2材料物理课件(11)

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1、高分子材料科学导论高分子材料科学导论 乍一听乍一听“高分子高分子”一词，许多人一定会感到陌生、遥远。其实，高分子一词，许多人一定会感到陌生、遥远。其实，高分子就在我们就在我们 每一个人的身边。人们的衣食住行都离不开高分子，甚至人们自每一个人的身边。人们的衣食住行都离不开高分子，甚至人们自身的肌体也是由大量身的肌体也是由大量 的高分子组成的。的高分子组成的。 也许，你不太相信。那么，请看你穿的衣服，不外是棉麻、丝毛、也许，你不太相信。那么，请看你穿的衣服，不外是棉麻、丝毛、尼龙、的确良尼龙、的确良 等纤维构成；吃的食物，如米、面、豆、肉、蛋中都含有大等纤维构成；吃的食物，如米、面、豆、肉、蛋中都

2、含有大量淀粉、蛋白质；建房子量淀粉、蛋白质；建房子 用的木料，屋内摆设的木质家具是植物纤维构成；用的木料，屋内摆设的木质家具是植物纤维构成；而有些灯具等是塑料制品；交通工具使用的轮胎、穿的球鞋、雨衣是橡胶制而有些灯具等是塑料制品；交通工具使用的轮胎、穿的球鞋、雨衣是橡胶制品品，而所有这些都是高分子物质。足可见高分子物质在我们日常生活中，而所有这些都是高分子物质。足可见高分子物质在我们日常生活中的重要地位。的重要地位。 虽然高分子物质的应用如此广泛，但人工合成高分子化合物，还是虽然高分子物质的应用如此广泛，但人工合成高分子化合物，还是2020世世纪的事。纪的事。 历史表明，新型材料的每一次出现都

3、促进了人类文明的巨大飞跃。历史表明，新型材料的每一次出现都促进了人类文明的巨大飞跃。如从石器时代到青如从石器时代到青 铜时代再到铁器时代，都是以新型材料的出现和使用为铜时代再到铁器时代，都是以新型材料的出现和使用为标志的。在科学技术突飞猛进标志的。在科学技术突飞猛进 的当代，人工合成纤维、合成橡胶和塑料等的当代，人工合成纤维、合成橡胶和塑料等种种新型材料的问世，对人们的社会生产种种新型材料的问世，对人们的社会生产 和日常生活产生了更加重大而深和日常生活产生了更加重大而深远的影响。远的影响。 从从19321932年德国化学家施陶丁格年德国化学家施陶丁格 提出高分子的概念、确立高分子化学提出高分子

4、的概念、确立高分子化学开始到现在仅仅只有开始到现在仅仅只有7070多年的历史，世界三大合成材料的生产能力已多年的历史，世界三大合成材料的生产能力已经远远超出了我们可以相象的范围（塑料经远远超出了我们可以相象的范围（塑料60006000万吨、合成纤维万吨、合成纤维15001500万万吨、合成橡胶吨、合成橡胶12001200万吨），体积产量已经超出了其他材料的总和！如万吨），体积产量已经超出了其他材料的总和！如今人们的衣食住行和日常生活已离不开这些材料！今人们的衣食住行和日常生活已离不开这些材料！ 计算机重要，可没有高分子就造不成计算机！计算机重要，可没有高分子就造不成计算机！ 历史学家按人类使用

5、材料的特点来划分历史学家按人类使用材料的特点来划分历史发展的阶段。历史发展的阶段。 远古时代，人类只能使用天然的石头作为工具，故称之为石器时代。远古时代，人类只能使用天然的石头作为工具，故称之为石器时代。火的发现使人类多了一种改造自然的武器，人类对材料的使用由天然材火的发现使人类多了一种改造自然的武器，人类对材料的使用由天然材料向人工材料发展，开始了陶器时代，接着是铜器时代、铁器时代、钢料向人工材料发展，开始了陶器时代，接着是铜器时代、铁器时代、钢铁时代和新材料时代（高分子时代）铁时代和新材料时代（高分子时代）高分子的基本概念高分子的基本概念 1、20世纪世纪高分子的时代高分子的时代 Poly

6、mers Age2.2.单体、重复单元、链节、单体单元、单体、重复单元、链节、单体单元、结构单元、重复单元数、聚合度、结构单元、重复单元数、聚合度、例如：例如：例如：常用的例如：常用的-CH2-CHCln-分子量为分子量为5万万15万，其重复单元分子量万，其重复单元分子量122+3+35.5=62.5代入公式算得：代入公式算得： 即每个聚氯乙烯分子大约由即每个聚氯乙烯分子大约由8002400个个氯乙烯单元构成。氯乙烯单元构成。 4 聚合物的命名和分类聚合物的命名和分类4.1 聚合物的命名聚合物的命名4.1.1 根据根据原料原料来源命名来源命名 例如：聚例如：聚乙烯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯、聚

7、氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等等。大部分酸甲酯等等。大部分烯类单体烯类单体的聚合物都按的聚合物都按此方法命名。此方法命名。4.1.2 根据聚合物的根据聚合物的结构结构命名命名 例如：例如：-NH(CH2)6NHCO(CH2)4COn- 称为：聚己二酰己二胺称为：聚己二酰己二胺 - O-CH2CH2-O-CO- -COn- 称为：聚对苯二甲酰乙二醇酯称为：聚对苯二甲酰乙二醇酯4.1.34.1.3、根据商品名称命名、根据商品名称命名 用后缀用后缀“纶纶”命名合成命名合成纤维纤维 例如：腈纶，聚丙烯晴纺成的纤维例如：腈纶，聚丙烯晴纺成的纤维 氯纶，聚氯乙烯纺成的纤维氯纶，聚氯乙烯纺成的纤维 丙纶，聚丙烯

8、纺成的纤维丙纶，聚丙烯纺成的纤维涤纶，聚对苯二甲酸乙二醇酯纺成的纤维涤纶，聚对苯二甲酸乙二醇酯纺成的纤维用后缀用后缀“橡胶橡胶”命名合成橡胶命名合成橡胶 例如：例如：丁苯橡胶丁苯橡胶，丁二烯，丁二烯- -苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物 乙丙橡胶乙丙橡胶，乙烯，乙烯- -丙烯共聚物丙烯共聚物用后缀用后缀“树脂树脂”命名命名塑料塑料类聚合物类聚合物 例如：酚醛树脂，由苯酚和甲醛缩合得到例如：酚醛树脂，由苯酚和甲醛缩合得到 尿醛树脂，由尿素和甲醛缩合得到尿醛树脂，由尿素和甲醛缩合得到4.1.4、直接引用国外商品名称的译音、直接引用国外商品名称的译音 例如：例如：聚酰胺称为尼龙聚酰胺称为尼龙（nylonny

9、lon）尼龙-6，6 ：4.1.54.1.5、IUPACIUPAC命名（系统命名）命名（系统命名） 基本原则：基本原则： 找出最小重复单元找出最小重复单元 排好重复单元中次级单元的次序排好重复单元中次级单元的次序 在最小重复单元名称前加在最小重复单元名称前加“聚聚”字字例如：例如：命名最小重复单元：命名最小重复单元：1-氯代乙烯氯代乙烯 或或1-氯代次乙基氯代次乙基 4.24.2、聚合物的分类、聚合物的分类4.2.14.2.1、按、按性能和用途性能和用途分类分类 按性能和用途可以分成橡胶、纤维和塑料按性能和用途可以分成橡胶、纤维和塑料 橡胶：在外力作用下可以产生很大的可橡胶：在外力作用下可以产

10、生很大的可逆形变（逆形变（500%-1000%500%-1000%）。这就要求聚合物完）。这就要求聚合物完全全无定形无定形，且有，且有轻微的交联轻微的交联，例如聚顺式异，例如聚顺式异戊二烯戊二烯 纤维：具有高的抗拉断裂强度和小的形纤维：具有高的抗拉断裂强度和小的形变，这就要聚合物变，这就要聚合物高度结晶高度结晶，分子间有强的分子间有强的相互作用力相互作用力，如氢键和偶极力等，用作纤维，如氢键和偶极力等，用作纤维的聚合物有聚（已二酰已二胺）、聚（对苯的聚合物有聚（已二酰已二胺）、聚（对苯二甲酸乙二醇酯）。二甲酸乙二醇酯）。 塑料：塑料：力学性能和行为在橡胶和纤维之力学性能和行为在橡胶和纤维之间，

