高分子物理化学全套课件

1、主要内容主要内容1.2 1.2 高分子科学的重要高分子科学的重要1.1 1.1 高分子科学的历史与现状高分子科学的历史与现状1.3 1.3 高分子科学的基本概念高分子科学的基本概念1.4 1.4 相对分子质量和相对分子质量分布相对分子质量和相对分子质量分布1.5 1.5 高分子结构的一般特点高分子结构的一般特点1.6 1.6 高分子性质的一般特点高分子性质的一般特点1.1.4 4 分子量和分子量分布分子量和分子量分布一、概述一、概述二、分子量计算二、分子量计算三、讨论三、讨论 平均每平均每5min，合成一个新的化合物，合成一个新的化合物; 统计发现统计发现: 其实大多数化合物的分子量都集中在其

2、实大多数化合物的分子量都集中在130附近。附近。500以上的非常少。以上的非常少。一、概述一、概述化合物的分子量化合物的分子量化合物数目化合物数目1301、高分子具有独特性质的根源、高分子具有独特性质的根源分子量大分子量大或高分子的性质与分子量关系密切或高分子的性质与分子量关系密切高分子的分子量通常在高分子的分子量通常在1万以上。万以上。高分子之所以具有许多独特的性质，高分子之所以具有许多独特的性质，最重要的最重要的原因是分子量大原因是分子量大。H(CH2)nH的分子量与性质的分子量与性质2、高分子（聚合物）最基本特征、高分子（聚合物）最基本特征分子量大分子量大纤维纤维分子量分子量/万万塑料塑

3、料分子量分子量/万万橡胶橡胶分子量分子量/万万涤纶涤纶1.82.3HDPE6 30天然橡胶天然橡胶2040尼龙尼龙-661.21.8PVC515丁苯橡胶丁苯橡胶1520维尼纶维尼纶67.5PS1030顺丁橡胶顺丁橡胶2530纤维素纤维素50100PC26氯丁橡胶氯丁橡胶1012常用聚合物的分子量常用聚合物的分子量较大较大中等中等较小较小2、聚合物的分子量是机械强度的决定因素、聚合物的分子量是机械强度的决定因素A点点最低聚合度最低聚合度，低于此值时，聚合物完全没有强度，一般在低于此值时，聚合物完全没有强度，一般在40以上。以上。当超过此值时，强度急剧上升，达到临界点当超过此值时，强度急剧上升，达

4、到临界点B后，强度上升后，强度上升又变缓慢。又变缓慢。B B点点临界聚合度临界聚合度，一般约在，一般约在200200以上。以上。 u在满足材料的机械性能的前提下，高分子的分子量在满足材料的机械性能的前提下，高分子的分子量应尽可能小一些，以有利于材料的加工。应尽可能小一些，以有利于材料的加工。u分子量提高，有利于材料的分子量提高，有利于材料的机械性能机械性能提高。但过高提高。但过高的分子量会导致材料熔融时的的分子量会导致材料熔融时的粘度粘度较大，不利于材较大，不利于材料的加工。料的加工。 如果每个聚乙烯分子含有如果每个聚乙烯分子含有10001000个乙烯单体个乙烯单体单元，问该聚合物的分子量是多

5、少？单元，问该聚合物的分子量是多少？28 5654107 . 3100100100101001010010100 vM1000 = 28 000但有一些同学会给出但有一些同学会给出2828的答案。的答案。四四种种不不同同的的平平均均分分子子量量（1 1）数均分子量）数均分子量（3 3）Z Z均分子量均分子量（4 4）粘均分子量）粘均分子量（2 2）重均分子量）重均分子量例如体系中分子量为例如体系中分子量为M1，M2，M3，Mn同系物同系物的分子数为的分子数为N1，N2，N3，Nn， 重量分别是重量分别是W1，W2，W3 WniiinnnnNMNNNNNMNMNMNMNM321332211（1）

