高分子化学第一章精选PPT.ppt

高分子化学第一章第1页，此课件共44页哦1.2 聚合物的结构聚合物的结构高分子化学部分结晶状态部分结晶状态聚合物的聚合物的基本特征基本特征相对分子质相对分子质量方面特征量方面特征具有巨大具有巨大分子质量分子质量相对分子质相对分子质量多分散性量多分散性平均相对平均相对分子质量分子质量相对分子相对分子质量分布质量分布数均分子质量数均分子质量质均分子质量质均分子质量粘均分子质量粘均分子质量分布曲线分布曲线分布指数分布指数结构方结构方面特征面特征线形结构线形结构支链结构支链结构交联结构交联结构聚集态聚集态 特特 征征无定型状态无定型状态高度结晶状态高度结晶状态玻璃态玻璃态橡胶态橡胶态粘流态粘流态非晶态非晶态晶晶 态态2第2页，此课件共44页哦聚合物结构3第3页，此课件共44页哦为什么通用塑料可塑性好为什么通用塑料可塑性好,易加工易加工,容易燃烧容易燃烧,耐热耐热性差性差,易老化易老化?LDPE:包装材料，地膜，电缆绝缘材料包装材料，地膜，电缆绝缘材料HDPE：塑料瓶、管、板，电缆绝缘材料：塑料瓶、管、板，电缆绝缘材料PP：机械部件，家具，包装材料，地毯：机械部件，家具，包装材料，地毯PVC：建筑材料，管道，地板等：建筑材料，管道，地板等PS：包装材料，家具，电器部件：包装材料，家具，电器部件1.2 聚合物的结构聚合物的结构 主链结构的影响主链结构的影响主链的主要作用维持分子连接线型主链的主要作用维持分子连接线型,影响柔顺性、强度影响柔顺性、强度4第4页，此课件共44页哦w为什么工程塑料为什么工程塑料高机械性能，热、化学稳高机械性能，热、化学稳定性高。可代替金属、陶瓷和玻璃等应用。定性高。可代替金属、陶瓷和玻璃等应用。wPOM（聚甲醛），聚酰胺（尼龙（聚甲醛），聚酰胺（尼龙6,尼龙尼龙-6,6）；）；w聚酯（聚酯（PET,PBT），），PPO，PC,PI,PS,PPS。1.2 1.2 聚合物的结构聚合物的结构 主链结构的影响主链结构的影响5第5页，此课件共44页哦杂链高分子聚乙二醇聚乙二醇尼龙尼龙6元素有机高分子聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷碳链高分子聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯例：例：1.2 1.2 聚合物的结构聚合物的结构 主链结构的影响主链结构的影响高分子化学高分子化学6第6页，此课件共44页哦高分子链的三种基本形状：高分子链的三种基本形状：线形、支链形、体形线形、支链形、体形线形线形 支链形支链形 体形体形线形、支链形和交联线形、支链形和交联宏观结构宏观结构其它新型结构的高分子，如其它新型结构的高分子，如星形聚合物、梯形聚合物星形聚合物、梯形聚合物等。等。星形星形梯形梯形7第7页，此课件共44页哦形成线形大分子的基本条件形成线形大分子的基本条件2 官能团单体，官能团单体，如：如：w 线型缩聚中，单体须具有两个反应能力的线型缩聚中，单体须具有两个反应能力的官能团官能团，如二元酸和二，如二元酸和二元醇；元醇；w 加聚中烯类单体的加聚中烯类单体的键键；w 环状单体开环聚合中的环状单体开环聚合中的断裂单键断裂单键；长长几几百百nmnm，直直径径零零点点几几nmnm，长长径径比比极极大大；其其长长链链可可能能比比较较伸伸展展，也也可可能能卷卷曲曲成成团团，取取决决于于链链的的柔柔顺顺性性和和外外部部条条件件，一一般般为为无无规规线线团团;自自然状态下处于卷曲状态。然状态下处于卷曲状态。适当溶剂可溶解，加热可以熔融，适当溶剂可溶解，加热可以熔融，即可溶可熔即可溶可熔。聚丙烯、聚氯乙烯等塑料，涤纶树脂、聚酰胺聚丙烯、聚氯乙烯等塑料，涤纶树脂、聚酰胺-66、聚丙烯腈等纤维均为线形聚合物。聚丙烯腈等纤维均为线形聚合物。线形高分子线形高分子8第8页，此课件共44页哦适当溶剂可溶解，加热可以熔融，适当溶剂可溶解，加热可以熔融，即可溶可熔即可溶可熔。