化學(xué)有機(jī)高分子材料課件

10.3有機(jī)高分子材料

本節(jié)主要內(nèi)容

1.高分子基本概念2.高分子化合物的結(jié)構(gòu)3.高分子化合物的性能

10.3.1高分子化合物概述（1）基本概念高分子化合物——相對分子量特別大的一類化合物，簡稱高分子或聚合物簡寫：—CH2—CH—nCl鏈節(jié)——重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元聚合度——鏈節(jié)的數(shù)目單體——合成高分子所用的低分子原料組成：聚氯乙烯nCH2=CH→···—CH2—CH—CH2—CH—CH2—CH—···ClClClCl

低分子化合物高分子化合物原子數(shù)目：幾個(gè)~幾十個(gè)幾千~幾萬或幾十萬相對分子質(zhì)量：＜1000104~106分子大?。狠^小很大，長度102~104nm高分子的相對分子量

Mr=n×mn——聚合度m——鏈節(jié)的分子量例：聚氯乙烯m=62當(dāng)n=2500則Mr=2500×62=1550001）高分子的相對分子質(zhì)量——指平均相對分子質(zhì)量如：聚苯乙烯相對分子質(zhì)量：10~30萬氯丁橡膠相對分子質(zhì)量：10~12萬2）聚合物的強(qiáng)度及加工性能與其相對分子質(zhì)量密切相關(guān)。2）聚合物的命名聚合物有系統(tǒng)命名法和通俗命名法，主要采用通俗命名法。天然高分子，一般按來源和性質(zhì)有專有名詞。如纖維素、蛋白質(zhì)等。合成高分子，是在單體名稱前冠以“聚”字。由兩種單體縮聚而成的聚合物，如果結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜或不太明確，往往在單體名稱后加上“樹脂”二字來命名。聚合物的通俗名稱、商品名稱及簡寫代號通俗名稱商品名稱簡寫代號聚氯乙烯氯綸PVC聚丙烯丙綸PP丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS樹脂ABS聚對苯二甲酸乙二酯滌綸PET聚甲基丙烯酸甲酯有機(jī)玻璃PMMA聚苯乙烯聚苯乙烯PS10.3.2高分子化合物的結(jié)構(gòu)長鏈型：支鏈型：（1）高分子鏈的結(jié)構(gòu)許多鏈節(jié)相互連成一個(gè)很長的分子鏈。特點(diǎn)：1）分子鏈柔順，易卷曲。2）彈性好，塑性好，硬度、脆性較小。3）具有溶、熔性，易于加工。如：合成纖維、聚乙烯、聚丙烯、聚酯等。

（2）高分子鏈的柔順性高分子鏈的柔順性——高分子鏈中各單鍵自由旋轉(zhuǎn),使高分子鏈具有強(qiáng)烈卷曲的傾向的特性。內(nèi)旋轉(zhuǎn)示意圖

影響高分子鏈柔順性的因素：1）與鏈段長短有關(guān)鏈段——具有獨(dú)立運(yùn)動能力的鏈的最小部分。鏈段短，高分子鏈的柔順性大；鏈段長，高分子鏈的柔順性差。2）與鏈的結(jié)構(gòu)有關(guān)

高分子鏈的結(jié)構(gòu)對高分子鏈柔順性的影響

1）主鏈結(jié)構(gòu)的影響主鏈全部由單鍵組成，柔順性好。如：—Si—O—Si—O—＞—C—O—C—O—＞—C—C—C—C—主鏈中含有孤立雙鍵時(shí)，分子鏈的柔順性大，比不含雙鍵時(shí)更好。

例：聚異戊二烯橡

—CH2—CH—│nCH3

CH3│—CH2—C=C—CH2—│Hn＞孤立雙鍵—CH=CH—CH=CH—CH=CH—共軛雙鍵—CH=CH—CH2—CH=CH—CH2—2）側(cè)基性質(zhì)對高分子鏈柔順性的影響側(cè)基極性的影響

—CH2—CH2—n—CH2—CH—

Cln—CH2—CH—

CN

n＞＞側(cè)基大小的影響—CH2—CH—

n側(cè)基對稱性的影響—CH2—CH—

CH3

n—CH2—C——

CH3

nCH3＞晶區(qū)結(jié)構(gòu)模型同一種高分子化合物可以兼有晶態(tài)和非晶體兩種結(jié)構(gòu)。根據(jù)晶區(qū)結(jié)構(gòu)模型，在結(jié)晶高分子中存在著若干所謂晶區(qū)，在晶區(qū)中間還存在所謂非晶區(qū)。在晶區(qū)，分子鏈有規(guī)則而緊密地排列，非晶區(qū)，分子鏈蜷曲和無規(guī)則的堆砌。（3）高分子化合物的力學(xué)狀態(tài)1）結(jié)晶度——高分子中，晶區(qū)部分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常，結(jié)晶高分子的結(jié)晶度只有50%~80%2）溫度—形變曲線玻璃態(tài)：

整個(gè)高分子鏈和鏈段均被凍結(jié)。形變很小——普彈形變。高彈態(tài)：

整個(gè)高分子鏈不能移動，但鏈段可以自由轉(zhuǎn)動。形變很大——高彈性變。粘流態(tài)：

鏈段和整個(gè)高分子鏈均可以移動。流動形變是不可逆——粘流形變。10.3.3高分子化合物的性能

2）結(jié)晶度的影響

在結(jié)晶區(qū)內(nèi)分子鏈排列緊密有序，可使分子鏈之間的作用力增大，機(jī)械強(qiáng)度也隨之增高。

3）極性的影響

高聚物分子鏈中含有極性基團(tuán)或鏈間能形成氫鍵時(shí)，都可因增加分子鏈之間的作用力而提高其機(jī)械強(qiáng)度。4）主鏈結(jié)構(gòu)的影響主鏈含苯環(huán)等的高聚物，其強(qiáng)度和剛性比含脂肪族主鏈的高聚物的要高。

（1）機(jī)械性能1）相對分子質(zhì)量的影響

高聚物的平均相對分子質(zhì)量(或平均聚合度)的增大，有利于增加分子鏈間的作用力，可使拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度等有所提高。但當(dāng)相對分子質(zhì)量超過一定的數(shù)值后，不但拉伸強(qiáng)度變化不大，而且會使Tf升高而不利于加工。（2）電學(xué)性能1）非極性高分子（鏈節(jié)結(jié)構(gòu)對稱的高分子）

對直流電和交流電的絕緣性能均很好。例：聚四氟乙烯中，C－F鍵雖有相當(dāng)大的極性，但由于整個(gè)鏈節(jié)結(jié)構(gòu)的對稱，使鍵的極性相互抵消，所以聚四氟乙烯是非極性高聚物，可用作高頻率的電絕緣材料(電介質(zhì))。——CF2—CF2—n—2）極性高分子（鏈節(jié)結(jié)構(gòu)不對稱的高分子）

對直流電是絕緣的，但對交流電而言，極性高聚物由于極性基團(tuán)或極性鏈節(jié)會隨著交變電場的方向發(fā)生周期性的取向，具有一定的導(dǎo)電性。例：聚氯乙烯—CH2—CH—

Cl

n3）含共軛雙鍵的高分子

例：聚乙炔—CH=CH—CH=CH—CH=CH—n

（3）高分子化合物的老化與防老老化——是指高聚物及其材料在加工、貯存和使用過程中，長期受化學(xué)和物理(熱、光、電、機(jī)械等