11、间，可分为硬塑料和软塑料。硬塑料具有高可分为硬塑料和软塑料。硬塑料具有高的抗形变性能。的抗形变性能。 有的聚合物只能用作橡胶，如聚异戊二烯。有的聚合物只能用作橡胶，如聚异戊二烯。 有的聚合物只能用作纤维，如聚丙烯腈。有的聚合物只能用作纤维，如聚丙烯腈。 有的聚合物既可作橡胶，又可作塑料，还有的聚合物既可作橡胶，又可作塑料，还可以作纤维，如：聚氯乙烯（氯纶）可以作纤维，如：聚氯乙烯（氯纶） 4.2.24.2.2、按主链结构分类按主链结构分类 碳链聚合物：高分子主链全部由碳原子碳链聚合物：高分子主链全部由碳原子组成。组成。 杂链聚合物：高分子主链除碳原子外，杂链聚合物：高分子主链除碳原子外，还含有

12、还含有N N、O O和和S S等杂原子。等杂原子。 元素有机聚合物：高分子主链没有碳原元素有机聚合物：高分子主链没有碳原子，完全由子，完全由SiSi、O O、B B 和和S S等组成，但取代基等组成，但取代基由有机基团组成。由有机基团组成。 5 5、聚合物的平均分子量和分子量分布、聚合物的平均分子量和分子量分布5.15.1、分子量的表示方法、分子量的表示方法 聚合物是由不同分子量的分子组成的，聚合物是由不同分子量的分子组成的，我们所说的聚合物分子量实际上指的是我们所说的聚合物分子量实际上指的是平均平均分子量分子量。采用不同的实验方法测定，可得到。采用不同的实验方法测定，可得到不同的平均分子量，

13、通常有以下几种平均分不同的平均分子量，通常有以下几种平均分子量。子量。4.1.14.1.1数均分子量数均分子量 定义：样品总重量除以样品中所含的总定义：样品总重量除以样品中所含的总分子数。分子数。5.1.2、重均分子量、重均分子量 5.1.3、粘均分子量、粘均分子量 a为常数，当a=1，通常a在0.50.9之间，所以： 举例：设有一聚合物样品，其中分子量为举例：设有一聚合物样品，其中分子量为104的分子有的分子有10mol,分子量为分子量为105的分子有的分子有5mol,试计试计算出它的各种平均分子量。算出它的各种平均分子量。 5.25.2、分子量分布、分子量分布 定义分子量分布宽度定义分子量

14、分布宽度 当当D=1D=1时，聚合物为完全单分散，实际上时，聚合物为完全单分散，实际上聚合物聚合物的的D D值均大于值均大于1 1。分散性增加，。分散性增加，D D值增大。值增大。聚合物的性能不仅与分子量有关，而且与分聚合物的性能不仅与分子量有关，而且与分子量分布有关。对于某一特定用途，不仅要子量分布有关。对于某一特定用途，不仅要求聚合物有一定的分子量，而且要有一定的求聚合物有一定的分子量，而且要有一定的分子量分布，低分子量使聚合物强度下降，分子量分布，低分子量使聚合物强度下降，分子量过高使加工成型困难。分子量过高使加工成型困难。 （ 2020页）页）图图1-2 1-2 分子量分布曲线分子量分

15、布曲线 线形高分子 其长链可能比较伸展，也可能卷曲成团，取决于链的柔顺性和外部条件，一般为无规线团 适当溶剂可溶解，加热可以熔融，即可溶可熔l l 高分子的链结构高分子的链结构高分子的链结构高分子的链结构oo 高分子链的几何形状大致有三种：高分子链的几何形状大致有三种：高分子链的几何形状大致有三种：高分子链的几何形状大致有三种： 线形线形线形线形、 支链形支链形支链形支链形、 体形体形体形体形6. 6. 高分子的结构与形态高分子的结构与形态 支链高分子支链高分子支链高分子支链高分子 线形高分子上带有侧枝线形高分子上带有侧枝线形高分子上带有侧枝线形高分子上带有侧枝, , , , 侧枝的长短和数量

16、可不同侧枝的长短和数量可不同侧枝的长短和数量可不同侧枝的长短和数量可不同; ; ; ; 高分子上的支链，有的是聚合中自然形成的；有的则是高分子上的支链，有的是聚合中自然形成的；有的则是高分子上的支链，有的是聚合中自然形成的；有的则是高分子上的支链，有的是聚合中自然形成的；有的则是人为的通过反应接枝上去的人为的通过反应接枝上去的人为的通过反应接枝上去的人为的通过反应接枝上去的 可溶解在适当溶剂中可溶解在适当溶剂中可溶解在适当溶剂中可溶解在适当溶剂中, , , , 加热可以熔融，即加热可以熔融，即加热可以熔融，即加热可以熔融，即可溶可熔可溶可熔可溶可熔可溶可熔 体形高分子体形高分子体形高分子体形高

17、分子 可看成是线形或支链形大分子间以化学键交联而成，可看成是线形或支链形大分子间以化学键交联而成，可看成是线形或支链形大分子间以化学键交联而成，可看成是线形或支链形大分子间以化学键交联而成，许多大分子键合成一个整体，已无单个大分子可言许多大分子键合成一个整体，已无单个大分子可言许多大分子键合成一个整体，已无单个大分子可言许多大分子键合成一个整体，已无单个大分子可言 交联程度浅的交联程度浅的交联程度浅的交联程度浅的, , , , 受热可软化，适当溶剂可溶胀受热可软化，适当溶剂可溶胀受热可软化，适当溶剂可溶胀受热可软化，适当溶剂可溶胀 交联程度深的交联程度深的交联程度深的交联程度深的, , , ,

18、 既不溶解既不溶解既不溶解既不溶解, , , , 又不熔融，即又不熔融，即又不熔融，即又不熔融，即不溶不熔不溶不熔不溶不熔不溶不熔序列结构 具有取代基的乙烯基单体可能存在头尾或头头或尾尾连接p 高分子链的微结构复杂高分子链的微结构复杂高分子链的微结构复杂高分子链的微结构复杂在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接方式和空间排列也会不同方式和空间排列也会不同方式和空间排列也会不同方式和空间排列也会不同头头- -尾结构尾结构头头- -头、尾头、尾- -尾结构尾结构

19、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聚氯乙烯分子中的头头结构多达聚氯乙烯分子中的头头结构多达聚氯乙烯分子中的头头结构多达聚氯乙烯分子中的头头结构多达1616高分子的骨架高分子的骨架u 单体单体, , 结构单元结构单元, , 重复单元以及聚合度的概念重复单元以及聚合度的概念单体单体单体单体结构单元结构单元重复单元重复单元聚合度聚合度 聚合物分子量是重复单元分子量和聚合度的乘积聚合物分子量是重复单元分子量和聚合度的乘积! 立体异构立体异构立体异构立体异构 当高分子链中

20、当高分子链中当高分子链中当高分子链中含有不对称碳原含有不对称碳原含有不对称碳原含有不对称碳原子时，则会形成子时，则会形成子时，则会形成子时，则会形成立体异构体立体异构体立体异构体立体异构体 全同立构全同立构全同立构全同立构IsotacticIsotactic间同立构间同立构间同立构间同立构SyndiotacticSyndiotactic高分子链的立构规整性高分子链的立构规整性高分子链的立构规整性高分子链的立构规整性无规立构无规立构无规立构无规立构AtacticAtactic连有四个不相同的原连有四个不相同的原连有四个不相同的原连有四个不相同的原子或基团的碳原子称子或基团的碳原子称子或基团的碳原