支链支链高分子高分子线形主链上带支链线形主链上带支链形成条件：形成条件：w 多官能度体系的缩聚早期，先支化，后交联。多官能度体系的缩聚早期，先支化，后交联。例：邻苯二甲酸酐和甘油例：邻苯二甲酸酐和甘油w 自由基聚合中的链转移反应自由基聚合中的链转移反应w 接枝共聚物接枝共聚物(graft polymer)先形成线形主链，后接上支链，如抗冲聚苯乙烯。先形成线形主链，后接上支链，如抗冲聚苯乙烯。侧侧枝枝的的长长短短和和数数量量可可不不同同，有有的的是是聚聚合合中中自自然然形形成成的的；有的则是人为的通过反应接枝上去的。有的则是人为的通过反应接枝上去的。9第9页，此课件共44页哦体形体形高分子高分子许许 多多 线线 型型 或或 支支 链链 型型 大大 分分 子子 由由 化化 学学 键键 连连 接接 而而 成成 的的 交交 联联(crosslinking)结构结构。交交联联聚聚合合物物又又称称网网状状聚聚合合物物或或体体形形聚聚合合物物，是是借借助助于于多多官官能能团团单单体体的的反应或某种助剂（如硫）将聚合物交联起来而得到的。反应或某种助剂（如硫）将聚合物交联起来而得到的。交交联联程程度度浅浅,受受热热可可软软化化，适适当当溶溶剂剂可可溶溶胀胀，交交联联程程度度深深的的,既既不不溶溶解解,又不熔融，即又不熔融，即不溶不熔不溶不熔。典型的例子是橡胶的硫化典型的例子是橡胶的硫化(sulfuration)大分子的几何形状与聚合物的物理性质密切相关大分子的几何形状与聚合物的物理性质密切相关w 线型和支链型聚合物：可溶可熔线型和支链型聚合物：可溶可熔 热塑性聚合物热塑性聚合物w 交联聚合物：分子链间存在化学键的交联，不溶不熔交联聚合物：分子链间存在化学键的交联，不溶不熔 热固性聚合物热固性聚合物10第10页，此课件共44页哦结构单元的键接方式结构单元的键接方式高分子的微结构包括高分子的微结构包括结构单元的结构结构单元的结构、结构单元相互键接的、结构单元相互键接的序列结构序列结构、结构、结构单元在空间排布的单元在空间排布的立体构型立体构型等。等。1.结构单元的结构：结构单元的结构：决定聚合物的种类和性能最主要因素。决定聚合物的种类和性能最主要因素。2.序列序列结结构构(sequential structure)：链结链结构构单单元的元的连连接接顺顺序。序。单单体体结结构和反构和反应应条件影响条件影响结结构构单单元的元的连连接接顺顺序。序。具有取代基的乙烯基单体可能存在具有取代基的乙烯基单体可能存在头尾头尾或或头头头头或或尾尾尾尾连连接接.有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾。有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾。11第11页，此课件共44页哦头头-尾连接尾连接head-to-tailhead-to-tail头头-头连接头连接head-to-headhead-to-head尾尾-尾连接尾连接tail-to-tailtail-to-tail如单体如单体CH2=CHX聚合时，所得单体单元结构如下：聚合时，所得单体单元结构如下：头头尾尾单体单元连接方式可有如下三种：单体单元连接方式可有如下三种：12第12页，此课件共44页哦高分子高分子链链的构型的构型 原子或取代基在空原子或取代基在空间间排列方式不同引起的。排列方式不同引起的。可分为：可分为：w 对映体异构对映体异构(antimer isomerism)w 几何异构几何异构(rotamerism)w 构象构象(conformation)（二次结构）（二次结构）（1）对映体异构（又称手性异构）对映体异构（又称手性异构）不对称不对称(asymmetric)碳原子上的基团空间排列引起。碳原子上的基团空间排列引起。