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1、高聚物生产技术,主编 侯文顺 全国高职高专规划教材,绪论 Introduction,教学目的: 掌握高聚物的基本概念; 掌握高聚物的命名与分类方法; 了解高聚物的形成反应类型、基本特点及工 业生产方法; 了解高分子科学的发展过程与展望。,高分子材料的应用,衣,食,行,住,用,科技,辽宁老工业基地的振兴,高聚物材料在电器方面的应用 (部分实例),绪 论,一、高聚物的基本概论 高聚物 高聚物(high polymer)是高分子化合物(macromolecular compound)的简称,是由 成千上万个原子通过化学键连接而成的高分子(macromolecule)所组成的化合物。 高聚物的基本特点
2、 相对分子质量大 高聚物的基本特点 分子链长 相对分子质量具有多分散性 常用的术语,绪 论,实例分析 以氯乙烯(VC)为单体,通过聚合生成聚氯乙烯(PVC)。 n CH2CH CH2CHCH2CHCH2CHCH2CH 以对苯二甲酸、乙二醇为单体,通过聚合生成聚对苯二甲酸乙二酯(的确良)。,简写,CH2CH,n,结构单元,重复结构单元,绪 论,单体(monomer) 能够形成结构单元的分子所组成的化合物,即聚合时的小分子原料。 结构单元(structural unit) 组成高聚物重复结构单元的基本单元。 重复结构单元(structural repeat unit) 高分子链中重复出现的单元,即
3、链节(chain element)。 聚合度(degree of polymerization) 重复结构单元数目,即链节数。单独提出用DP或Xn表示,在结构式中用n表示。 三个关系的处理 结构单元与重复结构单元的关系 单一高分子的相对分子质量与聚合度、重复结构单元相对分子质量的关系,绪 论,单一相对分子质量与平均相对分子质量的关系 单一相对分子质量只对个体高分子,平均相对分子质量是体系内所有个体相对分子质 量的平均值。个体高分子的相对分子质量没有实用价值,真正有价值的是平均相对分子质 量的大小。 原因:高聚物是由相对分子质量不等的同系聚合物组成的混合物,即高聚物的相对分 子质量具有多分散性。
4、 多分散性的描述:分布曲线法、分散系数HI法。 常见三大合成材料的相对分子质量范围,绪 论,二、高聚物的命名与分类 高聚物的命名 通俗命名法 “聚”单体名称 实例 聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚异丁烯、聚偏二氯乙烯等。 注意:取代基的位置用文字代替。 原料名称简字“树脂” 实例 酚醛树脂、脲醛树脂(聚合单体简字) 扩充:聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂等(成型加工原料),绪 论,单体简字“橡胶” 实例 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶 结构特征命名 具有“酯COO结构”的高聚物称为聚酯;具有“酰胺CONH结构”的高 聚物称为聚酰胺;具有“醚O结构”的高聚物称
5、为聚醚。 习惯名称与商品名称,COOCH3,绪 论,高聚物的分类,绪 论,三、高聚物的形成反应 高聚物的形成反应(formation reaction of polymer) 是指由低分子单体形成高聚物的化学反应。广义还应包括利用高聚物的化学变化转化 为另一种高聚物的反应。 高聚物形成反应的类型,绪 论,四、聚合反应的工业实施方法 适用于连锁聚合反应的工业实施方法 适用于逐步聚合反应的工业实施方法 选择聚合实施方法的原则:根据产品性质要求、单体性质、产品用作等缩合 考虑。,绪 论,五、高分子科学的发展概况 天然高聚物的利用与改性阶段(19世纪前19世纪末) 合成高分子工业的发展与高分子化学的建
6、立阶段(20世纪初40年代末) 现代高分子科学阶段(20世纪50年代初20世纪末) 21世纪的高分子科学 在合成上 探索新的合成反应与方法;探索和提高高分子链结构有序和实现特定聚 集态结构的合成技术;用普通单体通过共聚合成新的高聚物。 在结构与性能上 研究高分子链和聚集态各层次的结构和相态特点及对材料宏观性 能、功能的影响;研究外场条件对各层次高分子链运动和结构的影响规律,开发潜在性 能;研究新型高分子材料结构的特点、规律;研究生物高分子的结构特点、信息传递,合 成仿生功能材料。 在成型加工上 研究高聚物成型原理,实现工业化;搜集高聚物流体数据,用计算 机进行成型设计;注意在成型加工过程中控制
7、结构,形成技能。 在高分子化学上 精确设计、精确操作,发展完善高分子化学与物理的结合,实现 纳米化、功能化、仿生化。,绪论小结,高聚物的基本特点:相对分子质量大、分子链长、相对分子质量的多分散性 主要概念:高聚物、单体、结构单元、重复结构单元、链节、聚合度、多分散 性、相对分子质量 命名方法:通俗法 高聚物的类型: 从主链结构上分:碳链高聚物、杂链高聚物、元素有机高聚物、无机高聚物 从用途上分:塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料、离子交换树脂 从高分子链排列上分:结晶高聚物、非结晶高聚物 从高分子链几何形状上分:线型、支链型、体型 高聚物的形成反应:连锁聚合、逐步聚合、高聚物转化 聚合的工业实施方法取决于原料性质、产品用途、质量要求。具体的: 连锁聚合可用本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合等方法; 缩聚可用熔融缩聚、溶液缩聚、固相缩聚、界面缩聚、乳液缩聚等方法。 展望21世纪的高分子科学,