高分子材料聚合ppt课件.ppt

第九章第九章 高分子高分子资料的聚合料的聚合本章主要内容：本章主要内容：9.1 高分子资料简介高分子资料简介9.2 加聚型聚合物的制备加聚型聚合物的制备9.3 缩聚型聚合物的制备缩聚型聚合物的制备重点：加聚型聚合物的制备方法重点：加聚型聚合物的制备方法一、高分子根本概念一、高分子根本概念1、高分子、高分子 高分子化合物常简称高分子，是由成百上千个高分子化合物常简称高分子，是由成百上千个原子组成的大分子大分子是由一种或多种小分子原子组成的大分子大分子是由一种或多种小分子经过共价键一个接一个地衔接而成的链状或网状分经过共价键一个接一个地衔接而成的链状或网状分子 高分子：高分子：低分子：低分子：准高分子：准高分子：分子量在分子量在104以上以上分子量在分子量在10~103之间之间分子量在分子量在103~104之间之间9.1 高分子资料简介高分子资料简介 §线型：型：长径比径比1000:1，具有良好的，具有良好的弹性和塑性，性和塑性，可溶解或溶可溶解或溶胀，加，加热可熔化或可熔化或软化；易于加工成化；易于加工成形，可反复运用形，可反复运用热塑性塑料塑性塑料PE、、PVC等。

等§体型：网状构造，不溶不熔，具有良好的耐体型：网状构造，不溶不熔，具有良好的耐热性性和和强度，但脆性大，度，但脆性大，弹性、塑性低，不能反复运性、塑性低，不能反复运用热固性固性树脂脂—酚酚醛树脂等2、构造单元、单体、聚合度、构造单元、单体、聚合度 一个大分子往往由许多一样的简单构造单元一个大分子往往由许多一样的简单构造单元经过共价键反复衔接而成例如：聚氯乙烯经过共价键反复衔接而成例如：聚氯乙烯缩写为：缩写为： 构造单元： 聚合度：n 单体：构成构造单元的分子，氯乙烯分子单体：构成构造单元的分子，氯乙烯分子3、比较：、比较：高分子化合物〔聚合物〕高分子化合物〔聚合物〕高分子资料〔聚合物资料〕高分子资料〔聚合物资料〕高分子化合物高分子化合物聚合物聚合物高分子化合物普通又称为聚合物，但严厉地高分子化合物普通又称为聚合物，但严厉地讲，两者并不等同，由于有些高分子化合物讲，两者并不等同，由于有些高分子化合物并非由简单的反复单元衔接而成，而仅仅是并非由简单的反复单元衔接而成，而仅仅是分子量很高的物质，这就不宜称作聚合物分子量很高的物质，这就不宜称作聚合物但通常，这两个词是相互混用的。

但通常，这两个词是相互混用的高分子资料高分子资料聚合物资料聚合物资料高分子资料也称为聚合物资料，它是以聚合高分子资料也称为聚合物资料，它是以聚合物为根本组分的资料虽然有许多高分子资物为根本组分的资料虽然有许多高分子资料仅由聚合物构成，但大多数高分子资料，料仅由聚合物构成，但大多数高分子资料，除根本组分聚合物之外，普通还加有各种添除根本组分聚合物之外，普通还加有各种添加剂二、高分子化合物的组成二、高分子化合物的组成 组成元素主要是组成元素主要是C、、H、、O、、N、、Si、、S、、P等由一种或几种简单构造单元经过共价键由一种或几种简单构造单元经过共价键衔接不断反复构成衔接不断反复构成三、高分子化合物的合成三、高分子化合物的合成1、加聚反响、加聚反响〔〔1〕定义：指含有双键的单体在一定的外界条〕定义：指含有双键的单体在一定的外界条件下〔光、热、引发剂〕双键翻开，并经过共件下〔光、热、引发剂〕双键翻开，并经过共价键链接而成大分子链的反响价键链接而成大分子链的反响〔〔2〕特点：〕特点：没有小分子逸出没有小分子逸出聚合物元素组成与原料单体一样聚合物元素组成与原料单体一样相对分子质量是单体相对分子质量的整数倍相对分子质量是单体相对分子质量的整数倍连锁反响，迅速完成连锁反响，迅速完成2、缩聚反响、缩聚反响〔〔1〕定义：〕定义： 由两种或两种以上具有特殊官能团的低分子由两种或两种以上具有特殊官能团的低分子化合物聚合时在生成高分子化合物的同时，还化合物聚合时在生成高分子化合物的同时，还有水、氨气、卤化氢或醇等低分子副产物析出，有水、氨气、卤化氢或醇等低分子副产物析出，并逐渐合成为一种大分子链的反响。