全同结构全同结构 (isotactic structure)间同结构间同结构 (syndiotactic sturcture)无规结构无规结构 (random structure)若高分子中含有手性若高分子中含有手性C原子原子,则其立体构型可有则其立体构型可有D型和型和L型，据其型，据其连接方式可分为如下三种：连接方式可分为如下三种：等规聚合物等规聚合物立立体体异异构构体体之之间间的的性性能能差差别别很很大大。例例如如：全全同同立立构构聚聚苯苯乙乙烯烯能能结结晶晶，熔熔点点240，而而无无规规立立构构聚聚苯苯乙乙烯烯不不能能结结晶晶，软软化化点点仅仅为为80。13第13页，此课件共44页哦（1）全同立构高分子：全同立构高分子：主链上的主链上的C*的立体构型全部为的立体构型全部为D型或型或L 型型,即即DDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLL；聚丙烯为例聚丙烯为例（2）间同立构高分子：间同立构高分子：主链上的主链上的C*的立体构型各不相同的立体构型各不相同,即即D型与型与L型相间连接，型相间连接，LDLDLDLDLDLDLD；（3）无规立构高分子：无规立构高分子：主链上的主链上的C*的立体构型紊乱无规则连接。的立体构型紊乱无规则连接。14第14页，此课件共44页哦异戊二烯烃异戊二烯烃(isoprene)1,4加成后，主链上有双键，与双键连接的碳原子不能绕主链旋转。加成后，主链上有双键，与双键连接的碳原子不能绕主链旋转。w 顺式顺式(cis form)异构体异构体w 反式反式(trans form)异构体异构体（2）几何异构（）几何异构（Stereoisomerism）主链上有不饱和键所引起的异构现象主链上有不饱和键所引起的异构现象15第15页，此课件共44页哦（3）构象）构象(conformation)（二次结构）（二次结构）w 伸展链伸展链spreading chainw 无规线团无规线团random coilw 折叠链折叠链folded chainw 螺旋链螺旋链spiral chain 产生原因：产生原因：C-C单键的内旋转单键的内旋转(internal rotation)引起碳原子引起碳原子在空间位置上的变化。在空间位置上的变化。高分子链在空间存在的各种形状高分子链在空间存在的各种形状16第16页，此课件共44页哦 聚集态和热转变聚集态和热转变高分子的聚集态结构（三次结构）高分子的聚集态结构（三次结构）w是是指指高高聚聚物物材材料料整整体体的的内内部部结结构构，即即高高分分子子链链与与链链之之间间的的排排列列和和堆堆砌砌结结构构。高高分分子子之之间间以以次次价价键键（范范德德华华力力）聚聚集集。由由于于相相对对分分子子质质量量很很大大，总总的的次次价价键力超过共价键力。因此高分子只有固态和液态，没有气态。键力超过共价键力。因此高分子只有固态和液态，没有气态。高分子有高分子有两种状态两种状态固固 态态高聚物高聚物液液 态态高聚物高聚物晶态晶态结构结构非晶态非晶态结结 构构又又 称称粘流态粘流态两种聚集状态两种聚集状态玻璃态玻璃态三个力学状态三个力学状态粘流态粘流态高弹态高弹态 又称又称无定形结构无定形结构TgTf两个特征温度两个特征温度17第17页，此课件共44页哦 非晶态结构非晶态结构 高聚物可以是完全的非晶态；高聚物可以是完全的非晶态；非非晶晶态态高高聚聚物物的的分分子子链链处处于于无无规规线线团团状状态态。这这种种缠缠结结、混混杂杂的的状状态态也也可可能能存存在在着着一一定定程程度度的的有有序性。序性。非非晶晶态态高高分分子子没没有有熔熔点点，在在比比体体积积-温温度度曲曲线线上上有有一一转转折折点点，此此点点对对应应的的温温度度称称为为玻玻璃璃化化转转变变温温度度，用用TgTg表示；表示；18第18页，此课件共44页哦玻璃态玻璃态 分子链节或整个分子链无法产分子链节或整个分子链无法产生运动，高聚物呈现如玻璃体状的固态。生运动，高聚物呈现如玻璃体状的固态。例如常温下的塑料。例如常温下的塑料。