6、数均分子量）数均分子量（3 3）Z Z均分子量以均分子量以NiMi2为统计单元为统计单元，23iiiizMNMNM （2）重均分子量）重均分子量iiinnnwWMWWWWWMWMWMWMWM321332211iiiWN M2iiwiiN MWN M（4）粘均分子量：）粘均分子量： 11iiiiwMNMNMv是是Mark公式的常数，公式的常数， 0.50.9wMMviscosity3q2q1q1qqiiiinMMnMZwnMMM非常容易非常容易记忆的记忆的关系关系!010iiiiiiiinMnMnMmMmM1201iiiiiiiiwMnMnMmMmM232iiiiiiiizMnMnMmMmM 记

7、忆记忆 方法方法三、讨论三、讨论2 2、分子量分布（数值的表示）、分子量分布（数值的表示）4 4、控制聚合物性能的重要指标：、控制聚合物性能的重要指标：iiinnnnNMNNNNNMNMNMNMNM321332211数均分子量数均分子量重均分子量重均分子量iiinnnwWMWWWWWMWMWMWMWM321332211例如：有一个水果摊卖梨和苹果两种水果，梨例如：有一个水果摊卖梨和苹果两种水果，梨1 1元一个，苹元一个，苹果果2 2元一个，梨有元一个，梨有300300个，苹果有个，苹果有100100个，问平均每个水果多个，问平均每个水果多少钱？少钱？5654262524101 . 910100

8、1010010100)10(100)10(100)10(100wM5262524363534109 . 9)10(100)10(100)10(100)10(100)10(100)10(100zM55 . 01654)15 . 0(6)15 . 0(5)15 . 0(4107 . 8101001010010100)10(100)10(100)10(100vM例设：一种高聚物有例设：一种高聚物有300300个大分子，其中个大分子，其中100100个的分子量个的分子量为为10104 4，100100个的分子量为个的分子量为10105 5，100100个的分子量为个的分子量为10106 6，计，计算各

9、种平均分子量如下：算各种平均分子量如下：5654107 . 3100100100101001010010100vMn已知各级分子的数量（分子数或摩尔数）已知各级分子的数量（分子数或摩尔数） 一个聚合物样品由分子量为一个聚合物样品由分子量为1 1万、万、3 3万和万和1010万三种单分散组万三种单分散组分组成，每种组分的质量相等。求数均分子量和重均分子分组成，每种组分的质量相等。求数均分子量和重均分子量。量。解：解：实例实例2 22iiiiiiwiiiiiiin MwMMW Mn MwiiinnnnNMNNNNNMNMNMNMNM321332211iiiMNW1iiiiiiiiwwWMMnMwM

10、2. 104 g/mol (Da, 道尔顿道尔顿)4.7104 g/mol (Da, 道尔顿道尔顿)已知各级分子的质量已知各级分子的质量可见，可见，nMvMwMzM 低分子量部分对数均分子量影响较大低分子量部分对数均分子量影响较大。 高分子量部分对重均分子量影响较大。高分子量部分对重均分子量影响较大。 多分散性可以用多分散性可以用多分散性系数多分散性系数d d 来定量地来定量地表征，当分子量完全均一时表征，当分子量完全均一时d=1d=1，分子量分布越分子量分布越宽，宽，d d值越大。值越大。nwMMd 2、分子量分布（数值的表示）、分子量分布（数值的表示） 蛋白质、蛋白质、DNADNA（但纤维

11、素等多糖则不是！）（但纤维素等多糖则不是！）单分散单分散性聚合物：性聚合物：d=d=1 1； 阴离子聚合的聚苯乙烯：阴离子聚合的聚苯乙烯：d d值为值为1.021.021.201.20，可作，可作标样；标样； 常见聚合物常见聚合物d d值：值：2 25050 缩聚物（如聚酯、聚酰胺等）：缩聚物（如聚酯、聚酰胺等）：d d值值较小较小； 加聚物（如聚丙烯腈、聚氯乙烯等）：加聚物（如聚丙烯腈、聚氯乙烯等）：d d值值较大较大；nwMMd 分子量分布（图形的表示）分子量分布（图形的表示）乙烯的分子量是多少？乙烯的分子量是多少？ 答：答：28 da (g/mol)聚乙烯的分子量是多少？聚乙烯的分子量是