并逐渐合成为一种大分子链的反响〔〔2〕特点：〕特点：有小分子析出有小分子析出元素不同元素不同不是整数倍不是整数倍官能团间的作用，逐渐完成官能团间的作用，逐渐完成四、高分子资料的分类及命名四、高分子资料的分类及命名1、按性能和用途分、按性能和用途分〔〔1〕塑料〕塑料〔〔2〕橡胶〕橡胶〔〔3〕纤维〕纤维以高聚物为根底，参与某以高聚物为根底，参与某些助剂和填料混炼而成的些助剂和填料混炼而成的可塑性资料，常温下有一可塑性资料，常温下有一定外形，强度较高，受力定外形，强度较高，受力后能发生一定变形主要后能发生一定变形主要用作构造资料用作构造资料在常温下具有很高在常温下具有很高弹性，主要用作弹弹性，主要用作弹性资料性资料特征：特征：①①施加施加张力时，应能张力时，应能迅速、能量几迅速、能量几乎不散失地伸乎不散失地伸长百分之数百；长百分之数百；②②去除张力后，去除张力后，应立刻收缩并应立刻收缩并完全恢复到原完全恢复到原长室温下资料的轴向强度室温下资料的轴向强度很大，受力后变形很小，很大，受力后变形很小，且在一定温度范围内力且在一定温度范围内力学性能变化不大的聚合学性能变化不大的聚合物主要用作纺织资料。

物主要用作纺织资料2、按聚合反响的类型、按聚合反响的类型〔〔1〕加聚物〕加聚物〔〔2〕缩聚物〕缩聚物3、按聚合物的热行为、按聚合物的热行为〔〔1〕热塑性聚合物：加热后软化，冷却后又硬化成〕热塑性聚合物：加热后软化，冷却后又硬化成型，这一变化随温度变化可以反复进展聚乙烯、型，这一变化随温度变化可以反复进展聚乙烯、聚氯乙烯属于此类聚氯乙烯属于此类〔〔2〕热固性聚合物：聚合物原料经混合并受光、热〕热固性聚合物：聚合物原料经混合并受光、热或其它外界环境要素的作用发生化学变化而固化或其它外界环境要素的作用发生化学变化而固化成型，但成型后再加热也不会软化变形如酚醛成型，但成型后再加热也不会软化变形如酚醛树脂、环氧树脂等树脂、环氧树脂等4、按高分子的主、按高分子的主链构造构造〔〔1〕碳〕碳链聚合物：主聚合物：主链由碳原子一种元素所由碳原子一种元素所组成—C—C—C—C—〔〔2〕〕杂链聚合物：主聚合物：主链中除碳外中除碳外还有其它元素，有其它元素，O、、N、、S、、P等如[CH2—O]n〔〔3〕元素有机聚合物：指高分子主〕元素有机聚合物：指高分子主链没有碳原子，没有碳原子，而是由而是由Si、、Ti、、Al、、Sn等元素与等元素与O、、N、、S、、P等等原子原子组成主成主链，但，但侧基却由有机基基却由有机基团组成的高聚成的高聚物。

如聚硅氧物如聚硅氧烷，聚，聚钛氧氧烷5、高分子、高分子资料的命名料的命名〔〔1〕〕习惯命名法命名法加聚高分子加聚高分子资料：普通在原料料：普通在原料单体称号前加体称号前加“聚〞聚〞字如聚氯乙乙烯、聚苯乙、聚苯乙烯、聚乙、聚乙烯缩聚高分子聚高分子资料：普通在原料称号后加料：普通在原料称号后加“树脂〞二脂〞二字如苯酚和甲字如苯酚和甲醛、尿素和甲、尿素和甲醛反响反响产物分物分别称称为酚酚醛树脂、脂、脲醛树脂〔〔2〕商品称号〕商品称号五、高分子资料的性能特点五、高分子资料的性能特点1、高分子资料的力学性能特点、高分子资料的力学性能特点〔〔1〕高分子资料的三种力学形状〕高分子资料的三种力学形状玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态当温度较低时，分子热运当温度较低时，分子热运动才干弱，分子链甚至链动才干弱，分子链甚至链节都处于刚性形状，在外节都处于刚性形状，在外载作用下只能发生一定的载作用下只能发生一定的弹性变形〔象玻璃〕，这弹性变形〔象玻璃〕，这种形状称为玻璃态种形状称为玻璃态Tg~Tf温度之间运温度之间运用的高聚物这用的高聚物这一区域分子热运一区域分子热运动能量添加，链动能量添加，链段可进展内旋转，段可进展内旋转，但分子链间不能但分子链间不能挪动，因此受力挪动，因此受力时可以产生很大时可以产生很大的弹性变形。