高弹态高弹态 链节可以较自由地旋转，但链节可以较自由地旋转，但整个分子链不能移动。例如常温下的整个分子链不能移动。例如常温下的橡胶。高弹态是高聚物所独有的罕见橡胶。高弹态是高聚物所独有的罕见的一种物理形态，能产生很大形变，的一种物理形态，能产生很大形变，除去外力后能可逆恢复原状。除去外力后能可逆恢复原状。粘流态粘流态 高聚物分子链节可以自由地旋转，整个分子链也能自由移动，高聚物分子链节可以自由地旋转，整个分子链也能自由移动，从而成为能流动的粘液，比液态低分子化合物的粘度要大得多，又称从而成为能流动的粘液，比液态低分子化合物的粘度要大得多，又称为塑性态。例如胶粘剂或涂料。为塑性态。例如胶粘剂或涂料。线型非晶态高聚物的物理形态19第19页，此课件共44页哦在在TgTg以以下下，聚聚合合物物处处玻玻璃璃态态，其其质质硬硬，性性脆脆，无无弹弹性性，类类似似玻玻璃璃，体体积积粘粘度度大大，链链段段运运动动受受限限，比比体体积积随随温温度度变变化率较小。化率较小。当当升升温温到到Tf Tf（粘粘流流温温度度）时时，链链段段运运动动强强烈烈，有有明明显显分分子子间间位位移移，物物料料熔熔融融达达到象液体一样的流动状态，即到象液体一样的流动状态，即粘流态粘流态。温温度度升升高高到到TgTg以以上上，聚聚合合物物转转变变为为橡橡胶胶态态（高高弹弹态态），质质软软而而有有弹弹性性，链链段段能能较较自自由由地地转转动动，比比体体积积随随温温度度变变化化率较大。玻璃态和高弹态均为固体。率较大。玻璃态和高弹态均为固体。将将一一非非晶晶态态高高聚聚物物试试样样，施施一一恒恒定定外外力力，记记录录试试样样的的形形变变随随温温度度的的变变化化，可得到可得到温度形变曲线温度形变曲线或或热机械曲线热机械曲线。TgTf 形形变变 玻璃态玻璃态 高弹态高弹态 粘流态粘流态非晶态高聚物形变非晶态高聚物形变-温度关系曲线温度关系曲线 温度温度在在T TB B以以下下，聚聚合合物物分分子子的的振振动动被被“冻冻结结”，出现不能拉伸的脆性现象。，出现不能拉伸的脆性现象。20第20页，此课件共44页哦玻璃化温度玻璃化温度 由高弹态向玻璃态转变的温度，用由高弹态向玻璃态转变的温度，用Tg 表示。表示。粘流化温度粘流化温度 由高弹态向粘流态转变的温度，用由高弹态向粘流态转变的温度，用Tf 表示。表示。塑料与纤维塑料与纤维:要求要求Tg 高，高，Tf 低（较耐热，加工成型温度不高）低（较耐热，加工成型温度不高）橡胶：橡胶：要求要求Tg 低，低，Tf 高（耐寒又耐热）高（耐寒又耐热）一些非晶态高聚物的一些非晶态高聚物的Tg和和Tf值：值：聚氯乙烯聚氯乙烯 Tg=81 Tf=175聚苯乙烯聚苯乙烯 Tg=100 Tf=135聚丁二烯聚丁二烯(顺丁橡胶顺丁橡胶)Tg=-108 Tf 天然橡胶天然橡胶 Tg=-73 Tf=12221第21页，此课件共44页哦 晶态结构晶态结构高高聚聚物物可可以以高高度度结结晶晶，但但不不能能达达到到100100，即即结结晶晶高高聚聚物物可可处处于于晶晶态态和和非非晶态两相共存的状态。晶态两相共存的状态。聚合物结晶能力与其链结构及外界条件有关聚合物结晶能力与其链结构及外界条件有关w 内因：内因：大分子结构规整性、分子间力、分子链柔性等。大分子结构规整性、分子间力、分子链柔性等。w 外因：外因：拉力、温度等。拉力、温度等。拉伸拉伸:有利于有序排列，使结晶度提高。有利于有序排列，使结晶度提高。温度温度:慢慢冷却，与结晶速度相适应，有利于有序排列和结晶。慢慢冷却，与结晶速度相适应，有利于有序排列和结晶。22第22页，此课件共44页哦聚乙烯聚乙烯(PE)片晶片晶透射电镜透射电镜23第23页，此课件共44页哦树枝状晶树枝状晶80%支化的支化的PE24第24页，此课件共44页哦等规聚丙烯的球晶等规聚丙烯的球晶25第25页，此课件共44页哦串晶和柱晶串晶和柱晶26第26页，此课件共44页哦结结晶晶熔熔融融温温度度，T Tm m，是是结结晶晶高高聚聚物物的的主主要热转变温度。