12、多少？ 答：答：28 da ？为什么聚丙烯比聚乙烯的力学强度大？为什么聚丙烯比聚乙烯的力学强度大？答：聚丙烯的分子量较大答：聚丙烯的分子量较大？ *C H2C H2*n*C H2C H*nC OO H聚乙烯聚丙烯酸*C H2C H*nC H3*C H2C H*nC O OC H3*C H2C H*nC l*C H2C H*nOC O C H3*C H2HC*n*C H2C H*nOH聚丙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚氯乙烯聚醋酸乙烯酯聚苯乙烯聚乙烯醇*CH2CH2*n*CH2CH*nCO OH聚 乙 烯聚 丙 烯 酸*CH2CH*nCH3*CH2CH*nCOO CH3*CH2CH*nCl*CH2CH*n

13、O COCH3*CH2HC*n*CH2CH*nO H聚 丙 烯聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯聚 氯 乙 烯聚 醋 酸 乙 烯 酯聚 苯 乙 烯聚 乙 烯 醇6674630001000003000010NNMn22iiiwiiin MNMMn MNM57178000140101 . 110 一个聚合物样品由分子量为10 000、30 000和100 000三个组分组成，每个组分的分子数相等，求数均分子量、重均分子量和d值。其数均分子量和重均分子量分别可用什么方法测定？答：nwMMd =1.68（1 1）分子量）分子量 橡胶一般分子量较高，为了便于成型，要预先进行炼胶橡胶一般分子量较高，为了便于成

14、型，要预先进行炼胶以减少分子量至以减少分子量至2 210105 5左右。左右。 合成纤维的分子量较低，通常为几万，否则粘度较大，合成纤维的分子量较低，通常为几万，否则粘度较大，不易流出喷丝孔。不易流出喷丝孔。 塑料的分子量一般介于橡胶和纤维之间。塑料的分子量一般介于橡胶和纤维之间。容易吃料容易吃料流动性好流动性好,能耗小能耗小改善外观改善外观机械强度机械强度（2） 分子量分布分子量分布原因原因1.1.5 5 高分子结构的一般特点高分子结构的一般特点高分子的结构很复杂的。整个高分子结构是由四高分子的结构很复杂的。整个高分子结构是由四个不同层次组成，分别称为个不同层次组成，分别称为一、一级结构一、

15、一级结构高级结构高级结构三、三级和四级结构三、三级和四级结构二、二级结构二、二级结构 聚合物是由许多聚合物是由许多单个的高分子链单个的高分子链聚集而成，因而其结聚集而成，因而其结构有两方面的含义：（构有两方面的含义：（1 1）单个高分子链的结构；（）单个高分子链的结构；（2 2）许）许多多高分子链高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次：几个层次：聚合物的结构聚合物的结构一级结构一级结构近程结构近程结构结构单元的化学组成、连接顺序、结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，以及支化、交联等立体构型，以及支化、交联等二级结构二级结构远程结构远

16、程结构高分子链的形态（构象）以及高分子链的形态（构象）以及高分子的大小（分子量）高分子的大小（分子量）链结构链结构聚集态结构聚集态结构三级结构三级结构晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。u 概念：概念：指单个大分子内与基本结构单元有关指单个大分子内与基本结构单元有关的结构。的结构。u 结构内容：结构内容：结构单元的化学组成、键接方式、结构单元的化学组成、键接方式、构型、支化和交联以及共聚物的结构。构型、支化和交联以及共聚物的结构。 1 1、键接方式、键接方式2 2、构型、构型3 3、分子构造、分子构造4 4、共聚物的序列结构共聚物的序列结构 不对称取代的

17、不对称取代的单烯类单体聚合时可能出现两种键单烯类单体聚合时可能出现两种键接方式，一种是接方式，一种是头头- -尾尾键接，一种是键接，一种是头头- -头头( (或尾或尾- -尾尾) )键接。键接。 头头- -尾尾：头头- -头：头：CH2CHR1 1、键接方式、键接方式头头- -尾键接尾键接头头- -头键接或尾头键接或尾- -尾键接尾键接一般聚合物以头尾键接为主。一般聚合物以头尾键接为主。 head-to-tail structurehead-to-head or tail-to-tail structure概念：概念：分子中由化学键所固定的原子在空间分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。的排