为的弹性变形为高分子资料独有高分子资料独有温度高于温度高于Tf时，整个分时，整个分子链及其各链段均能运子链及其各链段均能运动起来，聚合物成为可动起来，聚合物成为可流动的粘稠状液体，称流动的粘稠状液体，称为粘流态为粘流态只需只需Tm转转变变温度，温度，Tm既既是熔点，又是熔点，又是粘流转变是粘流转变温度〔〔2〕高分子资料的力学性能特点〕高分子资料的力学性能特点低强度和高比强度低强度和高比强度高弹性和低弹性模量高弹性和低弹性模量粘弹性粘弹性高耐磨性高耐磨性2、高分子资料的其他性能特点、高分子资料的其他性能特点〔〔1〕高绝缘性：由于高分子资料内部主要是以〕高绝缘性：由于高分子资料内部主要是以共价键或分子键结合，无离子和自在电子，故共价键或分子键结合，无离子和自在电子，故其导电才干很低其导电才干很低〔〔2〕高膨胀性：高分子资料中分子链柔性大，〕高膨胀性：高分子资料中分子链柔性大，线膨胀系数是金属资料的线膨胀系数是金属资料的3~10倍，加热时有明倍，加热时有明显的体积和尺寸变化显的体积和尺寸变化〔〔3〕导热性低〕导热性低〔〔4〕热稳定性差：加热时高分子的分子链易发〕热稳定性差：加热时高分子的分子链易发生链段运动或整个链的挪动，导致资料软化、生链段运动或整个链的挪动，导致资料软化、熔化甚至分解。

熔化甚至分解〔〔5〕高化学稳定性：由于高分子资料为共价化〕高化学稳定性：由于高分子资料为共价化合物，内部无自在电子、原子等活性粒子；同合物，内部无自在电子、原子等活性粒子；同时大分子间相互缠绕起到整体防护作用时大分子间相互缠绕起到整体防护作用〔〔6〕高分子资料运用过程中的化学变化〕高分子资料运用过程中的化学变化高分子资料的老化及防止高分子资料的老化及防止分子的交连反响分子的交连反响大分子的裂解反响大分子的裂解反响高分子从线型高分子从线型构造转变为体构造转变为体型构造的反响型构造的反响高分子资料运用时，由高分子资料运用时，由于外界要素作用大分子于外界要素作用大分子链能够发生断裂，使分链能够发生断裂，使分子量降低，性能发生改子量降低，性能发生改动，这叫裂解反响动，这叫裂解反响高分子资料在长期放置或运高分子资料在长期放置或运用过程中遭到外界物理化学用过程中遭到外界物理化学及生物机械等要素的作用，及生物机械等要素的作用，逐渐失去弹性出现龟裂变硬逐渐失去弹性出现龟裂变硬变脆或发粘软化的景象变脆或发粘软化的景象9.2 加聚型聚合物的制备加聚型聚合物的制备一、概述加加成成聚聚合合反反响响〔〔简简称称加加聚聚〕〕：：含含有有双双键键的的单单体体〔〔如如乙乙烯烯类类、、二二烯烯类类化化合合物物等等〕〕在在一一定定的的外外界界条条件件下下〔〔光光、、热热或或引引发发剂剂〕〕双双键键翻翻开开，，并并经经过过共共价价键键相相互互链链接接而而构构成成大大分分子链的反响。

子链的反响Ø 定义：定义：1〕均聚物〕均聚物: 由一种单体加聚而成的高分子由一种单体加聚而成的高分子Ø 加聚型聚合物分类：加聚型聚合物分类：2〕共聚物：由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子〕共聚物：由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子二、制备方法二、制备方法1 1、本体聚合、本体聚合〔〔1 1〕〕定定义义：：本本体体聚聚合合是是单单体体本本身身在在引引发发剂剂或或热热、、光光、、辐辐射射的的作作用用下下进进展展的的聚聚合合，，不不另另加加溶溶剂剂或或分散介质分散介质〔〔2 2〕分类：〕分类：均均相相聚聚合合：：聚聚合合物物可可以以溶溶解解于于单单体体中中，，最最后后得得到到透明固体聚合物透明固体聚合物非非均均相相聚聚合合：：聚聚合合物物不不能能溶溶解解于于单单体体而而不不断断从从中中析出，得到不透明的白色颗粒状物析出，得到不透明的白色颗粒状物〔〔3〕特点：〕特点：组分少，产品纯度、透明度高；组分少，产品纯度、透明度高；工艺简单，操作简便；工艺简单，操作简便；反响体系粘度大，温度不易控制；反响体系粘度大，温度不易控制；2、溶液聚合、溶液聚合〔〔1〕定义：〕定义： 溶液聚合是由单体、引发剂、溶剂溶液聚合是由单体、引发剂、溶剂组成的聚合体系。

