华东理工高分子课件cha

高分子材料概述高分子材料，又称为聚合物材料，是一类由许多小分子单体通过化学键连接而成的长链状或网状结构的材料。它们在生活中无处不在，从我们穿的衣服到我们住的房子，都离不开高分子材料。高分子材料的重要性11.日常生活应用广泛高分子材料应用于衣食住行各方面，例如合成纤维、塑料制品、橡胶制品等。22.工业生产中不可或缺高分子材料在各个领域都发挥着重要作用，如汽车、航空、电子等行业。33.促进科技进步新型高分子材料的研发为各个领域带来新的技术和产品，推动科技发展。44.改善生活质量高分子材料的应用为人们的生活带来便利和舒适，提高生活质量。高分子材料的分类天然高分子材料主要包括生物来源的天然高分子，例如蛋白质、淀粉、纤维素和橡胶。这些材料具有可再生性，但性能相对较弱，应用范围有限。合成高分子材料由人工合成的高分子，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚酯。它们具有性能优异、耐用性强、应用范围广的特点，是现代工业的重要组成部分。半合成高分子材料以天然高分子为原料，经过化学改性或加工得到的材料，如改性纤维素和人造橡胶。它们兼具天然高分子和合成高分子的优点，具有特殊的性能。高分子材料的性能高分子材料拥有多种优异的性能，使其广泛应用于各行各业。高分子材料的性能主要包括机械性能、热性能、光学性能、电性能、阻隔性能等。机械性能主要指材料的强度、硬度、韧性、弹性等，与高分子链的结构、分子量、交联度等因素有关。热性能主要指材料的熔点、玻璃化转变温度、热稳定性等，与高分子链的结构、分子间作用力等因素有关。光学性能主要指材料的光透过率、反射率、折射率等，与高分子链的结构、分子排列方式等因素有关。高分子材料的制备方法1聚合反应通过单体分子之间反应形成高分子链，例如聚乙烯的合成。2缩聚反应通过两种或多种含有官能团的单体分子之间反应，生成高分子链并伴随小分子生成，例如聚酯的合成。3开环聚合环状单体打开环状结构形成高分子链，例如环氧树脂的合成。聚合反应的基本原理聚合反应是通过单体分子之间相互连接形成高分子链的过程聚合反应中，单体分子发生反应，形成长链状的聚合物聚合反应涉及化学键的形成，单体分子间通过共价键连接自由基聚合反应引发引发剂分解产生自由基，引发单体聚合反应。链增长自由基与单体反应生成新的自由基，不断重复形成聚合物链。链终止两个自由基相遇，通过偶合或歧化反应终止链增长。离子聚合反应定义离子聚合是一种由离子或极性中间体参与的聚合反应，包括阳离子聚合和阴离子聚合。机理离子聚合反应通常具有更高的活性，可以形成具有特定结构和功能的聚合物。聚合反应动力学聚合反应动力学研究反应速率和影响因素。影响因素描述单体浓度单体浓度越高，反应速率越快。引发剂浓度引发剂浓度越高，反应速率越快。温度温度升高，反应速率加快。聚合反应的影响因素单体结构单体的化学结构和官能团会影响聚合速率、聚合物链的结构和性能。引发剂引发剂的种类、浓度和反应温度会影响引发速率、聚合速率和聚合物分子量。溶剂溶剂的极性和黏度会影响单体和引发剂的扩散速率，进而影响聚合速率。温度温度影响聚合速率、聚合物分子量和聚合物的结构。链增长聚合反应引发引发剂分解产生自由基，并与单体发生反应，生成活性中心。链增长活性中心与单体分子发生链式加成反应，链不断增长。链终止两个活性中心发生偶合或歧化反应，导致聚合反应终止。链末端活性中心自由基聚合自由基聚合中，活性中心是自由基。自由基在链增长过程中不断传递，直到发生链终止反应。自由基的活性决定了聚合速度和聚合物的分子量。离子聚合离子聚合中，活性中心是碳正离子或碳负离子。离子聚合的活性中心通常比自由基更稳定，可以进行更长的时间的链增长反应，生成高分子量的聚合物。连锁传递反应11.单体添加活泼自由基与单体分子反应，生成新的自由基，继续链增长。22.链转移剂活泼自由基从聚合物链转移到其他分子，形成新的自由基和稳定的分子。33.链转移到溶剂活泼自由基从聚合物链转移到溶剂分子，形成新的自由基和稳定的溶剂分子。44.链转移到单体活泼自由基从聚合物链转移到单体分子，形成新的自由基和稳定的单体分子。连锁停止反应自由基偶合两个活性链自由基相互结合，形成稳定的非活性聚合物分子。自由基歧化两个活性链自由基相互反应，形成一个新的聚合物分子和一个稳定的分子。聚合物的分子量分子量是高分子材料的重要指标，它反映了聚合物链的平均长度。分子量对高分子材料的性能有重大影响，例如熔点、强度、粘度等。分子量分布是指不同分子量的聚合物在样品中的比例。聚合物的分子量分布聚合物链的长度并不完全相同。不同的聚合物链具有不同的长度，导致分子量分布。分子量分布是指不同分子量聚合物链在聚合物样品中所占比例。