18、列。注：这种排列是稳定的，要改变构型，必须经注：这种排列是稳定的，要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。有两类构型不同的异过化学键的断裂和重组。有两类构型不同的异构体，构体，即即旋光异构体和几何异构体。旋光异构体和几何异构体。 碳原子的四个价键形碳原子的四个价键形成正四面体结构，键角都成正四面体结构，键角都是是1091092828。当四个取。当四个取代基团或原子都不一样即代基团或原子都不一样即不对称时就产生旋光异构不对称时就产生旋光异构体，这样的中心碳原子叫体，这样的中心碳原子叫不对称碳原子。不对称碳原子。 （1 1）旋光异构）旋光异构CHHHHCCHHHHCCHH可以看出这些分子是对称的。

19、如果把分子中可以看出这些分子是对称的。如果把分子中的氢互换位置，分子没有变化。的氢互换位置，分子没有变化。C1COOH2CH33OH4H5C1HOOC2CH33OH4H5 化合物分子化合物分子中的一个碳原子中的一个碳原子与四个不同的原与四个不同的原子相连时，这个子相连时，这个化合物的空间可化合物的空间可能有两种不同排能有两种不同排列。列。 两个分子在两个分子在空间不能重叠，空间不能重叠，它们并不是同一它们并不是同一种化合物种化合物。 这种性质称这种性质称为为“手性手性”，中，中心的碳原子称为心的碳原子称为“不对称不对称碳原碳原子子”。 高分子也有类似的旋光异构高分子也有类似的旋光异构两者互为旋

20、光异构体H2CCH2XHHXCH2H2CCCD D型型L L型型小分子旋光异构体小分子旋光异构体有旋光性，即有左旋或右旋。有旋光性，即有左旋或右旋。但高分子没有旋光性，由于发生内消旋或外消旋。但高分子没有旋光性，由于发生内消旋或外消旋。isotactic 全同立构全同立构atactic 无规立构无规立构syndiotactic 间同立构间同立构两种旋光异构单元两种旋光异构单元交替键接而成。分交替键接而成。分子链结构规整，可子链结构规整，可结晶。结晶。两种旋光异构单元两种旋光异构单元无规键接而成。分无规键接而成。分子链结构不规整，子链结构不规整，不能结晶。不能结晶。高分子全部由一高分子全部由一种

21、旋光异构单元种旋光异构单元键接而成。分子键接而成。分子链结构规整，可链结构规整，可结晶。结晶。DDDDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLLLDLDLDLDLDLDLDLLDDLDLLDDLCH2CHRn u等规高分子：等规高分子：全同或间同高分子的统称。全同或间同高分子的统称。u性能：性能：有规立构聚合物结晶度高、熔点高、有规立构聚合物结晶度高、熔点高、力学性能更好。力学性能更好。 u等规度等规度(tacticity): 全同或间同立构单元全同或间同立构单元（有规异构体）所占的百分数。（有规异构体）所占的百分数。u等规度的测定方法：等规度的测定方法：萃取法、核磁共振谱萃取法、核磁共振谱法

22、等法等 丙烯进行本体气相聚合，得聚丙烯丙烯进行本体气相聚合，得聚丙烯100 g，产物经沸腾正庚烷萃取后得到不溶物产物经沸腾正庚烷萃取后得到不溶物85 g。试求该聚丙烯的等规度。试求该聚丙烯的等规度。 CCp p键键s s键键 双烯类高分子双烯类高分子主链上存主链上存在双键。由于取代基不能在双键。由于取代基不能绕双键旋转，因而当组成绕双键旋转，因而当组成双键的两个碳原子同时被双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取两个不同的原子或基团取代时，即可形成代时，即可形成顺式顺式、反反式式两种构型，它们称作两种构型，它们称作几几何异构体何异构体。cis-顺式trans-反式cis-trans-双键上

