高分子材料概論-1課件

第2章高分子材料的制備反應(yīng)2.3

逐步聚合反應(yīng)第2章高分子材料的制備反應(yīng)2.1高分子與高分子材料基本概念命名分類組成和成型加工聚合反應(yīng)2.2連鎖聚合反應(yīng)自由基聚合反應(yīng)自由基共聚合反應(yīng)離子型聚合定向聚合聚合實(shí)施方法縮聚反應(yīng)逐步加聚反應(yīng)高分子2.1高分子與高分子材料2.1.1

基本概念由許多結(jié)構(gòu)相同的或不同的、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)單元通過共價(jià)鍵重復(fù)連接而成的相對(duì)分子質(zhì)量很大的化合物?C、由相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)重復(fù)多次而成～～

CH2━CH━CH2━CH━CH2━CH～～

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ClClClB、共價(jià)鍵連接聚氯乙烯例結(jié)構(gòu)單元（重復(fù)單元、鏈節(jié)）在大分子鏈中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán)，聚合物中化學(xué)組成相同的最小單元。聚氯乙烯分子結(jié)構(gòu)表達(dá)式CH2=CH

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Cl單體(Monomer)能夠形成結(jié)構(gòu)單元的小分子所組成的化合物，是合成聚合物的起始原料結(jié)構(gòu)單元(Structureunit)在大分子鏈中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán)，聚合物中化學(xué)組成相同的最小單元。n表示重復(fù)單元數(shù)也稱為鏈節(jié)數(shù),在此等于聚合度，聚合度是衡量高分子大小的一個(gè)指標(biāo)。聚合物高聚物：組成該大分子的重復(fù)單元數(shù)很多，增減幾個(gè)單元并不影響其物理性質(zhì)。低聚物：組成該種大分子的重復(fù)單元數(shù)較少，增減幾個(gè)單元對(duì)聚合物的物理性質(zhì)有明顯的影響。高分子化合物聚合物=？共聚物由兩種或兩種以上單體共聚而成的聚合物結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)結(jié)構(gòu)單元合成尼龍-66：兩種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。這種結(jié)構(gòu)單元不宜稱作單體單元縮聚物衡量高分子大小的一個(gè)指標(biāo)。有兩種表示法：以大分子鏈中的結(jié)構(gòu)單元總數(shù)表示，記作以大分子鏈中的重復(fù)單元數(shù)目表示，記作聚合度（Degreeofpolymerization）化學(xué)名稱2.1.2

命名保護(hù)商品名（或?qū)＠虡?biāo)名稱）習(xí)慣名稱－沿用已久的習(xí)慣叫法化學(xué)名稱根據(jù)大分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)而確定的名稱。以單體或假想單體名稱為基礎(chǔ)，前面冠以“聚”字。重要的雜鏈聚合物，采用化學(xué)分類名稱，以該類材料中所有品種所共有的特征化學(xué)單元為基礎(chǔ)。環(huán)氧樹脂聚酯聚酰胺保護(hù)商品名（或?qū)＠虡?biāo)名稱）習(xí)慣名稱－沿用已久的習(xí)慣叫法材料制造商命名，突出所指的是商品或品種，很少是純聚合物，常常是指某個(gè)基本聚合物或添加劑的配方。聚酰胺類—尼龍聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯—滌綸聚丙烯腈—腈綸2.1.3

分類可根據(jù)來源、性能、結(jié)構(gòu)、用途等不同角度進(jìn)行分類(1)按大分子主鏈結(jié)構(gòu)分類碳鏈高分子雜鏈高分子元素有機(jī)高分子大分子主鏈完全由碳原子構(gòu)成。絕大部分烯類和二烯類聚合物都屬于這一類。常見的有聚氯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈等。大分子主鏈中除碳原子外，還有氧、氮、硫等雜原子。常見的有聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、聚硫橡膠等。大分子主鏈中沒有碳原子，主要由硅、硼、鋁、氧、氮、硫、磷等原子組成，但側(cè)基卻由有機(jī)基團(tuán)如甲基、乙基、芳基等組成。典型的例子是有機(jī)硅橡膠。(2)按性能和用途分類可將聚合物分成橡膠、纖維、塑料、粘合劑、涂料、功能高分子等不同類別。這實(shí)際上是高分子材料的一種分類，并非聚合物的合理分類，同一種聚合物，根據(jù)不同的配方和加工條件往往既可用作這種材料也可用作那種材料。如聚氯乙烯，氯綸、尼龍、滌綸。2.1.4高分子材料的組成和成型加工高分子材料(聚合物材料)塑料：增塑劑、穩(wěn)定劑、填料、增強(qiáng)劑、增韌劑等。橡膠：硫化劑、促進(jìn)劑、防老劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、填料等。涂料：顏料、催干劑、增塑劑、潤(rùn)濕劑、懸浮劑等。以聚合物為基體組分，一般還加入各種添加劑。要全面了解一種高分子材料，不但需要研究其基礎(chǔ)組份聚合物，尚須了解其他組分的性能和作用。2.1.5聚合反應(yīng)

根據(jù)聚合物和單體元素組成和結(jié)構(gòu)的變化由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)。加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)元素組成與單體相同，加聚物分子量是單體分子量與聚合度的乘積。除形成聚合物外，還有低分子副產(chǎn)物形成聚合反應(yīng)根據(jù)反應(yīng)機(jī)理逐步聚合反應(yīng)過程為相繼的基元反應(yīng)：

鏈引發(fā)，鏈增長(zhǎng)，鏈終止。大分子瞬時(shí)形成，體系始終由單體和聚合物組成聚合物分子量與反應(yīng)時(shí)間幾乎無關(guān)，轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。反應(yīng)逐步進(jìn)行分子量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，單體很快轉(zhuǎn)化為低聚物，轉(zhuǎn)化率在很短的時(shí)間就較高連鎖聚合根據(jù)鏈增長(zhǎng)活性中心R*分類：自由基聚合、陽(yáng)離子聚合和陰離子聚合異裂：R:R均裂：R:R2R?R1++R2-化合物價(jià)鍵斷裂方式2.2連鎖聚合反應(yīng)烯類單體對(duì)不同的連鎖聚合機(jī)理有一定的選擇性，這主要是由取代基的電子效應(yīng)和空間位阻效應(yīng)所決定的陽(yáng)離子聚合

帶有推電子基團(tuán)的單體陰離子聚合帶有吸電子基團(tuán)的單體自由基聚合類似陰離子聚合，有吸電子基團(tuán)存在時(shí)，碳碳雙鍵上π電子云密度降低，易與含有獨(dú)電子的自由基結(jié)合。帶有共軛體系的烯類，π電子流動(dòng)性大，易誘導(dǎo)極化，可按三種機(jī)理進(jìn)行聚合。CH2=CHX中X電負(fù)性次序和聚合的關(guān)系：位阻效應(yīng)

CH2=CHX對(duì)于單取代的烯類單體，即使取代基體積較大，也不妨礙聚合。CH2=CXY對(duì)于1,1雙取代單體，一般都能按相應(yīng)的機(jī)理聚合，結(jié)構(gòu)越不對(duì)稱，極化程度增加，更易聚合。三取代和四取代乙烯一般都不能聚合，氟代乙烯可以聚合XCH=CHY1,2雙取代的烯類單體因結(jié)構(gòu)對(duì)稱，極化程度低，加上位阻效應(yīng)，一