21、子称子或基团的碳原子称为不对称碳原子为不对称碳原子为不对称碳原子为不对称碳原子 高分子链上有高分子链上有高分子链上有高分子链上有取代基的碳原子取代基的碳原子取代基的碳原子取代基的碳原子可以看成是不对可以看成是不对可以看成是不对可以看成是不对称碳原子称碳原子称碳原子称碳原子 将锯齿形碳链将锯齿形碳链将锯齿形碳链将锯齿形碳链排在一个平面上，排在一个平面上，排在一个平面上，排在一个平面上，取代基在空间有取代基在空间有取代基在空间有取代基在空间有不同的排列方式不同的排列方式不同的排列方式不同的排列方式顺反异构顺反异构: : 大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构

22、体 分子链中的结构差异，对聚合物的性能影响分子链中的结构差异，对聚合物的性能影响很大很大, ,顺式聚丁二烯是性能很好的橡胶顺式聚丁二烯是性能很好的橡胶, , 反式聚反式聚丁二烯则是塑料丁二烯则是塑料顺式（天然橡胶）顺式（天然橡胶）反式（古塔波胶）反式（古塔波胶）单键可以自由旋转单键可以自由旋转单键可以自由旋转单键可以自由旋转, , , , 双键三键不能自由旋转双键三键不能自由旋转双键三键不能自由旋转双键三键不能自由旋转l 高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构 高分子的聚集态结构，是指高聚物材料整体高分子的聚集态结构，是指高聚物材料整体的内部结构，即高分子链与

23、链之间的排列和的内部结构，即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。分为：堆砌结构。分为：oo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 非晶态高聚物的分子链处于无规线团状态非晶态高聚物的分子链处于无规线团状态, ,这这种缠结、混杂的状态存在着一定程度的有序种缠结、混杂的状态存在着一定程度的有序非晶态高分子没有熔点，在比容非晶态高分子没有熔点，在比容- -温度曲线上有温度曲线上有一转折点，此点对应的温度称为一转折点，此点对应的温度称为玻璃化转变温玻璃化转变温度度，用，用T Tg g表示表示链段开始运动的温度链段开始运动的温度 温 度 比 容非晶态高聚物的温度比容曲线非晶态

24、高聚物的温度比容曲线非晶态高聚物的温度比容曲线非晶态高聚物的温度比容曲线将将将将一一一一非非非非晶晶晶晶态态态态高高高高聚聚聚聚物物物物试试试试样样样样，施施施施加加加加一一一一恒恒恒恒定定定定外外外外力力力力，记记记记录录录录试试试试样样样样的的的的形形形形变变变变随随随随温温温温度度度度的的的的变变变变化化化化，可可可可得得得得到到到到温温温温度度度度形形形形变变变变曲曲曲曲线线线线或或或或热机械曲线热机械曲线热机械曲线热机械曲线TgTf 温温 度度 形形 变变 玻玻 璃璃 态态 高高 弹弹 态态 粘粘 流流 态态非晶态高聚物的形变非晶态高聚物的形变非晶态高聚物的形变非晶态高聚物的形变-

25、-温度曲线温度曲线温度曲线温度曲线玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态玻璃化转变温度，玻璃化转变温度，T Tg g粘流温度，粘流温度，T Tf fT Tg g 是非晶态高聚物的主要热转变温度是非晶态高聚物的主要热转变温度是非晶态高聚物的主要热转变温度是非晶态高聚物的主要热转变温度转变温度是划分材料用途的主要指标之一！转变温度是划分材料用途的主要指标之一！u玻璃态、高弹态和粘流态是聚合物的特有力学行为。玻璃化转玻璃态、高弹态和粘流态是聚合物的特有力学行为。玻璃化转变温度是无定型聚合物的使用上限温度，熔点是结晶聚合物的变温度是无定型聚合物的使用上限温度，熔点是结晶聚合物的使用上限温度使用上限温度u

26、塑料处于玻璃态或部分结晶状态，对于无定形塑料，一般要求塑料处于玻璃态或部分结晶状态，对于无定形塑料，一般要求玻璃化转变温度比室温高玻璃化转变温度比室温高50-75OC，对于结晶塑料，则希望，对于结晶塑料，则希望玻玻璃化转变温度低于室温，熔点高于室温璃化转变温度低于室温，熔点高于室温u橡胶处于高弹态，橡胶处于高弹态，玻璃化转变温度为其使用温度下限，一般要玻璃化转变温度为其使用温度下限，一般要求玻璃化转变温度比室温要低求玻璃化转变温度比室温要低75OC左右左右u大部分纤维是结晶性的，一般要求大部分纤维是结晶性的，一般要求其玻璃化转变温度比室温高其玻璃化转变温度比室温高150OC以上以上，便于熨烫，

27、便于熨烫u 引入芳杂环，提高结晶度，在大分子间交联引入芳杂环，提高结晶度，在大分子间交联，提高聚合物的热，提高聚合物的热稳定性稳定性u 机械性能排序：机械性能排序：橡胶橡胶橡胶橡胶塑料塑料塑料塑料纤维纤维纤维纤维7. 7. 高分子的制备方法高分子的制备方法-聚合反应聚合反应1、按按单体单体和和聚合物聚合物在在组成组成和和结构结构上发生的变化分类上发生的变化分类（1 1）加聚反应加聚反应：烯类单体，通过打开双键互相联结起：烯类单体，通过打开双键互相联结起来而形成聚合物的反应，其产物称为加聚物。如：来而形成聚合物的反应，其产物称为加聚物。如： 加聚物的组成与单体相同；加聚物的组成与单体相同； 聚合

28、物主链由碳链组成，不含官能基团；聚合物主链由碳链组成，不含官能基团； 加聚物的分子量是单体分子量的整数倍。加聚物的分子量是单体分子量的整数倍。特点特点：诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖Florey聚合理论聚合理论（2 2）缩聚反应缩聚反应：通常是由单体分子的官能团间发生反应，伴：通常是由单体分子的官能团间发生反应，伴随有水、醇等小分子副产物生成，其产物称为缩聚物。如：随有水、醇等小分子副产物生成，其产物称为缩聚物。如：特点特点：u 在组成上，缩聚物和其单体不同；在组成上，缩聚物和其单体不同；u 在结构上，缩聚物主链上含官能团，如酰胺键、酯键等；在结构上，缩聚物主链上含官能团，如酰胺键、酯键等；u 分子

29、量不再是单体分子量的整数倍。分子量不再是单体分子量的整数倍。缩聚反应缩聚反应特征特征: :1):1):该聚合反应是个平衡反应该聚合反应是个平衡反应 2):2):单体的摩尔比严格相等单体的摩尔比严格相等3):3):小分子副产物要尽量去除小分子副产物要尽量去除4):4):反应过程中会出现粘度增加反应过程中会出现粘度增加, , 浓度浓度不一样不一样, , 有可能产生有可能产生”爆聚爆聚”现象现象, , 充分搅拌是必需的充分搅拌是必需的2、按聚合反应的、按聚合反应的反应机理反应机理和和动力学动力学分分类类（1）连锁聚合连锁聚合 （绝大多数烯类单体的加聚反应）（绝大多数烯类单体的加聚反应）按按聚合的活性

30、中心可分为：聚合的活性中心可分为： 聚合特征：聚合特征：u 由链引发、链增长、链终止等基元反应组成由链引发、链增长、链终止等基元反应组成u 各步的反应速率和活化能差别不大，体系始终由单体、高分子各步的反应速率和活化能差别不大，体系始终由单体、高分子量聚合物和微量引发剂组成量聚合物和微量引发剂组成u 分子量随时间没有变化，而转化率随时间而增加分子量随时间没有变化，而转化率随时间而增加z 自由基聚合自由基聚合z 阴离子聚合阴离子聚合z 阳离子聚合阳离子聚合z 配位聚合配位聚合-诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖自由基聚合自由基聚合 初级自由基初级自由基 单体自由基和链的增大单体自由基和链的增大 链的终止链的

31、终止 链的转移链的转移分子量变小分子量变小!自由剂的种类自由剂的种类:1.1.偶氮类引发剂偶氮类引发剂2.2.有机过氧类引发剂有机过氧类引发剂 3. 3. 无机过氧类引发剂无机过氧类引发剂 4.4.氧化氧化- -还原体系还原体系 水溶性氧化水溶性氧化- -还原体系还原体系 油溶性氧化油溶性氧化- -还原体系还原体系偶氮二异丁腈偶氮二异丁腈 油溶性油溶性过氧化苯甲酰过氧化苯甲酰 油溶性油溶性过硫酸盐过硫酸盐 水溶性水溶性光光/ /热热/ /辐射也可引发部分烯类单体聚合辐射也可引发部分烯类单体聚合! !自由基聚合的方法自由基聚合的方法u本体聚合本体聚合: : 单体单体, , 引发剂引发剂, , 在