要热转变温度。由由于于结结晶晶存存在在缺缺陷陷，并并有有分分子子量量分分布布等原因，结晶聚合物熔点有一范围。等原因，结晶聚合物熔点有一范围。由由于于晶晶格格的的束束缚缚，在在熔熔点点T Tm m以以下下时时，结结晶晶高高聚聚物物只只能能处处于于柔柔韧韧状状态态。如如分分子子量量不不大大，加加热热到到T Tm m后后直直接接产产生生流流动动而而进进入入粘粘流流态态；分分子子量量大大时时，则则要要经经过过一一个个小小的的高高弹弹形形变变区区，最最后后进进入入粘流态。粘流态。TgTm 温温 度度 比比体体积积 玻玻 璃璃 态态 高高 弹弹 态态粘粘 流流 态态半结晶半结晶固体固体玻璃化转变温度玻璃化转变温度 熔点熔点27第27页，此课件共44页哦T Tm m和和TgTg是是结结晶晶高高聚聚物物和和无无定定型型高高聚聚物物的的主主要要热热转转变变温温度度，也也是是衡衡量量聚聚合合物物耐耐热热性的重要指标性的重要指标。通常所说的塑料、橡胶，正是按照通常所说的塑料、橡胶，正是按照T Tm m和和 T Tg g在室温之上在室温之上或室温之下划分的或室温之下划分的:大部分纤维是晶态高聚物大部分纤维是晶态高聚物 T Tm m应高于室温应高于室温150150以上以上也有非晶态高聚物也有非晶态高聚物 分子排列要有一定规则和取向分子排列要有一定规则和取向塑料塑料晶态高聚物晶态高聚物,处于部分结晶态处于部分结晶态,TmTm是使用的上限温度是使用的上限温度非晶态高聚物非晶态高聚物,处于玻璃态处于玻璃态,TgTg是使用的上限温度是使用的上限温度只能是非晶态高聚物，处于高弹态只能是非晶态高聚物，处于高弹态TgTg是使用的下限温度，是使用的下限温度，TgTg应低于室温应低于室温7575以上以上T Tf f 是使用的上限温度是使用的上限温度纤维纤维橡胶橡胶28第28页，此课件共44页哦某某类类晶晶体体受受热热熔熔融融（热热致致性性）或或被被溶溶剂剂溶溶解解（溶溶致致性性）后后，失失去去了了固固体体的的刚刚性性，转转变变成成液液体体，但但仍仍保保留留有有晶晶态态分分子子的的有有序序排排列列，成成各各向向异异性性，形形成成兼兼有有晶晶体体和和液液体体性性质质的的过过渡渡状状态态，这这种种中中间间状状态态称称为为液液晶晶态态，处处于于这这种种状状态态的的物物质质称称作作液晶液晶。CrystalLiquid CrystalLiquid液晶液晶 液晶态结构液晶态结构玻璃态玻璃态液晶态液晶态各向同性液态各向同性液态29第29页，此课件共44页哦1 1弹性和塑性弹性和塑性 （1）弹性弹性 当高聚物当高聚物Tg TR(室温室温)TR，高聚物处于玻璃态，用做材料时可做塑料。，高聚物处于玻璃态，用做材料时可做塑料。玻璃化温度玻璃化温度Tg是高聚物的链节开始旋转的最低温度。它的高低与分子是高聚物的链节开始旋转的最低温度。它的高低与分子链的柔顺性和分子链间的作用力大小有关。链的柔顺性和分子链间的作用力大小有关。分子的柔顺性越大，分子的柔顺性越大，Tg越越低。低。体型高聚物的分子链由于被化学键牢固地交联，很难变形，因此，当温体型高聚物的分子链由于被化学键牢固地交联，很难变形，因此，当温度改变时不会出现粘流态，交联度大时也不会出现高弹态，而只呈玻璃度改变时不会出现粘流态，交联度大时也不会出现高弹态，而只呈玻璃态。态。1.3 聚合物的性能与应用聚合物的性能与应用30第30页，此课件共44页哦1.3 聚合物的性能与应用聚合物的性能与应用2.2.力学性能：力学性能：拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、硬度拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、硬度弹性模量弹性模量 ：代表物质的刚性，对变形的阻力，代表物质的刚性，对变形的阻力，以起始应力除以相对伸长率表示，以起始应力除以相对伸长率表示，即应力应变曲线的起始斜率。