单体溶解于溶剂中，反响产组成的聚合体系单体溶解于溶剂中，反响产物也溶于溶剂称为均相聚合；反响产物不溶于物也溶于溶剂称为均相聚合；反响产物不溶于溶剂称为非均相聚合或沉淀聚合溶剂仅起介溶剂称为非均相聚合或沉淀聚合溶剂仅起介质作用，不参与反响质作用，不参与反响〔〔2〕特点：〕特点：反响粘度小，传热快，温度易于控制，不易产生反响粘度小，传热快，温度易于控制，不易产生部分过热；部分过热；容易发生活性大分子链的溶剂链转移反响，降低容易发生活性大分子链的溶剂链转移反响，降低产物分子量产物分子量3、悬浮聚合、悬浮聚合〔〔1〕定义：〕定义： 悬浮聚合是以水为介质，另加分散剂，悬浮聚合是以水为介质，另加分散剂，在强力搅拌之下将单体分散为无数小液珠悬浮在在强力搅拌之下将单体分散为无数小液珠悬浮在水中进展的聚合所用的引发剂是油溶性的，只水中进展的聚合所用的引发剂是油溶性的，只溶于单体而不溶于水中，一个小液滴就相当于本溶于单体而不溶于水中，一个小液滴就相当于本体聚合的一个单元体聚合的一个单元〔〔2〕悬浮分散剂的种类：〕悬浮分散剂的种类：水溶性分散剂：聚乙烯醇、明胶、苯乙烯等水溶性分散剂：聚乙烯醇、明胶、苯乙烯等水难溶性分散剂：碳酸钙、滑石粉、硅藻土等水难溶性分散剂：碳酸钙、滑石粉、硅藻土等〔〔3〕反响过程〕反响过程〔〔4〕特点：〕特点：成分较少，产品纯度、透明度较高；成分较少，产品纯度、透明度较高；反响散热、控温比本体聚合更佳；反响散热、控温比本体聚合更佳；反响过程需控制体系粘度，即控制聚合转化率；反响过程需控制体系粘度，即控制聚合转化率；该反响适于制备较低分子量的聚合物。

该反响适于制备较低分子量的聚合物4、乳液聚合、乳液聚合〔〔1〕定〕定义：借助乳化：借助乳化剂的作用及机械的作用及机械搅拌下，拌下，将将单体分散在水中构成乳状液而体分散在水中构成乳状液而进展的聚合反展的聚合反响〔〔2〕乳化〕乳化剂的作用：的作用：①①降低界面降低界面张力，使力，使单体体分散成分散成细小的液滴；小的液滴；②②在液滴外表构成在液滴外表构成维护层，，防止凝聚，使乳液得以防止凝聚，使乳液得以稳定；定；③③增溶作用使部增溶作用使部分分单体溶于胶束内体溶于胶束内〔〔3〕聚合前，〕聚合前，单体和乳化体和乳化剂存在形状：存在形状： ①①极少量极少量单体、少量乳化体、少量乳化剂以分子分散形状溶以分子分散形状溶解于水中；解于水中；②②大部分乳化大部分乳化剂构成胶束，胶束内构成胶束，胶束内增溶有一定量的增溶有一定量的单体；体； ③③大部分大部分单体分散成液体分散成液滴，其外表吸附着乳化滴，其外表吸附着乳化剂，构成，构成稳定的乳液定的乳液〔〔4 4〕〕反反响响过过程程：：研研讨讨阐阐明明，，单单体体的的引引发发及及聚聚合合通通常常是是在在胶束中进展胶束中进展 当当溶溶于于水水中中的的乳乳化化剂剂到到达达一一定定浓浓度度时时，，就就会会构构成成乳乳化化剂剂－－单体胶束。