32、本体中聚合在本体中聚合, , 提高聚合速率使分提高聚合速率使分子量降低子量降低, , 不宜散热不宜散热u溶液聚合溶液聚合: : 单体单体, , 引发剂引发剂, , 溶剂溶剂, , 在溶液中聚合在溶液中聚合, ,伴随向溶剂伴随向溶剂的链转移的链转移, ,分子量降低分子量降低, , 散热容易散热容易u悬浮聚合悬浮聚合: : 单体单体, , 引发剂引发剂, , 水水, , 分散剂分散剂, , 在液滴中聚合在液滴中聚合, , 与本与本体聚合相同体聚合相同, ,散热容易散热容易u乳液聚合乳液聚合: : 单体单体, , 水溶性引发剂水溶性引发剂, , 水乳化剂水乳化剂, , 在胶束和乳胶内在胶束和乳胶内聚

33、合聚合, , 能同时提高聚合速率和分子量能同时提高聚合速率和分子量( (胶束的束缚作用胶束的束缚作用),),散热容散热容易易, , 乳化剂是亲水亲油的乳化剂是亲水亲油的, ,可使油溶性的单体跟水形成稳定而难可使油溶性的单体跟水形成稳定而难以分层的乳液以分层的乳液u阴离子阴离子活性活性聚合：聚合：特征特征：u链增长聚合机理链增长聚合机理u引发极快、增长较慢、无终止（活性聚合）引发极快、增长较慢、无终止（活性聚合）u聚合物的分子量随单体转化率成线性增加聚合物的分子量随单体转化率成线性增加 活性聚合是合成嵌段聚合物的好方法！活性聚合是合成嵌段聚合物的好方法！u阳离子聚合的的特点阳离子聚合的的特点:

34、: 快引发快引发, , 快增长快增长, , 易转移易转移, , 难终止难终止u阴离子聚合的特点阴离子聚合的特点: : 快引发快引发, , 慢增长慢增长, , 无终止无终止, , 慢增长是相慢增长是相对于快引发而言的对于快引发而言的u自由基聚合的特点自由基聚合的特点: : 慢引发慢引发, , 快增长快增长, , 有终止有终止配位聚合配位聚合uZiegler-Natta所用的引发剂是金属有机化合物所用的引发剂是金属有机化合物/过渡金属化合物的洛合体系过渡金属化合物的洛合体系, TiCl4-AlEt3-诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖!u配位聚合是一种配位聚合是一种离子聚合过程离子聚合过程u配位聚合是活性配

35、位聚合是活性种和反离子共同作种和反离子共同作用用, ,利用金属反离利用金属反离子的摸板定位作用子的摸板定位作用使单体加成聚合得使单体加成聚合得到到高度立体规整性高度立体规整性高度立体规整性高度立体规整性的聚合物的聚合物（2）逐步聚合反应逐步聚合反应 （绝大多数缩聚反应和合成聚氨酯（绝大多数缩聚反应和合成聚氨酯的反应）的反应）u特征特征：u 反应逐步进行，每一步的反应速率和活化能大反应逐步进行，每一步的反应速率和活化能大致相同致相同u 反应起始单体很快聚合成二聚体、三聚体等低反应起始单体很快聚合成二聚体、三聚体等低聚物，短期转化率很高，低聚物之间可继续反应，聚物，短期转化率很高，低聚物之间可继续

36、反应，分子量缓慢增加分子量缓慢增加u 体系由单体和分子量递增的一系列中间产物所体系由单体和分子量递增的一系列中间产物所组成，所以有分子量的分布问题组成，所以有分子量的分布问题, , 产生了分子量产生了分子量分布系数分布系数, , 分子量分布系数最小为分子量分布系数最小为1 1分子量分布系数分子量分布系数? 8.8.8.8.高分子化合物的基本特征高分子化合物的基本特征高分子化合物的基本特征高分子化合物的基本特征uu分子量大是高分子的根本性质分子量大是高分子的根本性质分子量大是高分子的根本性质分子量大是高分子的根本性质uu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

37、关，如：高分子的许多特殊性质都与分子量大有关，如：高分子的许多特殊性质都与分子量大有关，如：uu高分子的溶液性质：高分子的溶液性质：高分子的溶液性质：高分子的溶液性质：uu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uu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uu分子之间的作用力大分子之间的作用力大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只有液态和固态只有

38、液态和固态, , , ,不能汽化不能汽化不能汽化不能汽化uu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、能制膜可抽丝、能制膜可抽丝、能制膜1.1.1.1.分子量大分子量大分子量大分子量大u分子量多大才算是高分子？ 其实，并无明确界限，一般u高分子的强度与分高分子的强度与分子量密切相关子量密切相关- - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 - - - - - - - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000

39、- - - - - 低分子低分子低分子低分子 过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物） 高聚物高聚物高聚物高聚物一般高分子的分子量在一般高分子的分子量在一般高分子的分子量在一般高分子的分子量在 101010104 4 4 4 101010106 6 6 6 范围范围范围范围超高分子量的聚合物超高分子量的聚合物超高分子量的聚合物超高分子量的聚合物 的分子量高达的分子量高达的分子量高达的分子量高达101010106 6 6 6 以上以上以上以上AC强强度度聚合度聚合度B数均分子量数均分子量 决定高分子的拉力和抗冲击性决定高分子的拉力和抗冲击性重均分子量决定高分子的脆度重均分

40、子量决定高分子的脆度A 点是初具强度的最低聚合度，点是初具强度的最低聚合度，A A点以上强度随分子链迅速增点以上强度随分子链迅速增加加B B 点是临界点，强度增加逐点是临界点，强度增加逐 渐渐减慢减慢C C 点以后强度不再明显增加点以后强度不再明显增加 不同高分子初具强度的聚合度和临界点的聚合度不同 A B尼龙尼龙 40 15040 150纤维素纤维素 60 25060 250乙烯基乙烯基 100 400100 400聚合物聚合物 分子量过大分子量过大分子量过大分子量过大, , 聚合物熔体粘度过高聚合物熔体粘度过高聚合物熔体粘度过高聚合物熔体粘度过高, , 难以成型加难以成型加难以成型加难以成

41、型加工达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求工达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求工达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求工达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过高的分子量过高的分子量过高的分子量过高的分子量u高分子的加工性能与分子量有关高分子的加工性能与分子量有关常用的聚合物的分子量（万）常用的聚合物的分子量（万）塑料塑料塑料塑料 分子量分子量分子量分子量 纤维纤维纤维纤维 分子量分子量分子量分子量 橡胶橡胶橡胶橡胶 分子量分子量分子量分子量聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 6 630 30 涤纶涤纶涤纶涤纶 1.81.82.3 2.3 天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶 20204040

42、聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯 5 515 15 尼龙尼龙尼龙尼龙-66 1.2-66 1.21.8 1.8 丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶 15152020聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯 101030 30 维维维维尼尼尼尼纶纶纶纶 6 67.5 7.5 顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶 252530302. 分子量具有多分散性分子量具有多分散性u什么是分子量的多分散性（Polydispersity）？ 高分子不是由单一分子量的化合物所组成高分子不是由单一分子量的化合物所组成 即使是一种即使是一种“纯粹纯粹”的高分子，的高分子，也是由化学组成相同、也是由化学组成相同、分子量不等、结构不

43、同的同系聚合物的混合物所组成分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成 这种高分子的分子量不均一这种高分子的分子量不均一( (即分子量大小不一、参差即分子量大小不一、参差不齐）不齐）的特性的特性，就称为，就称为分子量的多分散性分子量的多分散性 因此应注意：因此应注意：B一般测得的高分子的分子量都是平均分子量一般测得的高分子的分子量都是平均分子量B聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同分子量分布系数分子量分布系数是聚合物的重均分子量和数均分子量的是聚合物的重均分子量和数均分子量的比值比值重均分子量重均分子量? ? 数均分子量数均分子量? ? 在在