即应力应变曲线的起始斜率。抗张强度抗张强度 ：使试样破坏的应力使试样破坏的应力,单位单位N/cmN/cm2 2断裂伸长率断裂伸长率 ：最终试样断裂时的伸长率（）最终试样断裂时的伸长率（）应应 变变应应 力力单晶纤维单晶纤维玻璃态聚合物玻璃态聚合物半结晶聚合物半结晶聚合物橡胶橡胶(1)平均相对分子质量平均相对分子质量（或平均聚合度）的增大，（或平均聚合度）的增大，有利于增加分子链间的作用力，可使拉伸强度与冲击强度等有所提高。有利于增加分子链间的作用力，可使拉伸强度与冲击强度等有所提高。强度强度：天然橡胶（：天然橡胶（M r=20万）万）丁苯橡胶（丁苯橡胶（M r=45万）万）(2)极性取代基极性取代基或链间能形成或链间能形成氢键氢键时，能增加分子链之间的作用力而提高其强度。时，能增加分子链之间的作用力而提高其强度。拉伸强度拉伸强度:聚氯乙烯聚氯乙烯(含极性基团含极性基团-Cl)聚乙烯聚乙烯 31第31页，此课件共44页哦(3)适度交联适度交联有利于增加分子链之间的作用力。有利于增加分子链之间的作用力。(4)在结晶区内分子链在结晶区内分子链排列紧密有序排列紧密有序，可使分子链之间的作用力增大，可使分子链之间的作用力增大，机械强度也随之增高。机械强度也随之增高。(5)主链主链含苯环含苯环或侧链引入芳环、杂环取代基等的高聚物，其强度和刚性或侧链引入芳环、杂环取代基等的高聚物，其强度和刚性比含脂肪族主链的高聚物的要高。比含脂肪族主链的高聚物的要高。如聚乙烯交联后，冲击强度可提高如聚乙烯交联后，冲击强度可提高34倍。倍。机械强度机械强度:高结晶聚乙烯高结晶聚乙烯 低结晶聚乙烯低结晶聚乙烯强度强度：芳香尼龙芳香尼龙(如芳纶如芳纶-1313)普通尼龙普通尼龙32第32页，此课件共44页哦高分子化合物通常以高分子化合物通常以共价键共价键结合，一般不存在自由电子和离子，因此结合，一般不存在自由电子和离子，因此高聚物通常是很好的绝缘体高聚物通常是很好的绝缘体，可作为绝缘材料。，可作为绝缘材料。高聚物的极性越小，其绝缘性越好。高聚物的极性越小，其绝缘性越好。非极性高聚物非极性高聚物 分子链节结构对称的高聚物分子链节结构对称的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯，如聚乙烯，聚四氟乙烯等。等。极性高聚物极性高聚物 分子链节结构不对称的高聚物分子链节结构不对称的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺，如聚氯乙烯，聚酰胺等。等。例：例：试比较下列高聚物的电绝缘性：试比较下列高聚物的电绝缘性：聚四氟乙烯聚四氟乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯3电绝缘性和抗静电性 33第33页，此课件共44页哦电绝缘材料的高聚物可分为：电绝缘材料的高聚物可分为：（1）链节结构对称且无极性基团链节结构对称且无极性基团的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯，的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯，对直流电和交流电都绝缘，可用作高频电绝缘材料。对直流电和交流电都绝缘，可用作高频电绝缘材料。（2）无极性基团，但链节结构不对称的高聚物无极性基团，但链节结构不对称的高聚物，如聚苯乙烯，天然，如聚苯乙烯，天然橡胶等，可用做中频电绝缘材料。橡胶等，可用做中频电绝缘材料。（3）链节结构不对称且有极性基团的高聚物链节结构不对称且有极性基团的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺，酚醛，如聚氯乙烯，聚酰胺，酚醛树指等，可用做低频或中频电绝缘材料。树指等，可用做低频或中频电绝缘材料。