23、基团在双双键上基团在双键一侧的为顺式键一侧的为顺式双键上基团在双双键上基团在双键两侧的为反式键两侧的为反式以丁二烯的聚合物为例以丁二烯的聚合物为例: CH2=CH-CH=CH21,2-1,2-加成结构加成结构 反式反式1,4-1,4-加成结构加成结构 顺式顺式1,4-1,4-加成结构加成结构CH2CHCHCH2CH2CHCCH2HCH2CHCCH2H注意顺式和反式的差注意顺式和反式的差别别 CH2=CH-CH=CH2 1 2 3 4反式反式1,4-1,4-加成结构加成结构 顺式顺式1,4-1,4-加成结构加成结构CH2CHCHCH2CH2CHCCH2HCH2CHCCH2H如果都加氢，产物有没有

24、区别？如果都加氢，产物有没有区别？顺顺1，4聚丁二烯聚丁二烯反反1，4聚丁二烯聚丁二烯间同间同1，2聚丁二烯聚丁二烯全同全同1，2聚丁二烯聚丁二烯重复周期短，易结晶，重复周期短，易结晶，没有弹性没有弹性重复周期长，不易结晶，重复周期长，不易结晶，顺丁橡胶顺丁橡胶 类似地：类似地： 顺式顺式1,4-聚异戊二烯占聚异戊二烯占98%的天然橡胶的天然橡胶Tg =-73，柔软弹性好。，柔软弹性好。反式反式1,4-聚异戊二烯，古塔波胶（杜仲聚异戊二烯，古塔波胶（杜仲胶）：胶）：Tg = 53，室温硬韧。，室温硬韧。聚丁二烯有四种有规异构体聚丁二烯有四种有规异构体nH2CCHCHCH2CHCHCH2CHCH

25、2CHCH2CHnn1， 2加 成1， 4加 成顺 式反 式全 同间 同无 规注：不考虑键接方式注：不考虑键接方式CHCCH2nH2CCHCCH2CHCH2CHCH2Cnn1， 2加 成1， 4加 成顺 式反 式全 同间 同无 规CH33， 4加 成CH3CH3CH2CCH2CHnCH3全 同间 同无 规不考虑键接方式不考虑键接方式聚异戊二烯有六种有规异构体聚异戊二烯有六种有规异构体u分子构造分子构造: :高分子链的几何形状。高分子链的几何形状。u一般高分子链为一般高分子链为线形（线型）线形（线型），也有，也有支化支化或或交联交联（体型）（体型）结构。结构。线形，线型，线性的区别！线形，线型，

26、线性的区别！ 线型线型高分子的分子间没有化学键结合，在受热或受高分子的分子间没有化学键结合，在受热或受力时可以互相移动，因而线形高分子在适当溶剂中力时可以互相移动，因而线形高分子在适当溶剂中可溶可溶解，加热时解，加热时可熔可熔融，易于加工成形。融，易于加工成形。 聚乙烯分子构造示意图聚乙烯分子构造示意图线型高分子可溶可熔线型高分子可溶可熔 交联交联高分子的分子间通过支链联结起来成为了高分子的分子间通过支链联结起来成为了一个三维空间网状大分子。犹如被五花大绑似的，一个三维空间网状大分子。犹如被五花大绑似的，高分子链不能动弹。因而高分子链不能动弹。因而不溶不溶解也解也不熔不熔融，当交联融，当交联度

27、不大时只能在溶剂中溶胀。度不大时只能在溶剂中溶胀。 支化支化高分子的性质介于线形和交联高分子之间。高分子的性质介于线形和交联高分子之间。线形高分子链线形高分子链交联高分子交联高分子体型高分子不溶不溶体型高分子不溶不溶 低密度聚乙烯是支化高分子的例子，热固性低密度聚乙烯是支化高分子的例子，热固性塑料是交联高分子，橡胶是轻度交联的高分子。塑料是交联高分子，橡胶是轻度交联的高分子。 交联程度对性能有明显影响，交联程度越大交联程度对性能有明显影响，交联程度越大橡胶越硬，橡胶交联度大于橡胶越硬，橡胶交联度大于30%30%就成为没有弹性就成为没有弹性的硬橡皮。的硬橡皮。选择题：下列橡胶制品中，加工时硫化程