44、2020世纪的世纪的100100年中，化学与化工取得了空前辉煌的成就。这个年中，化学与化工取得了空前辉煌的成就。这个“空前空前辉煌辉煌”可以用一个数字来表达，就是可以用一个数字来表达，就是22852285万。万。19001900年在年在Chemical Chemical Abstracts(CAAbstracts(CA) )上登录的从天然产物中分离出来的和人工合成的已知化合上登录的从天然产物中分离出来的和人工合成的已知化合物只有物只有5555万种。经过万种。经过4545年翻了一番，到年翻了一番，到19451945年达到年达到110110万种。再经过万种。再经过2525年，年，又翻一番，到又翻一

45、番，到19701970年为年为236.7236.7万种。以后新化合物增长的速度大大加快，万种。以后新化合物增长的速度大大加快，每隔每隔1010年翻一番，到年翻一番，到19991999年年1212月月3131日已达日已达23402340万种。所以在这万种。所以在这100100年中，年中，化学合成和分离了化学合成和分离了2 2852 285万种新化合物、新药物、新材料、新分子来满足万种新化合物、新药物、新材料、新分子来满足人类生活和高新技术发展的需要，而在人类生活和高新技术发展的需要，而在19001900年前的历史长河中人们只知年前的历史长河中人们只知道道5555万种。从上面的数字还可以看出，化学

46、是以指数函数的形式向前发万种。从上面的数字还可以看出，化学是以指数函数的形式向前发展的。没有一门其他科学能像化学那样在过去的展的。没有一门其他科学能像化学那样在过去的100100年中创造出如此众多年中创造出如此众多的新化合物。这个成就用的新化合物。这个成就用“空前辉煌空前辉煌”来描述并不过分。但来描述并不过分。但“化学家太化学家太谦虚谦虚”（这句话是（这句话是NatureNature杂志在杂志在20012001年的评论中说的，参见文献年的评论中说的，参见文献1 1），），不会向社会宣传化学与化工对社会的重要贡献。因此不会向社会宣传化学与化工对社会的重要贡献。因此2020世纪化学取得的世纪化学取

47、得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。辉煌成就，并未获得社会应有的认可。 报刊上常说报刊上常说20世纪发明了六大技术：世纪发明了六大技术：1.包括无线电、半导体、芯片、集成电路、计算机、通讯包括无线电、半导体、芯片、集成电路、计算机、通讯和网络等的信息技术；和网络等的信息技术；2.基因重组、克隆和生物芯片等生物技术；基因重组、克隆和生物芯片等生物技术；3.核科学和核武器技术；核科学和核武器技术；4.航空航天和导弹技术；航空航天和导弹技术；5.激光技术；激光技术；6.纳米技术。纳米技术。 但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥和农药的化学合成但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、

48、化肥和农药的化学合成（包括分离）技术。上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存。但如没有（包括分离）技术。上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存。但如没有发明合成氨、合成尿素和第一、第二、第三代新农药的技术，世界粮食产量至发明合成氨、合成尿素和第一、第二、第三代新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，少要减半，60亿人口中的亿人口中的30亿就会饿死。没有发明合成各种抗生素和大量新亿就会饿死。没有发明合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类平均寿命要缩短药物的技术，人类平均寿命要缩短25年。没有发明合成纤维、合成橡胶、合成年。没有发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生活要受到很大影响。没有

49、合成大量新分子和新材料的化学塑料的技术，人类生活要受到很大影响。没有合成大量新分子和新材料的化学工业技术，上述六大技术根本无法实现。这些都是无可争辩的事实。工业技术，上述六大技术根本无法实现。这些都是无可争辩的事实。导电高分子导电高分子-诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖但化学和化工界非常谦虚，从来不提抗议。我们应该理直气壮地大力宣但化学和化工界非常谦虚，从来不提抗议。我们应该理直气壮地大力宣传传2020世纪发明了七大技术，即化学合成（包括分离）技术和上述六大技世纪发明了七大技术，即化学合成（包括分离）技术和上述六大技术。这七大技术发明可以按照人类需要的迫切性和由它们衍生的产业规术。这七大技术发明可以按

50、照人类需要的迫切性和由它们衍生的产业规模的大小来排序：模的大小来排序：（1 1）从人类对七大技术发明的需要迫切性来看，化学合成和分离技术应）从人类对七大技术发明的需要迫切性来看，化学合成和分离技术应当排名第一，已如前述，因为它是人类生存的绝对需要，没有它，全世当排名第一，已如前述，因为它是人类生存的绝对需要，没有它，全世界一半人口要饿死。它还为其余六大技术发明提供了不可或缺的物质基界一半人口要饿死。它还为其余六大技术发明提供了不可或缺的物质基础。国外传媒把哈勃（础。国外传媒把哈勃（HaberHaber）的合成氨技术（）的合成氨技术（Haber processHaber process）评为）评

51、为2020世纪最重要的发明，是很有道理的。世纪最重要的发明，是很有道理的。排名第二的是信息技术，第三是生物技术，以下依次是航空航天技术，排名第二的是信息技术，第三是生物技术，以下依次是航空航天技术，核技术，纳米技术和激光技术。也许有人会问汽车产业不是比飞机还重核技术，纳米技术和激光技术。也许有人会问汽车产业不是比飞机还重要吗？但第一辆内燃机汽车是德国人在要吗？但第一辆内燃机汽车是德国人在18861886年发明的，所以汽车、火车、年发明的，所以汽车、火车、炼钢等都是炼钢等都是1919世纪发明的重大技术。而合成氨技术是哈勃在世纪发明的重大技术。而合成氨技术是哈勃在19091909年发明，年发明，在

52、在19181918年因而获得诺贝尔化学奖。高分子合成技术是年因而获得诺贝尔化学奖。高分子合成技术是2020世纪世纪5050年代发展年代发展起来的。新药物、新材料的合成更是近起来的。新药物、新材料的合成更是近5050年的事。因此合成化学技术是年的事。因此合成化学技术是2020世纪的重大发明。世纪的重大发明。（2 2）从）从2020世纪的七大技术发明衍生的产业规模及其对世界经济的影响来看，排世纪的七大技术发明衍生的产业规模及其对世界经济的影响来看，排名次序如下：第一是信息产业，第二是由化学合成（包括分离）技术衍生的石油名次序如下：第一是信息产业，第二是由化学合成（包括分离）技术衍生的石油化工、精细

53、化工、高分子化工和药物、农药工业等产业，以及从空气中分离出氧化工、精细化工、高分子化工和药物、农药工业等产业，以及从空气中分离出氧气和氮气，从电解水中分离出氢气，作为电动汽车的燃料，为解决将来水资源缺气和氮气，从电解水中分离出氢气，作为电动汽车的燃料，为解决将来水资源缺少的海水淡化产业等。少的海水淡化产业等。第三是飞机、航天、人造卫星及导弹产业，第四是核电站和核工业。这第三是飞机、航天、人造卫星及导弹产业，第四是核电站和核工业。这4 4个产业个产业都是非常大的产业。其中在核产业中，有很大一部分是化工产业，如核燃料的前都是非常大的产业。其中在核产业中，有很大一部分是化工产业，如核燃料的前处理和后

54、处理工业，重氢、重水工业、稀有元素冶炼工业等，又如信息产业和航处理和后处理工业，重氢、重水工业、稀有元素冶炼工业等，又如信息产业和航空航天导弹卫星产业中，都依靠冶金、稀有元素冶炼和高分子等化学合成产业。空航天导弹卫星产业中，都依靠冶金、稀有元素冶炼和高分子等化学合成产业。相对于前述相对于前述4 4个产业而言，排在第五的生物技术产业、排在第六的纳米技术产业个产业而言，排在第五的生物技术产业、排在第六的纳米技术产业和排在第七的激光技术产业这和排在第七的激光技术产业这3 3个现在还是小产业。其中纳米产业实际上是化学个现在还是小产业。其中纳米产业实际上是化学家发明家发明C60C60等巴基球和碳纳米管等