34第34页，此课件共44页哦分子的极性可用相对介电常数分子的极性可用相对介电常数衡量，通常非极性高聚物的衡量，通常非极性高聚物的2，弱极，弱极性或中等极性高聚物的性或中等极性高聚物的24，强极性高聚物的，强极性高聚物的4。高聚物 高聚物 聚四氟乙烯 2.0 聚氯乙烯 3.23.6 聚丙烯 2.2 聚甲基丙烯酸甲酯 3.33.9 低密度聚乙烯 2.252.35 硅树脂 2.754.20 高密度聚乙烯 2.302.35 尼龙66 4.0 聚苯乙烯 2.453.10 酚醛树脂 5.0 6.5 表表7.2 7.2 常见高聚物的相对介电常数常见高聚物的相对介电常数35第35页，此课件共44页哦静电现象静电现象 两种电性不同的物体相互接触或磨擦时，会有电子的两种电性不同的物体相互接触或磨擦时，会有电子的转移而使一物种体带正电荷，另一种物体带负电荷的现象。转移而使一物种体带正电荷，另一种物体带负电荷的现象。静电现象具有两面性，它应用于静电印刷、油漆喷涂和静电分离等。但静静电现象具有两面性，它应用于静电印刷、油漆喷涂和静电分离等。但静电往往是有害的，例如腈纶纤维起毛球、吸灰尘；粉料在干燥运转中会结电往往是有害的，例如腈纶纤维起毛球、吸灰尘；粉料在干燥运转中会结块等。块等。常用的抗静电剂是一些常用的抗静电剂是一些表面活性剂表面活性剂，其主要作用是提高高聚物表面的电，其主要作用是提高高聚物表面的电导性，使之迅速放电，防止电荷积累。导性，使之迅速放电，防止电荷积累。另外，在高聚物中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等也同样另外，在高聚物中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等也同样起到抗静电的作用。起到抗静电的作用。36第36页，此课件共44页哦高聚物溶解的两个阶段：高聚物溶解的两个阶段：溶胀溶胀 溶剂分子渗入高聚物内部，使高分子链间产生松动，并通过溶剂溶剂分子渗入高聚物内部，使高分子链间产生松动，并通过溶剂化使高聚物膨胀成凝胶状。化使高聚物膨胀成凝胶状。溶解溶解 高分子链从凝胶表面分散进入溶剂中，溶解形成均一的溶液。高分子链从凝胶表面分散进入溶剂中，溶解形成均一的溶液。（1）溶解性）溶解性一般一般线型线型（包括带支链）的高聚物，在适当的溶剂中常可以溶解。（包括带支链）的高聚物，在适当的溶剂中常可以溶解。如聚苯乙烯（彩色玩具）可溶于苯或甲苯，有机玻璃（绘图直尺）如聚苯乙烯（彩色玩具）可溶于苯或甲苯，有机玻璃（绘图直尺）可溶于氯仿或丙酮。可溶于氯仿或丙酮。但但体型体型高聚时，通常只发生溶胀而不能溶解。高聚时，通常只发生溶胀而不能溶解。4溶解性和保水性37第37页，此课件共44页哦溶剂选择的原则是溶剂选择的原则是“相似相溶相似相溶”，极性大的高聚物选用极性大的溶，极性大的高聚物选用极性大的溶剂；极性小的高聚物先用极性小的溶剂。例如，未硫化的天然橡胶剂；极性小的高聚物先用极性小的溶剂。例如，未硫化的天然橡胶是弱极性的，可溶于汽油、苯、甲苯等非极性或弱极性溶剂中。是弱极性的，可溶于汽油、苯、甲苯等非极性或弱极性溶剂中。高吸水性树脂高吸水性树脂含有羟基等含有羟基等强亲水基团强亲水基团，不溶于水，在水中只能溶胀，不溶于水，在水中只能溶胀，有惊人的吸水能力。吸水后成凝胶状，在加压下，水分也不易挤出来。有惊人的吸水能力。吸水后成凝胶状，在加压下，水分也不易挤出来。例如，由淀粉和聚氧乙烯制成的保水材料，吸水重量可达自重的例如，由淀粉和聚氧乙烯制成的保水材料，吸水重量可达自重的46034603倍；这些高吸水性的树脂已应用于农业保湿大棚，制作婴儿尿不湿、倍；这些高吸水性的树脂已应用于农业保湿大棚，制作婴儿尿不湿、防止土地荒漠化等。防止土地荒漠化等。（2 2）保水性）保水性晶态高聚物一般需将其加热至熔点附近，待晶态高聚物一般需将其加热至熔点附近，待晶态转变为非晶态晶态转变为非晶态后，溶后，溶剂分子才能渗入，使高聚物逐渐溶解。剂分子才能渗入，使高聚物逐渐溶解。