《高分子的合成》课件

《高分子的合成》ppt课件高分子合成简介高分子合成的基本原理高分子合成的方法高分子合成的应用高分子合成的发展趋势与挑战contents目录CHAPTER高分子合成简介01

高分子的定义高分子是由重复单元以共价键连接而成的相对分子质量较高的化合物，通常分子量大于10000。高分子具有长链结构，可以由单体通过聚合反应形成。高分子可以是结晶性或无定形性，并具有多种应用，如塑料、纤维、橡胶等。19世纪20世纪初20世纪50年代20世纪70年代高分子合成的历史01020304天然高分子的认识，如橡胶、纤维素等。合成高分子的出现，如酚醛树脂、尼龙等。高分子合成材料的快速发展，如聚乙烯、聚丙烯等。功能高分子的发展，如导电高分子、生物相容性高分子等。高分子合成是现代工业和科技发展的重要支柱，为人类生产和生活提供了丰富的材料。高分子合成有助于解决能源、环境等问题，如开发可降解的高分子材料、提高能源利用效率等。高分子合成有助于推动相关领域的发展，如化学工业、生物医学、电子信息等。高分子合成的重要性CHAPTER高分子合成的基本原理02单体分子通过相互加成形成高分子，不产生小分子副产物。加聚反应单体分子通过脱去小分子副产物形成高分子，聚合过程中有多个官能团参与反应。缩聚反应环状单体分子在一定条件下打开环发生聚合。开环聚合反应在催化剂的作用下，单体分子中的π电子被配位基所接受，形成配位键，进而发生聚合。配位聚合反应聚合反应的类型自由基引发剂产生自由基活性种，与单体加成形成增长链，不断重复此过程形成高分子。自由基聚合机理阳离子或阴离子引发剂分别引发单体聚合，形成高分子。离子聚合机理在催化剂的作用下，单体分子中的π电子被配位基所接受，形成配位键，进而发生聚合。配位聚合机理聚合反应的机理不同聚合反应所需温度不同，高温可能导致反应速度加快，但也可能导致聚合物分解或产生副反应。温度压力催化剂溶剂与稀释剂对于某些聚合反应，适当增加压力可以促进反应速度和聚合物分子量。某些聚合反应需要催化剂来加速反应或降低活化能。选择适当的溶剂或稀释剂可以影响反应速度和聚合物性能。聚合反应的条件CHAPTER高分子合成的方法03逐步聚合反应01逐步聚合反应是一种分步进行的聚合反应，每一步的聚合反应都是可逆的，通过控制反应条件，使正向反应成为主导，从而生成高分子量的聚合物。缩聚反应02缩聚反应是一种常见的逐步聚合反应，反应过程中会脱去小分子，如水、醇等。通过控制缩聚反应的条件，可以合成不同结构和性能的高分子材料。聚酯、聚酰胺和聚氨酯的合成03聚酯、聚酰胺和聚氨酯等高分子材料是通过逐步聚合反应合成的。在聚合过程中，单体分子通过反复的聚合与解聚反应，逐渐增长形成高分子链，最终形成高分子材料。逐步聚合连锁聚合反应连锁聚合反应是一种快速进行的聚合反应，单体在引发剂的作用下迅速增长，形成长链聚合物。连锁聚合反应的反应速度较快，可以合成高分子量的聚合物。自由基聚合自由基聚合是连锁聚合反应的一种，通过引发剂产生自由基，自由基与单体发生加成反应，不断增长形成高分子链。自由基聚合反应广泛应用于合成橡胶和塑料等高分子材料。离子聚合与配位聚合除了自由基聚合外，连锁聚合还包括离子聚合和配位聚合等。这些聚合反应可以通过不同的方式进行引发和增长，合成具有特定结构和性能的高分子材料。连锁聚合开环聚合反应开环聚合反应是一种特殊的聚合反应，通过开环的方式将环状单体转化为线形聚合物。开环聚合反应的条件温和，适用于合成一些特殊结构的高分子材料。环氧氯丙烷的开环聚合环氧氯丙烷是一种常见的环状单体，通过开环聚合可以合成聚醚型聚氨酯高分子材料。这种高分子材料具有良好的机械性能、耐化学品性和生物相容性，广泛应用于涂料、密封剂和医疗器械等领域。己内酰胺的开环聚合己内酰胺是一种重要的环状单体，通过开环聚合可以合成尼龙-6高分子材料。尼龙-6具有优良的耐磨性、耐热性和机械强度等特点，广泛应用于纺织、汽车、电子和航空航天等领域。开环聚合CHAPTER高分子合成的应用04合成纤维是高分子合成的典型应用之一，通过聚合反应将小分子连接成长链大分子，形成具有特定性能的纤维材料。合成纤维具有强度高、耐磨、耐腐蚀等优点，能够满足各种不同的需求。常见的合成纤维包括涤纶、锦纶、丙纶等，广泛应用于纺织、服装、家居、工程等领域。合成纤维的生产过程中需要严格控制聚合反应的条件，以保证产品的质量和性能。合成纤维合成橡胶是高分子合成的又一重要应用，通过聚合反应合成具有弹性和耐温性能的橡胶材料。常见的合成橡胶包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等，广泛应用于轮胎、胶管、胶带等领域。合成橡胶具有优良的弹性和耐温性能，能够在不同温度和环境下保持良好的性能。合成橡胶的生产过程中需要控制聚合反应的条件和配方，以保证产品的质量和性能。01020304合成橡胶合成塑料01合成塑料是高分子合成的广泛应用领域之一，通过聚合反应将小分子连接成具有特定性能的塑料材料。02常见的合成塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，广泛应用于包装、建材、家电等领域。03合成塑料具有质轻、耐腐蚀、绝缘等优点，能够满足各种不同的需求。04合成塑料的生产过程中需要控制聚合反应的条件和配方，以及加工工艺，以保证产品的质量和性能。CHAPTER高分子合成的发展趋势与挑战05如原子转移自由基聚合（ATRP）、可逆加成断裂链转移聚合（RAFT）等，可以实现高分子合成的精确控制，提高产物分子量和分子量分布的均匀性。活性/可控聚合如茂金属催化剂、非茂金属催化剂等，可以用于合成具有特定结构和性能的高分子材料。新型引发剂和催化剂如固相聚合、液相聚合等，可以实现高分子合成的环保化，降低能耗和减少废弃物排放。绿色合成方法高分子合成的新方法与新技术高分子材料的大量使用产生了大量的废弃塑料，对环境造成了严重污染。废弃塑料的处理有毒物质的释放能耗和资源消耗部分高分子材料在合成和使用过程中会释放有毒物质，对环境和人体健康造成危害。高分子合成需要消耗大量的能源和资源，对环境造成一定压力。030201高分子合成的环保问题智能化和绿色化高分子合成将向着智能化和绿色化的方向发展，实现高分子合成的自动化、高效化和环保