28、度选择题：下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是（较高的是（ ）。）。 A.A.橡皮筋橡皮筋 B.B.汽车外胎汽车外胎 C.C.普通气球普通气球 D.D.医用乳胶手套医用乳胶手套 LDPELDPE、HDPEHDPE和交联和交联PEPE的性能和用途比较的性能和用途比较低密度聚乙烯低密度聚乙烯LDPELDPE（高压聚乙烯）（高压聚乙烯） 支化破坏了分子的规整性，使其结晶度大大降低支化破坏了分子的规整性，使其结晶度大大降低高密度聚乙烯高密度聚乙烯HDPE HDPE （低压聚乙烯）（低压聚乙烯） 线型分子，易于结晶，故密度、熔点、结晶度和硬线型分子，易于结晶，故密度、熔点、结晶度和硬度方面都高于度方面

29、都高于LDPELDPE。交联聚乙烯交联聚乙烯 耐热性大为提高。耐热性大为提高。瓶、管、棒等瓶、管、棒等（硬性）（硬性）95%1350.950.97低压聚乙烯低压聚乙烯LDPE薄膜（软性）薄膜（软性）6070%1050.910.94高压聚乙烯高压聚乙烯HDPE 密度密度 熔点熔点 结晶度结晶度 用途用途交联聚乙烯交联聚乙烯 0.95-1.40 - - 电线电线F均聚物均聚物：（真实的或假设的）（真实的或假设的）例如：丁苯橡胶（丁二烯和苯乙烯共聚）例如：丁苯橡胶（丁二烯和苯乙烯共聚）-( CH2-CH=CH-CH2 -)-(-CH2-CH-)-xynF由两种单体通过链式聚合反应合成的由两种单体通过

30、链式聚合反应合成的共聚物：共聚物： 两单体名称或简称之间加两单体名称或简称之间加“-”-”，最后加，最后加“共聚共聚物物”。 如：如： 乙烯（乙烯（E）和乙酸乙烯酯（）和乙酸乙烯酯（VAc）的共聚）的共聚产物叫产物叫“乙烯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物”（EVA）以以A、B两种单体的二元共聚物两种单体的二元共聚物为例，有以下四类共聚为例，有以下四类共聚物。物。无规共聚物无规共聚物 ABBABAAABBAB交替共聚物交替共聚物 ABABABABABAB嵌段共聚物嵌段共聚物 AAAAAABBBBBB接枝共聚物接枝共聚物 AAABBAAABBBBABBAABBBABABABABANBABAB

31、ABABAAAAAAAAAAAAABBBBBBBBAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABBBBBBBBBB无 规 共 聚 物交 替 共 聚 物嵌 段 共 聚 物接 枝 共 聚 物无规、交替无规、交替 改变了结构单元的相互作用改变了结构单元的相互作用状况，因此其性能与相应状况，因此其性能与相应的均聚物有很大差别。的均聚物有很大差别。嵌段、接枝嵌段、接枝 保留了部分原均聚物的结保留了部分原均聚物的结构特点，因而其性能与相构特点，因而其性能与相应的均聚物有一定联系。应的均聚物有一定联系。 - ABAABABBAAABABBAAA- 例例1：PE，PP是塑料，乙烯与丙烯是塑料，乙烯与丙烯无规无规共

32、聚的产物共聚的产物为橡胶。为橡胶。 例例2： PTFE（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加工，（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加工，但四氟乙烯与六氟丙烯但四氟乙烯与六氟丙烯无规无规共聚物是热塑性的塑料。共聚物是热塑性的塑料。 例例3 3：甲基丙烯酸甲酯与少量苯乙烯：甲基丙烯酸甲酯与少量苯乙烯无规无规共聚，改共聚，改善树脂流动性善树脂流动性 ABABABA BABA B 共聚往往可较大改善高聚物某种使用性能共聚往往可较大改善高聚物某种使用性能。 例例1 1：苯乙烯和丙烯腈进行交替共聚，使共聚物的苯乙烯和丙烯腈进行交替共聚，使共聚物的冲击，耐热，耐化学腐蚀都有提高，可作耐油的冲击，耐热，耐化学腐蚀都有提