单体胶束〔〔5〕特点：〕特点：聚合速度快，反响温度易于控制；聚合速度快，反响温度易于控制；反响温度低，所得聚合物的分子量高；反响温度低，所得聚合物的分子量高；反响溶液粘度低；反响溶液粘度低；乳化剂、分散剂和稳定剂等参与，导致产品纯度乳化剂、分散剂和稳定剂等参与，导致产品纯度低9.3 缩聚型聚合物的制备缩聚型聚合物的制备一、概一、概 述述缩缩合合聚聚合合反反响响〔〔简简称称缩缩聚聚〕〕：：由由含含有有两两种种或或两两种种以以上上单单体体相相互互缩缩合合聚聚合合而而构构成成聚聚合合物物的的反反响响，，同同时时会会析析出出水水、、氨、醇、氯化氢等小分子物质氨、醇、氯化氢等小分子物质Ø 定义：定义：1〕均缩聚物〕均缩聚物: 由一种单体缩聚而成的高分子由一种单体缩聚而成的高分子Ø 缩聚型聚合物分类：缩聚型聚合物分类：2〕共缩聚物：由两种或两种以上单体缩合而成的高分子〕共缩聚物：由两种或两种以上单体缩合而成的高分子二、制二、制备方法方法1、熔融、熔融缩聚聚〔〔1〕定〕定义：将一定配比的：将一定配比的单体、催化体、催化剂和相和相对分分子子质量量调理理剂参与到反响容器中，在高于聚合物参与到反响容器中，在高于聚合物熔点熔点10～～30℃℃的温度下的温度下进展的展的缩聚反响。

聚反响〔〔2〕运用：〕运用： 主要用于熔点与分解温度相差主要用于熔点与分解温度相差较大的聚合物大的聚合物【如聚【如聚酰胺〔尼胺〔尼龙〕、聚〕、聚酯〔〔涤纶〕和聚氨〕和聚氨酯等等】的制】的制备〔〔3〕特点：〕特点： 1〕反响过程无溶剂，产质量量、消费效〕反响过程无溶剂，产质量量、消费效率高；率高； 2〕为实现产率高，产物相对分子量大，〕为实现产率高，产物相对分子量大，必需设法将反必需设法将反 应过程中生成的小分子副应过程中生成的小分子副产物去除产物去除 3〕为控制聚合物的分子量，常参与分子〕为控制聚合物的分子量，常参与分子量调理剂量调理剂 4〕为防止聚合物氧化、降解，反响在惰〕为防止聚合物氧化、降解，反响在惰性气氛下进展性气氛下进展2、界面缩聚、界面缩聚〔〔1〕定义：界面缩聚反响是将两种单体分别溶〕定义：界面缩聚反响是将两种单体分别溶解在适当的溶剂中，而这两种溶剂是互不相溶解在适当的溶剂中，而这两种溶剂是互不相溶的反响时将两种单体溶液倒在一同，反响即的反响时将两种单体溶液倒在一同，反响即发生在两相的界面处发生在两相的界面处〔〔2 2〕运用：〕运用： 主要用于高熔点芳香主要用于高熔点芳香族高聚物的制备，如与加族高聚物的制备，如与加工工艺结合，可实现缩聚工工艺结合，可实现缩聚产物直接纺纱或制成薄膜。

产物直接纺纱或制成薄膜3、溶液、溶液缩聚聚〔〔1〕定〕定义：溶液：溶液缩聚反响可以在聚反响可以在纯溶溶剂中也可中也可以在混合溶以在混合溶剂中中进展 普通有三种情况：普通有三种情况：①①原料和生成聚合物都能溶解在溶原料和生成聚合物都能溶解在溶剂中，反响真中，反响真正在溶液中正在溶液中进展的；展的；②②原料能溶解在反响介原料能溶解在反响介质中，而生成的聚合物完中，而生成的聚合物完全不溶或部分溶解；全不溶或部分溶解；③③原料部分溶解或完全不溶于反响介原料部分溶解或完全不溶于反响介质，而，而产物物完全溶解完全溶解〔〔2 2〕运用：〕运用： 主主要要用用于于树树脂脂〔〔如如酚酚醛醛树树脂脂、、环环氧氧树树脂脂等等〕〕，，以以及及熔熔点点与与分分解解温温度度接接近近的的聚聚合合物物【【如如聚芳酰酯〔芳纶〕、聚芳酯】的制备聚芳酰酯〔芳纶〕、聚芳酯】的制备作业作业1、对加聚型聚合物的四种制备方法在配方主要成、对加聚型聚合物的四种制备方法在配方主要成分、聚合场所、聚合机理、主要优缺陷方面进展分、聚合场所、聚合机理、主要优缺陷方面进展比较。