相对分子质量大的高聚物，链间作用力大，不利于其溶解。相对分子质量大的高聚物，链间作用力大，不利于其溶解。38第38页，此课件共44页哦w线型高分子具有热塑性。线型高分子具有热塑性。如聚乙烯塑料受如聚乙烯塑料受热到一定温度时开始软化，直到熔化成流热到一定温度时开始软化，直到熔化成流动的液体，冷却后又变成固体，加热后又动的液体，冷却后又变成固体，加热后又熔化。根据线型高分子的这一性质制成的熔化。根据线型高分子的这一性质制成的高分子材料具有良好的可塑性，能制成薄高分子材料具有良好的可塑性，能制成薄膜、拉成丝或压制成所需的各种形状。膜、拉成丝或压制成所需的各种形状。w有些线型分子一经加工成型就不会受热熔有些线型分子一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热固性，例如酚醛树脂等。化，因而具有热固性，例如酚醛树脂等。热塑性和热固性热塑性和热固性39第39页，此课件共44页哦1.3 1.3 聚合物的性能与应用聚合物的性能与应用高分子化学高分子化学为什么为什么聚氯乙烯塑料聚氯乙烯塑料凉鞋破裂可以热修补，凉鞋破裂可以热修补，而而电木（酚醛塑料）电木（酚醛塑料）插座破裂不能修补？插座破裂不能修补？40第40页，此课件共44页哦高聚物主要由高聚物主要由C-CC-C、C-HC-H、C-OC-O等牢固的共价键连接而成，含活泼的基等牢固的共价键连接而成，含活泼的基团较少，且分子链相互缠绕，使分子链上不少基团难以参与反应，因团较少，且分子链相互缠绕，使分子链上不少基团难以参与反应，因而而一般化学稳定性较高一般化学稳定性较高。（1 1）稳定性）稳定性 一些含一些含 高聚物不耐水，高聚物不耐水，在酸或碱的催化下会与水反应。例如，聚酰胺与水的反应：在酸或碱的催化下会与水反应。例如，聚酰胺与水的反应：高聚物一般化学稳定性好高聚物一般化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，但不耐高温，易老化。耐酸碱腐蚀，但不耐高温，易老化。5化学稳定性和老化41第41页，此课件共44页哦老化是指高聚物及其材料在加工、贮存和使用过程中，长期受化学、老化是指高聚物及其材料在加工、贮存和使用过程中，长期受化学、物理（热、光、电、机械等）以及生物（霉菌）因素的综合影响，物理（热、光、电、机械等）以及生物（霉菌）因素的综合影响，发生发生裂解裂解或或交联交联，导致性能变坏的，导致性能变坏的现象现象。例如，塑料制品变脆、橡胶龟。例如，塑料制品变脆、橡胶龟裂、纤维泛黄、油漆发粘等。裂、纤维泛黄、油漆发粘等。老化是物理性质变坏的不可逆过程。主要有两种过程：老化是物理性质变坏的不可逆过程。主要有两种过程：降解降解 链断裂，Mr变小 发粘、变软、丧失机械强度交联交联 线型变体型变硬、变脆、丧失弹性，如天然胶、聚氯乙烯如天然胶、聚氯乙烯的老化的老化若若在在高高聚聚物物分分子子链链中中引引入入较较多多的的芳芳环环、杂杂环环结结构构，或或在在主主链链或或支支链链中中引入引入无机元素无机元素（如硅、磷、铝等），均可提高其热稳定性。（如硅、磷、铝等），均可提高其热稳定性。为为了了延延缓缓光光、氧氧、热热对对高高聚聚物物的的老老化化作作用用，通通常常可可在在高高聚聚物物中中加入各类加入各类光稳定剂、抗氧剂（芳香族胺类如二苯胺光稳定剂、抗氧剂（芳香族胺类如二苯胺和酚类等），或和酚类等），或热稳定剂热稳定剂（如硬脂酸盐等）。（如硬脂酸盐等）。（2）老化42第42页，此课件共44页哦1.3 聚合物的性能与应用聚合物的性能与应用w聚合物的热性能聚合物的热性能w聚合物的燃烧性能聚合物的燃烧性能w聚合物的透气性能聚合物的透气性能w聚合物渗透性能聚合物渗透性能43第43页，此课件共44页哦第三讲课后作业第三讲课后作业 预习预习：1.逐步聚合；逐步聚合；2.缩聚反应；缩聚反应；3.线形缩聚反应机理；线形缩聚反应机理；作业：P46 选择题、P48填空题44第44页，此课件共44页哦