滴狀態(tài)分散于另一個(gè)物質(zhì)（分散介質(zhì)）中。 單體引起劑分散介質(zhì)（水）懸浮劑 聚合物 球狀聚合：聚合過(guò)程中，單體與聚合物相溶，則可得到透明小珠。 St、MMA顆粒狀聚合：若單體與聚合物不相溶，形成不透明顆粒；如氯乙烯、四氟乙烯等聚合。 特點(diǎn)：懸

6、浮聚合聚合熱可借分散介質(zhì)（水）排除，溫度易于控制，工藝簡(jiǎn)樸，產(chǎn)物后處理也比較以便。 第12頁(yè)第12頁(yè)（3）乳液聚合 它是在乳化劑及攪拌條件下，將單體分散于介質(zhì)中而成乳液，然后進(jìn)行聚合。 單體 + 引起劑 + 乳化劑 +介質(zhì)（ 水） 聚合物 乳液聚合長(zhǎng)處是：通常以水為介質(zhì)、價(jià)廉、安全，聚合速率高、分子量高，便于直接使用膠乳場(chǎng)合。 缺點(diǎn)是；當(dāng)聚合為了得到固體聚合物時(shí)，需破乳、洗滌、脫水、 干燥等一系列后處理工序，而產(chǎn)品乳化劑也難以除凈。 第13頁(yè)第13頁(yè)粒徑：乳液普通粒徑為0.050.15um，常在1um以?xún)?nèi)，比懸浮聚合粒徑0.052mm 小得多。引起劑：懸浮聚合多用油溶性引起劑，而乳液聚合則用水

7、溶性引起劑。分子量：在乳液 聚合中，長(zhǎng)鏈自由基很難彼此相遇，因此壽命較長(zhǎng)，終止速率小，聚合速率大分子量高。而本體、懸浮和溶液聚合提升速率一切原因，往往會(huì)使分子量減少。 乳液聚合與懸浮聚合區(qū)別？第14頁(yè)第14頁(yè)（4）溶液聚合單體在溶液中聚會(huì)辦法叫作溶液聚合。 單體 引起劑 十溶劑（包括水） 聚合物均相溶液聚合：?jiǎn)误w和聚合物都溶于溶劑 非均相溶液聚合 ：?jiǎn)误w溶于溶劑而聚合物不溶，故又稱(chēng)沉淀聚合。 特點(diǎn)：溶液聚會(huì)粘度低，傳熱易控制，引起劑分散均勻，引起效率高。 缺點(diǎn)：由于聚會(huì)單體濃度低，因而生產(chǎn)效率不高，易產(chǎn)生向溶劑轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使分子量減少。另外，溶劑有些需要回收、分離，因此在應(yīng)用上受到一定限制。 第

8、15頁(yè)第15頁(yè)2、逐步聚合特點(diǎn)：逐步形成形成大分子，可分為逐步縮聚和逐步加聚兩大類(lèi) 。（分子量，轉(zhuǎn)化率）逐步縮聚反應(yīng)是指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上它能團(tuán)同種或不同種低分子物（單體），經(jīng)多次重復(fù)地進(jìn)行縮合而形成聚合反應(yīng)。同時(shí)有低分子物析出。 第16頁(yè)第16頁(yè)逐步加聚反應(yīng)：系指單體分子官能團(tuán)之間，逐步地互相發(fā)生加成作用，形成聚合物，而無(wú)小分子物析出。 第17頁(yè)第17頁(yè)逐步縮合反應(yīng)實(shí)行辦法 （1）熔融縮聚法 聚合反應(yīng)在單體和聚合物熔點(diǎn)以上進(jìn)行，故稱(chēng)熔融縮聚，比如：合成滌綸、酯互換法制備聚酯和聚酰胺等生產(chǎn)多用此法。 該法長(zhǎng)處是反應(yīng)物濃度高，聚合物產(chǎn)量、質(zhì)量普通較好，設(shè)備簡(jiǎn)樸，投資較少。（2）溶液縮聚法 單體加