1单分散所有聚合物链具有相同的分子量2多分散不同分子量的聚合物链共存3Mw/Mn多分散指数，衡量分子量分布的广度聚合物的结构与性能聚合物的结构直接影响其性能。高分子链的长度、分支程度和交联程度都对材料的物理和化学性质有重要影响。线性高分子具有较好的柔韧性和可加工性；支链高分子则降低了材料的强度和刚度；交联高分子则表现出更高的强度和耐热性。线性高分子的性能柔韧性线性高分子链之间的相互作用力较弱，因此表现出良好的柔韧性。熔点线性高分子链之间的相互作用力较弱，因此熔点较低。溶解性线性高分子链之间的相互作用力较弱，因此溶解性较好。透明性线性高分子链排列整齐，因此具有良好的透明性。支链高分子的性能机械性能支链高分子比线性高分子具有更高的抗拉强度和韧性。由于支链的存在，分子链之间更容易相互缠绕，形成更强的网络结构，提高材料的韧性和抗冲击性能。熔融性能支链高分子比线性高分子具有更低的熔点和更高的熔体粘度。支链的存在会影响分子链的排列，降低分子间作用力，从而降低熔点。溶解性能支链高分子比线性高分子更易溶解。由于支链的存在，分子链之间的相互作用力减弱，更易于溶解在溶剂中。加工性能支链高分子比线性高分子具有更好的流动性和加工性能。由于支链的存在，分子链之间的相互作用力减弱，更容易流动和塑形。交联高分子的性能强度和硬度交联结构能增强高分子的强度和硬度。因为交联网络阻止了分子链的滑动，从而提高了材料的抗拉强度和硬度。热稳定性交联高分子拥有更高的热稳定性。交联结构限制了分子链的运动，从而提高了材料的耐热性。溶解性交联高分子具有较低的溶解性。由于交联网络阻止了溶剂渗透到高分子材料内部，导致材料的溶解性降低。化学稳定性交联高分子具有更高的化学稳定性。交联网络减少了高分子链的自由端，从而提高了材料的抗化学腐蚀能力。高分子加工技术1成型注塑、挤出、吹塑、压塑2混合塑料、橡胶、添加剂混合3粉碎废旧塑料破碎，回收利用4干燥去除塑料中的水分，提高产品质量高分子加工技术是指将高分子材料通过物理和化学方法加工成具有特定形状和性能的产品的工艺。常见加工技术包括：成型、混合、粉碎、干燥等。不同的加工技术适用于不同的高分子材料，并根据实际情况选择合适的加工工艺。高分子材料的应用塑料塑料广泛应用于各种产品，包括瓶子、包装、家具和电子产品。它们轻便、耐用且成本低廉，使其成为多种应用的理想选择。纤维纤维用于制造服装、地毯、绳索和其他织物。它们可以从天然或合成来源制成，并具有多种特性，例如强度、柔软度和耐用性。橡胶橡胶具有弹性和防水性，使其成为轮胎、密封件、胶管和绝缘体的理想材料。复合材料复合材料通过结合两种或多种材料来制造，以获得优异的性能。它们轻巧、坚固，并且具有多种特性，使其适用于飞机、汽车和建筑等应用。热塑性塑料可重复加热加热至熔融状态，冷却后可再次固化。可塑性强可反复加工成各种形状。可回收利用可回收再加工成新的塑料制品。广泛应用在包装、建筑、汽车等领域广泛应用。热固性塑料1不可逆性热固性塑料在高温下固化成型后，无法再次熔融，因此无法重复加工。2交联结构热固性塑料在固化过程中形成三维网状结构，具有较高的强度和耐热性。3应用领域广泛用于汽车、航空航天、电子等领域，例如：环氧树脂、酚醛树脂等。橡胶11.高弹性橡胶具有很高的弹性，在受到外力作用后可以恢复到原来的形状。22.不透水性橡胶可以阻止水分子通过，这使其成为防水材料的理想选择。33.耐磨性橡胶具有较高的耐磨性，可以抵抗摩擦和磨损。44.抗化学腐蚀橡胶对许多化学物质具有抵抗力，使其能够在各种环境中使用。纤维天然纤维天然纤维主要来自植物和动物，如棉花、羊毛、丝绸等。天然纤维具有柔软舒适、透气吸湿等优点。合成纤维合成纤维是指由人工合成的聚合物制成的纤维。合成纤维具有耐用、耐洗、耐磨等优点，如涤纶、尼龙、丙纶等。纤维的结构纤维的结构影响其性能，包括强度、弹性、吸湿性等。例如，棉纤维具有较高的吸湿性，而涤纶纤维则具有较好的耐用性。复合材料定义复合材料由两种或多种材料组成，其中一种是基体，而另一种是增强材料。增强材料增强基体的强度、刚度或其他性能。优势复合材料具有高强度、高刚度、轻质和耐腐蚀等优点。它们还具有良好的耐热性和抗冲击性，使其成为多种应用的理想选择。生物高分子核酸核酸是生物体遗传信息的载体，由核苷酸组成，包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。蛋白质蛋白质是生物体重要的组成部分，由氨基酸组成，具有多种功能，例如催化、运输和结构支撑。碳水化合物碳水化合物是生物体能量的主要来源，由单糖、二糖和多糖组成，例如淀粉和纤维素。脂类脂类包括脂肪、磷脂和类固醇，在生物体中发挥多种作用，例如储存能量和构成细胞膜。高分子的回收与再利用塑料回收塑料回收利用率较高，可制成再生塑料。纸张回收纸张回收可制成再生纸。橡胶回收橡胶回收可用于生产橡胶制品。高分子材料的发展趋势1