聚合物基础知识精选PPT.ppt
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1、聚合物基础知识第1页,此课件共55页哦参考书目参考书目1.涂料工艺编委会编,涂料工艺(上,下),北京:化学工业出版社,涂料工艺编委会编,涂料工艺(上,下),北京:化学工业出版社,1997.122.倪玉德主编,涂料制造技术,北京:化学工业出版社材料科学与工程出版倪玉德主编,涂料制造技术,北京:化学工业出版社材料科学与工程出版中心,中心,2003 3.马庆麟主编,涂料工业手册,北京:化学工业出版社,马庆麟主编,涂料工业手册,北京:化学工业出版社,20014.东北林学院东北林学院 主编,胶粘剂与涂料,北京:中国林业出版社,主编,胶粘剂与涂料,北京:中国林业出版社,1981.95.姜英涛编著,涂料基础
2、,北京:化学工业出版社,姜英涛编著,涂料基础,北京:化学工业出版社,20046.李兰亭李兰亭 编,胶粘剂与涂料,北京:中国林业出版社,编,胶粘剂与涂料,北京:中国林业出版社,1992.27.徐秉恺等编著,涂料使用手册,南京:江苏科学技术出版社,徐秉恺等编著,涂料使用手册,南京:江苏科学技术出版社,2000.048.(美美)D.Satas,Arthur A.Tracton编;赵风清编;赵风清,肖纪君等译,涂料涂装肖纪君等译,涂料涂装工艺应用手册,北京:中国石化出版社,工艺应用手册,北京:中国石化出版社,20039.张跃军,王新龙编著,胶粘剂新产品与新技术,南京:江苏科学技术张跃军,王新龙编著,胶
3、粘剂新产品与新技术,南京:江苏科学技术出版社,出版社,2003.0310.程时远,程时远,李盛彪,李盛彪,黄世强编著,胶粘剂,北京:化学工业出黄世强编著,胶粘剂,北京:化学工业出版社精细化工出版中心,版社精细化工出版中心,200111.宋小平宋小平等等 编著,胶粘剂制造技术,北京:科学技术文献出版社,编著,胶粘剂制造技术,北京:科学技术文献出版社,2002第2页,此课件共55页哦 一、聚合物的基本概念一、聚合物的基本概念一、聚合物的基本概念一、聚合物的基本概念 重复单元和链节重复单元和链节 结构单元和单体单元结构单元和单体单元 平均聚合度平均聚合度 二、聚合物的基本特征二、聚合物的基本特征二、
4、聚合物的基本特征二、聚合物的基本特征 相对分子质量方面的特征相对分子质量方面的特征相对分子质量方面的特征相对分子质量方面的特征 结构方面的特征结构方面的特征结构方面的特征结构方面的特征 聚集态特征聚集态特征聚集态特征聚集态特征 三、聚合物的分类三、聚合物的分类三、聚合物的分类三、聚合物的分类 按聚合物的性能和用途按聚合物的性能和用途按聚合物的性能和用途按聚合物的性能和用途 按合成聚合物的聚合反应类型按合成聚合物的聚合反应类型按合成聚合物的聚合反应类型按合成聚合物的聚合反应类型 按聚合物主链结构的化学组成按聚合物主链结构的化学组成按聚合物主链结构的化学组成按聚合物主链结构的化学组成 按聚合物大分
5、子结构形态按聚合物大分子结构形态按聚合物大分子结构形态按聚合物大分子结构形态 四、四、四、四、聚合物的命名聚合物的命名聚合物的命名聚合物的命名 一般命名法一般命名法一般命名法一般命名法 系统命名法系统命名法系统命名法系统命名法 聚合物聚合物第3页,此课件共55页哦 一、一、一、一、聚合物的基本概念聚合物的基本概念聚合物的基本概念聚合物的基本概念 聚合物大分子中以共价键相互连接的、聚合物大分子中以共价键相互连接的、重复出现的、小而简单的结构单位。重复出现的、小而简单的结构单位。“重复单元重复单元重复单元重复单元”似大分子链的一个环节。似大分子链的一个环节。似大分子链的一个环节。似大分子链的一个环