55、衍生出来的合成化学产业，以及用各种方法把等巴基球和碳纳米管等衍生出来的合成化学产业，以及用各种方法把化学物质制成纳米尺度的合成产业。化学物质制成纳米尺度的合成产业。所以所以2020世纪和世纪和2121世纪上半叶理应称为信息和化学合成时代，要到世纪上半叶理应称为信息和化学合成时代，要到2121世纪下半叶才世纪下半叶才能称为生物技术时代，因为目前生物技术的实际应用和产业规模还很小，远远不能称为生物技术时代，因为目前生物技术的实际应用和产业规模还很小，远远不及信息产业和合成化工产业。及信息产业和合成化工产业。化学没有树立品牌，化学与化工被认为是污染源，这也是缺少生源的原因之一。化学没有树立品牌，化学

56、与化工被认为是污染源，这也是缺少生源的原因之一。其实，造成环境污染的不仅仅是化学，更重要的是森林破坏，水土流失，沙漠其实，造成环境污染的不仅仅是化学，更重要的是森林破坏，水土流失，沙漠化和沙尘暴，汽车尾气排放，煤燃烧等。而分析、监测、治理环境污染的正是化和沙尘暴，汽车尾气排放，煤燃烧等。而分析、监测、治理环境污染的正是化学家。化学家已提出绿色化学的奋斗目标。化学家不但要认识世界、改造世化学家。化学家已提出绿色化学的奋斗目标。化学家不但要认识世界、改造世界，还要保护世界。界，还要保护世界。光刻胶是在集成电路集成电路生产过程中把掩膜上的花纹转移到硅片或者其他基底上使用的高分子材料。大部分在集成电路

57、生产过程中使用的光刻胶为对紫外光紫外光敏感的光刻胶。光刻胶有正光刻胶正光刻胶和负光刻负光刻胶胶两种。正光刻胶正光刻胶在收到紫外光照射后会分解.负光刻负光刻胶胶在收到紫外光照射后交联.常常规方法方法PSPI Process包覆包覆包覆光阻抗剂包覆光阻抗剂曝光曝光加工加工刻蚀聚酰亚胺刻蚀聚酰亚胺除光阻抗剂除光阻抗剂聚酰亚胺的进一步加工聚酰亚胺的进一步加工聚酰亚胺聚酰亚胺硅基体硅基体光阻抗剂光阻抗剂UV预烘烤预烘烤包裹包裹光敏光敏聚酰亚胺聚酰亚胺电路板的制备过程电路板的制备过程光阻抗剂光阻抗剂 + + 聚酰亚胺聚酰亚胺 = = 光敏聚酰亚胺光敏聚酰亚胺 美国美国B2远程全天候隐形战略轰炸机远程全天候

58、隐形战略轰炸机 ，该型轰炸机最大载弹量，该型轰炸机最大载弹量18.144吨，带有吨，带有8枚枚AGM-129型导弹和型导弹和8枚枚B83型炸弹，或型炸弹，或8枚枚AGM129型导弹和型导弹和8枚枚B61型炸弹，型炸弹，一次空中加油的航程为一次空中加油的航程为18520公里，实用升限公里，实用升限15240米。米。 （每架成本（每架成本22亿美元）！为什么能隐形？亿美元）！为什么能隐形？ 1、结构设计、结构设计 2、隐身涂料！、隐身涂料！采用聚酰亚胺和其他高性能的合采用聚酰亚胺和其他高性能的合成树脂为基材、聚酰胺纤维及碳成树脂为基材、聚酰胺纤维及碳纤维增强的复合材料及特殊结构纤维增强的复合材料及

59、特殊结构的高分子涂料的高分子涂料吸波材料指能吸收雷达波的复合吸波材料指能吸收雷达波的复合材料，它可对抗雷达对飞机的控材料，它可对抗雷达对飞机的控测。一类是介电吸波材料，在高测。一类是介电吸波材料，在高分子化合物中添加电损耗性物质，分子化合物中添加电损耗性物质，如碳纤维、导电炭黑、碳化硅等，如碳纤维、导电炭黑、碳化硅等，依靠电抗菌素损耗雷达入射能量；依靠电抗菌素损耗雷达入射能量；另一类是电磁性吸收材料，即在另一类是电磁性吸收材料，即在高分子化合物中添加铁氧体等磁高分子化合物中添加铁氧体等磁性物质，依靠电磁损耗雷达入射性物质，依靠电磁损耗雷达入射能量。能量。隐身人将不再是科幻小说所特有的主人公隐身

60、人将不再是科幻小说所特有的主人公! 高分子材料，近年来在汽车上的应用越来越多，巳由内外装饰件向车身复盖件和高分子材料，近年来在汽车上的应用越来越多，巳由内外装饰件向车身复盖件和结构件方面发展。例如前照面、保险杠、发动机罩、行李箱盖、顶盖、翼子板、车门结构件方面发展。例如前照面、保险杠、发动机罩、行李箱盖、顶盖、翼子板、车门内护板和某些车身骨架构件等。甚至有些大汽车公司正在用复合材料做承载力最大的内护板和某些车身骨架构件等。甚至有些大汽车公司正在用复合材料做承载力最大的底盘车架，例如福特汽车公司在底盘车架，例如福特汽车公司在20012001年将复合材料底盘应用在一辆叫年将复合材料底盘应用在一辆叫

61、“探索者探索者”的小的小皮卡样车上。皮卡样车上。 在过去在过去3030年间，汽车的塑料用量已从年间，汽车的塑料用量已从6060年代初的年代初的1010公斤左右上升到九十年代中的二公斤左右上升到九十年代中的二百公斤百公斤 塑料在汽车上的应用有以下塑料在汽车上的应用有以下6 6大优点：大优点： 一、轻量化是汽车业追求的目标，塑料在此方面可以大显其威。一般塑料的比重一、轻量化是汽车业追求的目标，塑料在此方面可以大显其威。一般塑料的比重在在0.90.91.51.5之间，纤维增强复合材料比重也不会超过之间，纤维增强复合材料比重也不会超过2.02.0，而金属材料的比重，而金属材料的比重A3A3钢为钢为7.

62、67.6、黄铜为、黄铜为8.48.4、铝为、铝为2.72.7。因此应用塑料是减轻车体重量的有效途径。因此应用塑料是减轻车体重量的有效途径。 二、塑料成型容易，可使形状复杂的部件加工简单化。例如仪表台用钢板加工，二、塑料成型容易，可使形状复杂的部件加工简单化。例如仪表台用钢板加工，往往需要先加工成型各个零件，再分别用联接件装配或焊接而成，工序较多。而用塑往往需要先加工成型各个零件，再分别用联接件装配或焊接而成，工序较多。而用塑料可以一次加工成型，加工时间短，精度有保证。料可以一次加工成型，加工时间短，精度有保证。 三、塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量，对强烈撞击有较大的缓冲三、塑料制品

63、的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量，对强烈撞击有较大的缓冲作用，对车辆和乘员起到保护作用。因此，现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘，作用，对车辆和乘员起到保护作用。因此，现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘，以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料，以减轻外物体对车身的以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料，以减轻外物体对车身的冲击力。另外，塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的能力，可以提高乘坐的舒适性。冲击力。另外，塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的能力，可以提高乘坐的舒适性。 四、通过不同组份搭配的复合材料有含硬质金属的颗粒复合材料，有以夹层板四、通过不同组份搭配的复合材

64、料有含硬质金属的颗粒复合材料，有以夹层板材和树脂胶合纤维为主的层板复合材料和以玻璃纤维、碳纤维为主的纤维复合材料，材和树脂胶合纤维为主的层板复合材料和以玻璃纤维、碳纤维为主的纤维复合材料，这些复合材料具有很高的机械强度，可以代替钢板制作车身复盖件或结构件，减轻这些复合材料具有很高的机械强度，可以代替钢板制作车身复盖件或结构件，减轻汽车的重量。汽车的重量。 五、塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀，而钢材制件一旦漆面受损或者先期五、塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀，而钢材制件一旦漆面受损或者先期防腐做得不好就容易生锈腐蚀。塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板，如果用防腐做得不好就容易生锈腐蚀。塑料对