33、高，可作耐油的机械零件。机械零件。例例2 2：丁二烯和丙烯进行交替共聚，可以得到丁丙：丁二烯和丙烯进行交替共聚，可以得到丁丙胶。胶。例例3 3：苯乙烯与马来酸酐交替共聚，可作共混物的：苯乙烯与马来酸酐交替共聚，可作共混物的增容剂增容剂A A A A A A A A A A A A A A A A A A ABBBBBBBBBBBBBABS树脂树脂（acrylonitrile-butadiene-styrene）是丙烯腈、丁二烯是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，共聚方式上是无规与接枝共聚相结合。和苯乙烯的三元共聚物，共聚方式上是无规与接枝共聚相结合。1. 可以将可以将丁丁苯橡胶苯橡胶为主链，

34、将为主链，将苯乙烯和丙烯腈苯乙烯和丙烯腈接在支链上；接在支链上；2. 也可以将也可以将丁腈橡胶丁腈橡胶为主链，将为主链，将苯乙烯苯乙烯接在支链上接在支链上;3.也可以将也可以将苯乙烯苯乙烯丙烯腈丙烯腈的共聚物为主链，将的共聚物为主链，将丁二烯和丙烯丁二烯和丙烯腈腈接在支链上。接在支链上。丙烯腈丙烯腈耐化学腐蚀耐化学腐蚀, , 高高拉伸强度和硬度拉伸强度和硬度丁二烯丁二烯弹性和高抗冲击弹性和高抗冲击性能性能苯乙烯苯乙烯流动性好，流动性好，良好的成型良好的成型性能，一定性能，一定的强度的强度CH2CHCH2CNCHCHCH2CH2CH 塑料与橡胶结合的产物塑料与橡胶结合的产物ABS 以往高分子材料

35、的刚性和韧性是不能共存的，不能做到以往高分子材料的刚性和韧性是不能共存的，不能做到像金属那样。二次大战期间美国武装部队急需一种用于雷达和像金属那样。二次大战期间美国武装部队急需一种用于雷达和油箱等飞行设备的外罩，要求必须油箱等飞行设备的外罩，要求必须很轻，同时坚硬结实和防震很轻，同时坚硬结实和防震。发明这种新物质的任务落在发明这种新物质的任务落在戴利戴利为首的化学研究人员的肩上。为首的化学研究人员的肩上。戴利试图把坚硬但易脆的苯乙烯与橡胶状的丁二烯与丙烯腈的戴利试图把坚硬但易脆的苯乙烯与橡胶状的丁二烯与丙烯腈的共聚物结合在一起，结果他取得了成功。共聚物结合在一起，结果他取得了成功。194319

36、43年年ABSABS投入军用，投入军用，19461946年开始用于非军事方面。年开始用于非军事方面。ABSABS是人们最早获得的既有刚性是人们最早获得的既有刚性又有韧性的理想特性的塑料。又有韧性的理想特性的塑料。 ABSABS的典型组成比是，丙烯腈的典型组成比是，丙烯腈2020，丁二烯，丁二烯2020，苯乙烯，苯乙烯6060。改变比例可以制造出具有很不相同特性的产品。如改变比例可以制造出具有很不相同特性的产品。如洗碗机洗碗机需要需要耐热不怕洗涤剂和耐磨的塑料，丙烯腈和苯乙烯必须多加一些，耐热不怕洗涤剂和耐磨的塑料，丙烯腈和苯乙烯必须多加一些，而用于而用于冰箱门冰箱门的塑料要经受无数次的开和关的

37、震动，因而必须的塑料要经受无数次的开和关的震动，因而必须加大加大丁二烯丁二烯的含量。的含量。小知识小知识 CCCCCCCCCCCCCCCCCC AA AAB BBAA A SBSSBS树脂是用阴离子聚合法制得的苯乙烯和丁二树脂是用阴离子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。其分子链的中段是聚丁二烯，两烯的三嵌段共聚物。其分子链的中段是聚丁二烯，两端是聚苯乙烯，端是聚苯乙烯，SBSSBS具有两相结构，橡胶相具有两相结构，橡胶相PBPB连续相，连续相，PSPS凝聚形成微区分散在橡胶相中，起物理交联作用。凝聚形成微区分散在橡胶相中，起物理交联作用。在在120可流动，可用注塑成型，冷到室温时，由于