6、节。重复单元重复单元重复单元重复单元(structural repeating unit)(structural repeating unit)和链节和链节和链节和链节链节链节链节链节:重复重复重复重复结构结构结构结构单元单元单元单元:第4页,此课件共55页哦 聚苯乙烯的结构式为聚苯乙烯的结构式为聚氯乙烯的结构式为聚氯乙烯的结构式为聚乙烯的结构式为聚乙烯的结构式为聚合物的结构式:聚合物的结构式:聚丁二烯的结构式为聚丁二烯的结构式为第5页,此课件共55页哦 聚醋酸乙烯酯的结构式为聚醋酸乙烯酯的结构式为聚乙烯聚乙烯-醋酸乙烯共聚物的结构式为醋酸乙烯共聚物的结构式为聚甲基丙烯酸甲酯的结构式为聚甲基丙
7、烯酸甲酯的结构式为第6页,此课件共55页哦 结构单元的结构与单体的结构除电子结构改变结构单元的结构与单体的结构除电子结构改变结构单元的结构与单体的结构除电子结构改变结构单元的结构与单体的结构除电子结构改变 外外外外,化学组成相同。化学组成相同。化学组成相同。化学组成相同。该结构单元也可称为单体单元。该结构单元也可称为单体单元。该结构单元也可称为单体单元。该结构单元也可称为单体单元。结构单元结构单元结构单元结构单元(constitutional unit)(constitutional unit)(constitutional unit)(constitutional unit)和单体单元和单体
8、单元和单体单元和单体单元 涤纶树脂大分子的结构式为涤纶树脂大分子的结构式为结构单元结构单元结构单元结构单元:单体单元单体单元单体单元单体单元:重复单元中包括的最小的不能再分的结构单位。重复单元中包括的最小的不能再分的结构单位。重复单元中包括的最小的不能再分的结构单位。重复单元中包括的最小的不能再分的结构单位。第7页,此课件共55页哦 平均聚合度平均聚合度平均聚合度平均聚合度(average degree of polymerizition(average degree of polymerizition)平均聚合度平均聚合度平均聚合度平均聚合度:一个大分子中一个大分子中一个大分子中一个大分子中
9、“结构单元结构单元结构单元结构单元”的的的的(平均平均平均平均)数目。数目。数目。数目。记作记作记作记作Xn。对于聚氯乙烯一类大分对于聚氯乙烯一类大分Xn=n 对于尼龙、涤纶一类大分子对于尼龙、涤纶一类大分子 Xn=2n 聚合物的数均相对分子质量聚合物的数均相对分子质量Mn可由下式计算可由下式计算 Mn=M0.n=Xn.M 式中式中 M0重复单元的相对分子质量;重复单元的相对分子质量;M结构单元的相对分子质量的平均值;结构单元的相对分子质量的平均值;n重复单元的数目;重复单元的数目;Xn结构单元的数目结构单元的数目,即平均聚合度。即平均聚合度。第8页,此课件共55页哦聚聚合物的基本特征合物的基
10、本特征分子量大是高分子的分子量大是高分子的根本性质根本性质高分子的许多特殊性质都与分子量大有关,如:高分子的许多特殊性质都与分子量大有关,如:高分子的高分子的溶液溶液性质:性质:难溶,甚至不溶,溶解过程往往要经过溶胀阶段难溶,甚至不溶,溶解过程往往要经过溶胀阶段溶液粘度比同浓度的小分子高得多溶液粘度比同浓度的小分子高得多分子之间的作用力大分子之间的作用力大,只有液态和固态只有液态和固态,不能汽化不能汽化 固体聚合物具有一定的力学强度固体聚合物具有一定的力学强度,可抽丝、能制膜。可抽丝、能制膜。1.1.相对分子质量方面的特征相对分子质量方面的特征分子量大分子量大第9页,此课件共55页哦分子量多大