65、酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板，如果用塑料做车身复盖件，十分适宜在污染较大的区域中使用。塑料做车身复盖件，十分适宜在污染较大的区域中使用。 六、根据塑料的组织成份，可以通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂来制出六、根据塑料的组织成份，可以通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂来制出所需性能的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，以适应车上不同部件的用所需性能的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，以适应车上不同部件的用途要求。例如保险杠要有相当的机械强度，而座垫和靠背就要采用柔软的聚胺脂泡途要求。例如保险杠要有相当的机械强度，而座垫和靠背就要采用柔软的聚胺脂泡沫塑料。更方便的是塑料颜色可以通过添

66、加剂调色产生不同的颜色，可以省去喷漆。沫塑料。更方便的是塑料颜色可以通过添加剂调色产生不同的颜色，可以省去喷漆。有些塑料件还可以电镀，例如有些塑料件还可以电镀，例如ABSABS塑料具有很好的电镀性能，可用于制作装饰条、塑料具有很好的电镀性能，可用于制作装饰条、标牌、开关旋扭、车轮装饰罩等。标牌、开关旋扭、车轮装饰罩等。高分子医疗器械高分子医疗器械 在日常所用的医疗器械中，高分子材料也在日常所用的医疗器械中，高分子材料也起着非常重要的作用。长期以来，玻璃在医起着非常重要的作用。长期以来，玻璃在医疗器械中占有重要的地位，但是与高分子材疗器械中占有重要的地位，但是与高分子材料相比，玻璃制的医疗器械不

67、但价格贵，而料相比，玻璃制的医疗器械不但价格贵，而且玻璃具有最大的弱点，性脆易碎，而高分且玻璃具有最大的弱点，性脆易碎，而高分子材料不但便宜，而且不会被摔破。现在，子材料不但便宜，而且不会被摔破。现在，医院里使用的一次性注射器就是全部用高分医院里使用的一次性注射器就是全部用高分子材料制成的，因为它的价格便宜，用过一子材料制成的，因为它的价格便宜，用过一次后被扔掉，也不算可惜。次后被扔掉，也不算可惜。 目前，生理盐水和葡萄糖以及其他输液用目前，生理盐水和葡萄糖以及其他输液用的液体药剂已多数改为聚乙烯塑料瓶馐，塑的液体药剂已多数改为聚乙烯塑料瓶馐，塑料瓶不但很轻，不易摔破，而且也是一次性料瓶不但很

68、轻，不易摔破，而且也是一次性处理，符合卫生标准。整套的输液装置也是处理，符合卫生标准。整套的输液装置也是用高分子材料做成的，其中价格便宜的聚乙用高分子材料做成的，其中价格便宜的聚乙烯透明塑料管代替价高的透明乳胶管制成输烯透明塑料管代替价高的透明乳胶管制成输液管道，用塑料阀门代替金属制品。整套输液管道，用塑料阀门代替金属制品。整套输液装置的价格也已经便宜到可以成为一次性液装置的价格也已经便宜到可以成为一次性使用的医疗器械。如今，当你走进医院，可使用的医疗器械。如今，当你走进医院，可以看到许多器械和用品都已经是高分子材料以看到许多器械和用品都已经是高分子材料的天下了。的天下了。高分子导体、半导体、

69、超导体高分子导体、半导体、超导体u一般认为，有机化合物和高分子化合物都是不导电的，是绝缘体。一般认为，有机化合物和高分子化合物都是不导电的，是绝缘体。2020世纪世纪5050年代末期，高分子化学家为了扩大高分子的应用，利用改变高年代末期，高分子化学家为了扩大高分子的应用，利用改变高分子化合物的化学结构，以达到改变其电性质的目的，使高分子的导分子化合物的化学结构，以达到改变其电性质的目的，使高分子的导电率发生十几至几十个数量级的变化，从而制成了高分子导体、高分电率发生十几至几十个数量级的变化，从而制成了高分子导体、高分子半导体和高分子超导体。子半导体和高分子超导体。u高分子中的非成键电子或高分子

70、中的非成键电子或键电子经激活后，很容易生成载流子，载键电子经激活后，很容易生成载流子，载流子能载带电荷而使导电率发生变化。如果非成键电子和流子能载带电荷而使导电率发生变化。如果非成键电子和键电子是键电子是在一个共轭体系中非定域化的，就能形成一个高迁移率的内部传导通在一个共轭体系中非定域化的，就能形成一个高迁移率的内部传导通路，所以高分子化合物中形成长共轭体系者就能成为半导体，例如聚路，所以高分子化合物中形成长共轭体系者就能成为半导体，例如聚乙炔乙炔CH=CHn中中CH=CH是一个共轭体系，聚乙炔国中的许多单体单元是一个共轭体系，聚乙炔国中的许多单体单元就形成一个长共轭体系，就使聚乙炔成为高分子

71、半导体。就形成一个长共轭体系，就使聚乙炔成为高分子半导体。u20世纪世纪70年代初，拉贝斯等发现聚氮化硫年代初，拉贝斯等发现聚氮化硫SNn晶体具有金属性，晶体具有金属性，1975年格林等的研究表明，聚氮化硫在年格林等的研究表明，聚氮化硫在0. 26K*出现超导性，使聚氮化硫成出现超导性，使聚氮化硫成为第一个高分子超导体。为第一个高分子超导体。u*T（K）=273.15+t（oC），如），如0.26K即为即为-272.89 oC。 自自20世纪世纪20年代年代Staudinger创建高分子学说以来，高分子科学已经历了创建高分子学说以来，高分子科学已经历了80多年的发展而成为一门独立的学科，内容包

72、括高分子化学、高分子物理和高分多年的发展而成为一门独立的学科，内容包括高分子化学、高分子物理和高分子工艺。由于高分子产量大、品种多、应用广、经济效益高，因而现代高分子子工艺。由于高分子产量大、品种多、应用广、经济效益高，因而现代高分子工业发展迅速。随着与生物学、医学、信息科学等多学科的日益交叉渗透，高工业发展迅速。随着与生物学、医学、信息科学等多学科的日益交叉渗透，高分子科学为近代社会和科学技术的发展做出了巨大的贡献，在人类生活和社会分子科学为近代社会和科学技术的发展做出了巨大的贡献，在人类生活和社会发展中所起作用越来越大。现在全球每年生产约发展中所起作用越来越大。现在全球每年生产约2亿吨的聚

73、合物，以满足全世亿吨的聚合物，以满足全世界界60亿左右人口的各种需要，人类对聚合物的需求量还将继续上升。亿左右人口的各种需要，人类对聚合物的需求量还将继续上升。 借用一句广告词借用一句广告词:人类失去联想，世界会变成怎样？人类失去联想，世界会变成怎样？ 人类没有高分子，世界将会变成怎样？人类没有高分子，世界将会变成怎样？ 今天我们每个人都被高分子包围着。从儿童玩具到仪器和容器，从计算机和电话机今天我们每个人都被高分子包围着。从儿童玩具到仪器和容器，从计算机和电话机的外壳到汽车轮胎及其他部件，从尼龙紧身内衣到航天飞机零部件，我们的生活被牢的外壳到汽车轮胎及其他部件，从尼龙紧身内衣到航天飞机零部件

74、，我们的生活被牢牢地拴在大分子（即高分子，指分子量大于牢地拴在大分子（即高分子，指分子量大于1万的分子，以共价键相互连接而成）的长万的分子，以共价键相互连接而成）的长链上。链上。 马普高分子研究所所长马普高分子研究所所长Wegner 德国马克斯德国马克斯普朗克科学促进学会普朗克科学促进学会(简称马简称马普学会普学会)是德国政府资助的全国性研究机构，是德国政府资助的全国性研究机构，成立于成立于1948年年2月，其前身是成立于月，其前身是成立于1911年年的威廉皇家学会。马普学会是德国最大的研的威廉皇家学会。马普学会是德国最大的研究机构，现有究机构，现有79个研究所和研究中心，人员个研究所和研究中