9、適當(dāng)催化劑于溶劑中（包括水）進(jìn)行縮聚，稱(chēng)溶液縮聚。單體活性要高。 本法生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)樸，與熔融法相比，設(shè)備利用率低。另外，還涉及到溶劑回收問(wèn)題。在聚砜、聚苯醚合成和尼龍一66合成前期多采用此法。第18頁(yè)第18頁(yè)（3）界面縮聚法 將兩種單體，分別溶于兩種不相溶溶劑中，反應(yīng)在界面上進(jìn)行。此法是非均相體系， （4）固相縮聚法 固相縮聚法是指單體在固態(tài)下進(jìn)行縮聚。固相反應(yīng)溫度比熔融縮聚要低，反應(yīng)緩慢，反應(yīng)速率隨溫度升高而增大 第19頁(yè)第19頁(yè)自由基聚合線型縮聚可明顯地分成往引起，增長(zhǎng)，終止等基元反應(yīng)，引起速率最慢，控制總反應(yīng)速率無(wú)明顯或無(wú)所謂鏈引起，增長(zhǎng)和終止，各步反應(yīng)速率常數(shù)和活化能基本相同存在活性中心

10、，能快速與單體加成，使鍵增長(zhǎng)，從單體引起到形成高聚物時(shí)間極短，普通不斷留在中檔聚合度階段。無(wú)活性中心，聚合一開(kāi)始，單體幾乎所有縮聚成低聚物，體系內(nèi)組分間都可進(jìn)行反應(yīng)，使分子量逐步增大，反應(yīng)可暫停在某一聚合度階段。聚合過(guò)程中單體減少，聚合物轉(zhuǎn)化率相應(yīng)增長(zhǎng)開(kāi)始單體幾乎100轉(zhuǎn)化為低聚物，過(guò)程中轉(zhuǎn)化率改變小，反應(yīng)程度逐步增長(zhǎng)延長(zhǎng)時(shí)間主要是提升轉(zhuǎn)化率，對(duì)分子量影響較小延長(zhǎng)時(shí)間主要是提升分子量，而轉(zhuǎn)化率改變較小反應(yīng)體系構(gòu)成僅有單體和高聚物及微量活性種任何階段都是由聚合度不等同系物構(gòu)成阻聚劑可毀滅活性中心，使聚合終止有平衡移動(dòng)限制，單體百分比不妥，溫度過(guò)低等，可使縮聚反應(yīng)暫停，當(dāng)這類(lèi)原因消除后，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)

11、行。第20頁(yè)第20頁(yè)五、高分子化合物改性路徑 高分子化合物是高分子材料基礎(chǔ) ，決定了材料性能； 高分子化合物改性為新型材料開(kāi)發(fā)開(kāi)擴(kuò)思緒。 1、共聚改性 共聚合研究在理論和實(shí)踐中都含有主要意義 無(wú)規(guī)共聚物、交替共聚物 、嵌段共聚物 、接枝共聚物 第21頁(yè)第21頁(yè)主單體第二單體改性與用途乙烯乙烯異丁烯丁二烯丁二烯苯乙烯氯乙烯四氟乙烯MMA丙烯腈馬來(lái)酸酐醋酸乙烯酯丙烯異戊二烯苯乙烯丙烯腈丙烯腈醋酸乙烯酯全氟丙烯苯乙烯丙烯酸甲酯衣康酸醋酸乙烯酯或st增長(zhǎng)柔性，軟塑料，作PVC共混料破壞結(jié)晶，增長(zhǎng)柔性和彈性引入雙鍵，可交聯(lián)作丁基橡膠增長(zhǎng)強(qiáng)度，通用SBBR增長(zhǎng)耐油性，作NBR提升抗沖擊性，增韌塑料增長(zhǎng)塑性

12、和溶解能力，作塑料、涂料破壞結(jié)構(gòu)規(guī)整性，增長(zhǎng)柔性，作特種塑料改進(jìn)流動(dòng)性、加工性，用作塑料改進(jìn)柔性和染色性，合成纖維改進(jìn)聚合性能，用作分散劑和織物處理劑幾種二元共聚改性情況 第22頁(yè)第22頁(yè)高分子化學(xué)反應(yīng)包括聚合物分子鏈官能團(tuán)反應(yīng)和聚合物在外界一些物理和化學(xué)原因作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。目的：對(duì)既有聚合物進(jìn)行改性，從而得到新型聚合物材料?？芍苽淦贩N繁多嵌段和接枝共聚物，擴(kuò)大聚合物材料使用范圍。研究外界條件對(duì)聚合物影響，延緩高分子材料老化。 2、聚合物化學(xué)反應(yīng)改性 第23頁(yè)第23頁(yè)3、聚合物共混改性 將不同聚合物，加入一些助劑（或不加入），經(jīng)共混后形成性能優(yōu)秀材料，稱(chēng)“合金”材料。 共混改性辦法有物理混合法和化學(xué)混合法，物理混合法有機(jī)械混合、溶