11、才算是高分子?分子量多大才算是高分子?其实,并无明确界限,一般其实,并无明确界限,一般高分子的强度与分子高分子的强度与分子量密切相关量密切相关-1000 -10000 -1000 -10000 Mn,Mv介于介于Mn和和Mm 之间,而接近之间,而接近Mm,如图如图1.2所示。所示。图图1.1 相对分子质量分布曲线相对分子质量分布曲线 a-典型分布曲线典型分布曲线;b-分布较宽的曲线分布较宽的曲线图图1.2 相对分子质量间的关系相对分子质量间的关系W(x)MnMMmMV W(x)Ma b第15页,此课件共55页哦 相对分子质量分布相对分子质量分布(分布曲线和分布系数分布曲线和分布系数)相对分子质
12、量分布曲线相对分子质量分布曲线 把把一一个个聚聚合合物物试试样样按按相相对对分分子子质质量量大大小小分分成成若若干干级级分分,测测定定每一级分的相对分子质量和质量每一级分的相对分子质量和质量,并且计算出其质量分数。并且计算出其质量分数。以以相相对对分分子子质质量量M为为横横坐坐标标,质质量量分分数数w(x)为为纵纵坐坐标标作作图图,得得一一曲曲线线.该曲线为相对分子质量分布曲线。该曲线为相对分子质量分布曲线。如图如图1.1和图和图1.2 所示。所示。相对分子质量分布系数相对分子质量分布系数 称为相对分子质量分布系数。称为相对分子质量分布系数。其值大于或等于其值大于或等于1。第16页,此课件共5
13、5页哦 结构方面的特征结构方面的特征聚聚合合物物存存在在着着多多重重结结构构,即即所所谓谓一一次次结结构构、二二次次结结构构和和三三次次结结构。构。一次结构一次结构 一次结构是指与聚合物的结构单元有关的结构。一次结构是指与聚合物的结构单元有关的结构。结构单元的化学组成结构单元的化学组成 由由于于结结构构单单元元的的化化学学组组成成不不同同,才才构构成成了了品品种种繁繁多多的的聚聚合合物物,聚聚合合物的种类就是以结构单元的化学组成为基础而划分的。物的种类就是以结构单元的化学组成为基础而划分的。结构单元的序列结构结构单元的序列结构 指结构单元之间的键接次序。指结构单元之间的键接次序。在在自自由由基
14、基聚聚合合过过程程中中,由由于于连连接接几几率率的的关关系系,虽虽然然大大部部分分结结构构单单元元是是以以“头头-尾尾”“头头-尾尾”连连接接,但但 也也有有部部分分结结构构单单元元是是以以“头头-头头”或或“尾尾-尾尾”连接。连接。第17页,此课件共55页哦 全同立构体、间同立构体和无规立构体。全同立构体、间同立构体和无规立构体。结构单元的构型结构单元的构型(configuration)以聚丙烯为例以聚丙烯为例第18页,此课件共55页哦全同立构体全同立构体间同立构体间同立构体无规立构体无规立构体第19页,此课件共55页哦二烯烃聚合时二烯烃聚合时,除除1,2加成、加成、3,4加成外加成外,还有
15、还有1,4加成:加成:1,2加成、加成、3,4加成同样可形成全同立构体、加成同样可形成全同立构体、间同立构体、间同立构体、和无规立构体。和无规立构体。第20页,此课件共55页哦(a)(b)1,4加成形成的大分子中有顺式和反式之分。如图加成形成的大分子中有顺式和反式之分。如图1.4所示。所示。a-顺式顺式-1,4聚异戊二烯立体结构聚异戊二烯立体结构;b-反式反式-1,4聚异戊二烯立体结构聚异戊二烯立体结构 图图1.4 聚异戊二烯的立体异构体聚异戊二烯的立体异构体第21页,此课件共55页哦 二次结构二次结构 聚合物的二次结构是涉及单个大分子的构像聚合物的二次结构是涉及单个大分子的构像(confor
16、mation)的结构。的结构。构构像像和和构构型型不不同同,构构型型属属于于一一次次结结构构的的范范畴畴,构构像像是是属属于于二二次次结结构构的的范畴。范畴。二二次次结结构构的的运运动动单单元元不不是是单单个个重重复复单单元元,也也不不是是整整个个大大分分子子,而而是由若干重复单元形成的链段。是由若干重复单元形成的链段。线线型型大大分分子子可可以以处处于于伸伸展展的的链链、无无规规线线团团、折折叠叠链链和和螺螺旋旋链链;支化交联大分子可以是支化链、星型链、梳型链和交联的链。支化交联大分子可以是支化链、星型链、梳型链和交联的链。三次结构三次结构 三三次次结结构构亦亦称称为为高高次次结结构构。在在