75、心，人员12000名，主要从事自然科学、人文科学和名，主要从事自然科学、人文科学和社会科学的基础研究。马普学会在世界科学社会科学的基础研究。马普学会在世界科学界享有很高的声望。界享有很高的声望。1954年以来，德国有年以来，德国有30名诺贝尔奖获得者，其中一半来自马普学会。名诺贝尔奖获得者，其中一半来自马普学会。 。如果高分子消失的话会怎么样？如果那样的话，我们坐在这都是光着身子、赤。如果高分子消失的话会怎么样？如果那样的话，我们坐在这都是光着身子、赤裸的，大家不要感到好意思，也不会有电和光纤，没有高分子就不会有电了，大家光裸的，大家不要感到好意思，也不会有电和光纤，没有高分子就不会有电了，大

76、家光着身子也不会感到不好意思，是黑暗一片，这告诉我们高分子是多么的重要。整个世着身子也不会感到不好意思，是黑暗一片，这告诉我们高分子是多么的重要。整个世界对高分子的消费达到了人均界对高分子的消费达到了人均15公斤，但是高分子的分配是非常不均匀的，在美国、公斤，但是高分子的分配是非常不均匀的，在美国、欧洲、中欧，大概每人消费高分子是欧洲、中欧，大概每人消费高分子是150公斤，在中国现在没有这方面的数据，但是公斤，在中国现在没有这方面的数据，但是我知道东南亚，不包括中国、日本、韩国的数字，只是人均高分子的消费量只是我知道东南亚，不包括中国、日本、韩国的数字，只是人均高分子的消费量只是10公公斤。斤

77、。 高分子与可持续发展高分子与可持续发展u太阳能转化成热能太阳能转化成热能: : 有机光伏打太阳能电池有机光伏打太阳能电池u光能转化为机械能光能转化为机械能: : 主要集中于偶氮化合物在光作用下主要集中于偶氮化合物在光作用下的顺反异构化的顺反异构化u光能转化为热能光能转化为热能: :天然高分子燃料天然高分子燃料u天然高分子的气化天然高分子的气化: : 固定床固定床, , 流化床流化床, , 产生一产生一氧化碳氧化碳, , 煤气的主要成分。煤气的主要成分。u天然高分子的液化天然高分子的液化: : u天然高分子的间接液化天然高分子的间接液化: : 糖化发酵处理天然高分糖化发酵处理天然高分子子, ,

78、 甲醇和乙醇汽车；甲醇和乙醇汽车；u天然高分子的直接液化天然高分子的直接液化: : 棉籽棉籽, , 菜耔榨油菜耔榨油, , 提炼提炼后产生燃油后产生燃油; ; 热裂解产生燃油。热裂解产生燃油。废弃高分子的再回收废弃高分子的再回收 u白色污染的主要成因白色污染的主要成因: :u 一次性高分子用品一次性高分子用品: : 餐具餐具, , 卫生保健用品卫生保健用品, , 包装用品包装用品等等, , 常见的为聚乙烯常见的为聚乙烯, , 聚丙烯聚丙烯, , 聚苯乙烯和聚氯乙烯聚苯乙烯和聚氯乙烯, , 化化学稳定学稳定, , 几十年不降解；几十年不降解；u高分子材料的损坏高分子材料的损坏: : 高温高温,

79、, 低温低温, , 机械力和超负荷运机械力和超负荷运转；转；u高分子材料的老化高分子材料的老化: : 光热作用下的氧气氧化高分子光热作用下的氧气氧化高分子, , u 光屏蔽剂光屏蔽剂, , 光吸收剂。光吸收剂。 u第一、占地过多。第一、占地过多。垃圾侵占农田。垃圾在自然界停留时间长：垃圾侵占农田。垃圾在自然界停留时间长：烟头、羊毛织物烟头、羊毛织物15年；橘子皮年；橘子皮2年；易拉罐年；易拉罐80100年；塑料年；塑料100200年；玻璃年；玻璃1000年。年。u第二、污染空气。第二、污染空气。垃圾在运输和露天堆放过程中，有机物分解垃圾在运输和露天堆放过程中，有机物分解产生恶臭，并向大气释放出

80、大量的氨、硫化物等污染物，其中产生恶臭，并向大气释放出大量的氨、硫化物等污染物，其中含有机挥发气体达含有机挥发气体达100多种，这些释放物中含有许多致癌、致畸多种，这些释放物中含有许多致癌、致畸物。塑料膜、纸屑和粉尘则随风飞扬形成物。塑料膜、纸屑和粉尘则随风飞扬形成“白色污染白色污染”。u第三、污染水体。第三、污染水体。垃圾中的有害成份易经雨水冲入地面水体，垃圾中的有害成份易经雨水冲入地面水体，在垃圾堆放或填坑过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染在垃圾堆放或填坑过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物，同时将其中的重金属溶解出来。垃圾直接弃入河流、湖泊物，同时将其中的重金属溶解出来。垃圾直接

81、弃入河流、湖泊或海洋，则会引起更严重的污染。或海洋，则会引起更严重的污染。u第四、火灾隐患。第四、火灾隐患。垃圾中的可燃物，产生甲烷等可燃气，遇明垃圾中的可燃物，产生甲烷等可燃气，遇明火或自燃易引起火灾、垃圾爆炸事故不断发生，造成重大损失。火或自燃易引起火灾、垃圾爆炸事故不断发生，造成重大损失。 u第五、有害生物的巢穴。第五、有害生物的巢穴。垃圾含有病原微生物，能为老鼠、鸟垃圾含有病原微生物，能为老鼠、鸟类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖的场所，也是传染疾病的根源类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖的场所，也是传染疾病的根源。白色垃圾在葛洲大坝开会白色垃圾在葛洲大坝开会!？ 废旧高分子的回收废旧高分子的回收

82、u熔融再生熔融再生: : 分选分选( (手工分选手工分选, , 磁选磁选, , 风力分选风力分选, , 静电分选静电分选), ), 洗涤洗涤, , 干燥干燥, , 粉碎粉碎, , 造粒；造粒；u橡胶的回收橡胶的回收: : 橡胶的主要用途是制作轮胎橡胶的主要用途是制作轮胎, , 热热固性材料固性材料, , 热分解；热分解；u化工原料的回收化工原料的回收: : 热裂解法热裂解法, , 化学分解法等化学分解法等u废旧高分子的能量回收废旧高分子的能量回收: : 燃烧燃烧 热能；热能；降解塑料降解塑料u种类种类: : 生物降解生物降解, , 光降解光降解, , 化学降解；化学降解；u生物降解生物降解:

83、: 利用微生物来降解高分子利用微生物来降解高分子, , 酶附酶附着于聚合物表面着于聚合物表面, , 切断高分子链切断高分子链, , 低分子化合低分子化合物被转化为二氧化碳和水；物被转化为二氧化碳和水；u可生物降解高分子材料可生物降解高分子材料: :合成高分子只有脂合成高分子只有脂肪族聚酯类化合物肪族聚酯类化合物, , 天然高分子一般都能降解；天然高分子一般都能降解；u光降解高分子材料光降解高分子材料: : 自然光降解时间长自然光降解时间长, , 一一般是采用共聚合反应和加入光增敏性添加剂。般是采用共聚合反应和加入光增敏性添加剂。高分子科学发展展望高分子科学发展展望u与纳米技术的结合，向各个方向

84、衍生与纳米技术的结合，向各个方向衍生; 纳米研究的是纳米研究的是1100nm尺寸大小的对象，尺寸大小的对象，1纳米纳米=10-9米米 奇妙的纳米世界奇妙的纳米世界u可控制备特殊形态的高分子，需要化学、物理和生可控制备特殊形态的高分子，需要化学、物理和生物等学科科研人员的通力合作；物等学科科研人员的通力合作；u高分子的超分子化学，得到有序排列的结构，该过高分子的超分子化学，得到有序排列的结构，该过程是熵减小的过程，程是熵减小的过程， 违背化学一般规律？违背化学一般规律？ 超分子是分子之间通过静电吸引、范德华力、氢键和超分子是分子之间通过静电吸引、范德华力、氢键和 - 堆堆积作用，有熵驱动和焓驱动两种作用原理。积作用，有熵驱动和焓驱动两种作用原理。高分子科学的未来是无限美好的！高分子科学的未来是无限美好的！谢谢大家谢谢大家! !