38、可流动，可用注塑成型，冷到室温时，由于PS的玻璃化转变温度高于室温，分子两端的的玻璃化转变温度高于室温，分子两端的PS变硬，而变硬，而分子链中间部分分子链中间部分PB的玻璃化转变温度低于室温，仍具的玻璃化转变温度低于室温，仍具有弹性，显示高交联橡胶的特性。有弹性，显示高交联橡胶的特性。SBS聚苯乙烯聚苯乙烯链段链段聚丁二烯聚丁二烯链段链段热塑性弹性体热塑性弹性体 热塑性弹性体热塑性弹性体(TPE thermoplastic elastomer) )是一种在常温为橡胶高弹是一种在常温为橡胶高弹性、高温下又能塑化成型性、高温下又能塑化成型的高分子材料。它是不需的高分子材料。它是不需要硫化的橡胶，被

39、认为橡要硫化的橡胶，被认为橡胶界有史以来最大的革命胶界有史以来最大的革命。二级结构二级结构: : 若干链节组成的一段链或整根分子链若干链节组成的一段链或整根分子链的排列形状。高分子链由于单键内旋转而产生的的排列形状。高分子链由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为分子在空间的不同形态称为构象构象( (或内旋转异构或内旋转异构体体) )，属二级结构。构象与构型的根本区别在于，属二级结构。构象与构型的根本区别在于，构象通过单键内旋转可以改变，而构型无法通过构象通过单键内旋转可以改变，而构型无法通过内旋转改变。内旋转改变。 无规线团主要存在于非晶中，而伸直链、折叠链和无规线团主要存在于非晶中，

40、而伸直链、折叠链和螺旋链存在于结晶中。螺旋链存在于结晶中。 锯齿形链是各种构象的细节结构。锯齿形链是各种构象的细节结构。 线形高分子的几何形状像煮熟的面条，线形高分子的几何形状像煮熟的面条，称称“无规线团无规线团”。无规线团是线形高分子在溶无规线团是线形高分子在溶液和熔体中的主要形态。液和熔体中的主要形态。高分子链的局部高分子链的局部无规线团的细节仍是锯齿形无规线团的细节仍是锯齿形 三级结构指在单个大分子二级结构基础上，许多三级结构指在单个大分子二级结构基础上，许多这样的大分子聚集在一起而成的结构，也叫聚集这样的大分子聚集在一起而成的结构，也叫聚集态结构或超分子结构。态结构或超分子结构。 三级

41、结构包括结晶结构、非晶结构、液晶结构和三级结构包括结晶结构、非晶结构、液晶结构和取向结构等。取向结构等。聚乙烯单晶聚乙烯单晶聚乙烯球晶聚乙烯球晶高分子可以有很漂亮的晶体结构高分子可以有很漂亮的晶体结构但高分子没有结晶度但高分子没有结晶度100%100%的晶体。的晶体。 高分子的结晶结构总是不完善。高分子结晶高分子的结晶结构总是不完善。高分子结晶一般都处于半结晶的状态一般都处于半结晶的状态（semi-crystal）。）。在结晶中仍然存在非晶区在结晶中仍然存在非晶区晶区晶区非晶区非晶区 四级结构四级结构: :指高分子在材料中的堆砌方式。指高分子在材料中的堆砌方式。 在高分子加工成材料时往往还在其

42、中添加填料、在高分子加工成材料时往往还在其中添加填料、助剂、颜料等外加成份。有时用两种或两种以助剂、颜料等外加成份。有时用两种或两种以上高分子混合上高分子混合( (称为共混称为共混) )改性。这就形成更为改性。这就形成更为复杂的结构问题。这一层次的结构又称为织态复杂的结构问题。这一层次的结构又称为织态结构。结构。 1.1.6 6 高分子性质的一般特点高分子性质的一般特点一、力学性质一、力学性质二、热性质二、热性质 三、溶解性三、溶解性 四、高分子材料的一般特点四、高分子材料的一般特点一、力学性质一、力学性质u 低分子一般没有强度，是结晶性的硬固体。低分子一般没有强度，是结晶性的硬固体。u 高分子的性质变化范围很大，从软的橡胶状高分子的性质变化范围很大，从软的橡胶状到硬的金属状。到