17、单单个个大大分分子子的的二二次次结结构构的的基基础础上上,许多大分子聚集成聚合物材料产生了三次结构。许多大分子聚集成聚合物材料产生了三次结构。P18第22页,此课件共55页哦 a a-无规线团;无规线团;b-b-伸展链;伸展链;c-c-折叠链;折叠链;d-d-螺旋链;螺旋链;e-e-星型链;星型链;f-f-支化链支化链;g-;g-梳型链;梳型链;h-h-轻度交联的链;轻度交联的链;i-i-重度交联的链重度交联的链 图图1-5 1-5 聚合物的二次结构聚合物的二次结构至26第23页,此课件共55页哦a a-折叠链结晶折叠链结晶;b-二重螺旋二重螺旋;c-无规线团微胞无规线团微胞;d-粉条状粉条状
18、;e-流苏状流苏状 图图1.6 聚合物的三次结构聚合物的三次结构至26第24页,此课件共55页哦由由于于聚聚合合物物大大分分子子的的结结构构不不同同,排排列列的的规规整整性性不不同同,可可能能形形成成结结晶晶聚聚合合物或无定型聚合物。物或无定型聚合物。无定型聚合物无定型聚合物 对对于于无无定定型型聚聚合合物物加加热热到到一一定定的的温温度度,由由硬硬而而脆脆的的玻玻璃璃态态变变为为高弹态高弹态,如果继续加热则由高弹态转变为粘流态。如果继续加热则由高弹态转变为粘流态。无定型聚合物的力学三态:玻璃态、高弹态和粘流态无定型聚合物的力学三态:玻璃态、高弹态和粘流态由由玻玻璃璃态态转转变变为为高高弹弹态
19、态的的温温度度称称为为玻玻璃璃化化温温度度,记记作作Tg,由由高高弹弹态态转转变变为粘流态的温度称为粘流温度为粘流态的温度称为粘流温度,记作记作Tf。结晶聚合物结晶聚合物 结结晶晶聚聚合合物物中中存存在在着着或或多多或或少少的的无无定定型型区区,因因而而其其结结晶晶度度不不如如小小分分子子来来得得高高,宏宏观观上上表表现现出出没没有有固固定定的的熔熔点点Tm,而而是是一一个个熔熔点点范范围围。结晶聚合物加热到一定温度结晶聚合物加热到一定温度,可能直接进入粘流态。可能直接进入粘流态。第25页,此课件共55页哦 图图1-7 1-7 形变形变-温度关系曲线温度关系曲线A-玻璃态;玻璃态;B-高弹态;
20、高弹态;C-粘流态粘流态形变形变温度温度/TgTfABCn 聚集态特征聚集态特征 n 聚合物没有气态,只有固态和液态。聚合物没有气态,只有固态和液态。第26页,此课件共55页哦vv三、三、三、三、聚合物的分类聚合物的分类聚合物的分类聚合物的分类v 按聚合物的性能和用途分类按聚合物的性能和用途分类v塑塑料料用用聚聚合合物物、合合成成纤纤维维用用聚聚合合物物、合合成成橡橡胶胶用用聚聚合合物物和和其其它它聚合物聚合物(涂料、合成胶粘剂和离子交换树脂等涂料、合成胶粘剂和离子交换树脂等)四类。四类。v 塑料塑料(plastics)用聚合物用聚合物 v塑塑料料:以以聚聚合合物物为为基基体体材材料料,添添加
21、加适适当当的的助助剂剂(增增塑塑剂剂、润润滑滑剂剂、填填料料和和抗抗氧氧剂剂等等),),经经过过混混炼炼、造造粒粒所所制制成成的的可可以以进进行行塑塑性性加加工工的的高高分子材料称为塑料。分子材料称为塑料。v塑料中的基体材料为塑料用聚合物。塑料中的基体材料为塑料用聚合物。v热热塑塑性性塑塑料料(thermo plastic)和和热热固固性性塑塑料料(thermosettion plastic)第27页,此课件共55页哦v 根根据据塑塑料料受受热热时时行行为为的的不不同同,将将其其分分为为热热塑塑性性塑塑料料和和热热固固性性塑塑料料。v 热塑性塑料是可以热塑性塑料是可以反复进行成型加工反复进行成
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