高分子材料化学基础
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⾼分⼦化学基础知识 ⾼分⼦化学是⼀门新兴的综合性学科,熟知基础知识才能研究更深的学问。
下⾯是店铺为您带来的⾼分⼦化学基础知识,欢迎翻阅。
⾼分⼦化学基础知识:⾼分⼦的基本概念 ⾼分⼦化学:研究⾼分⼦化合物合成与化学反应的⼀门科学。
单体:能通过相互反应⽣成⾼分⼦的化合物。
⾼分⼦或聚合物(聚合物、⼤分⼦):由许多结构和组成相同的单元相互键连⽽成的相对分⼦质量在10000以上的化合物。
相对分⼦质量低于1000的称为低分⼦。
相对分⼦质量介于⾼分⼦和低分⼦之间的称为低聚物(⼜名齐聚物)。
相对分⼦质量⼤于1 000 000的称为超⾼相对分⼦质量聚合物。
主链:构成⾼分⼦⾻架结构,以化学键结合的原⼦集合。
侧链或侧基:连接在主链原⼦上的原⼦或原⼦集合,⼜称⽀链。
⽀链可以较⼩,称为侧基;也可以较⼤,称为侧链。
端基:连接在主链末端原⼦上的原⼦或原⼦集合。
重复单元:⼤分⼦链上化学组成和结构均可重复出现的最⼩基本单元,可简称重复单元,⼜可称链节。
结构单元:单体分⼦通过聚合反应进⼊⼤分⼦链的基本单元。
(构成⾼分⼦链并决定⾼分⼦性质的最⼩结构单位称为~)。
单体单元:聚合物中具有与单体的化学组成相同⽽键合的电⼦状态不同的单元称为~。
聚合反应:由低分⼦单体合成聚合物的反应。
连锁聚合:活性中⼼引发单体,迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加聚反应⼤部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中⼼,根据活性中⼼的不同可分为⾃由基聚合、阳离⼦聚合和阴离⼦聚合。
逐步聚合:⽆活性中⼼,单体官能团之间相互反应⽽逐步增长。
绝⼤多数缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应:即加成聚合反应,烯类单体经加成⽽聚合起来的反应。
加聚反应⽆副产物。
缩聚反应:缩合聚合反应,单体经多次缩合⽽聚合成⼤分⼦的反应。
该反应常伴随着⼩分⼦的⽣成。
⾼分⼦化学基础知识:⾃由基聚合反应机理 1. ⾃由基的产⽣及其活性 某些有机化合物或⽆机化合物中弱共价键的均裂和具有单电⼦转移的氧化还原反应是产⽣⾃由的两种主要⽅式。
高分子化学与聚合反应高分子化学是研究和应用聚合反应的一门学科,主要研究有机化合物的聚合反应机理、聚合方法以及高分子材料的合成、改性和应用等方面。
聚合反应是将单体分子通过化学键连接在一起,形成高分子化合物的过程。
本文将介绍高分子化学的基础知识、聚合反应的分类和机理,以及聚合反应在高分子材料合成中的应用。
1. 高分子化学基础知识高分子化学研究的基础是有机化学和化学平衡理论。
在有机化学中,我们学习了有机化合物的结构、性质和反应机制,这些知识为理解聚合反应的基础提供了必要的背景。
化学平衡理论则揭示了反应平衡的基本原理和影响因素,对于了解聚合反应的过程和控制聚合反应的条件具有重要意义。
2. 聚合反应的分类和机理聚合反应按照反应方式可分为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、离子共聚和缩聚反应等多种类型。
各种聚合反应的机理不同,但都遵循核心原理:单体发生反应,生成聚合物,同时伴随着副反应产生的小分子。
自由基聚合是最常见的聚合反应之一,其机理包括引发剂的引发、单体自由基的扩散、链的增长和链的终止等步骤。
阴离子聚合和阳离子聚合则是通过负离子或正离子的引发剂引发,单体主链上的阴离子或阳离子进行逐个加成,形成聚合物的过程。
离子共聚是阴离子聚合与阳离子聚合的共同进行,通过引发剂引发两种类型的单体反应,得到具有两种聚合物片段的高分子。
3. 聚合反应在高分子材料合成中的应用聚合反应是合成高分子材料的主要方法之一,可以通过合适的单体选择和反应条件控制,获得具有不同结构和性质的高分子材料。
聚合反应的应用范围非常广泛,下面列举几个常见的应用领域。
(1)聚合物合成:聚合反应可以用于合成各类高分子聚合物,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
通过调节聚合反应的条件,可以控制聚合物的分子量、分子量分布以及化学结构,从而获得具有不同性质和用途的高分子材料。
(2)高分子改性:聚合反应可以用于高分子材料的改性,通过将其他功能单体引入聚合物的结构中,赋予其新的性能和应用。
高分子材料基础高分子材料是一类以高分子化合物为基础,通过聚合反应得到的材料,具有独特的结构和性质。
高分子材料广泛应用于各个领域,如塑料、橡胶、纤维等,已经成为现代工业的重要组成部分。
高分子材料的基本结构是由重复单元组成的长链状分子。
这些单元可以是相同的,形成均聚物;也可以是不同的,形成共聚物。
不同的单元组合和排列方式会导致不同的材料性质。
例如,线性高分子材料具有较低的熔点和熔融热,而交联高分子材料则具有较高的熔点和熔融热。
高分子材料具有许多优越的性质,这使其在各个领域得到广泛应用。
首先,高分子材料具有较低的密度,因此比金属轻便,适用于制作轻量化产品。
其次,高分子材料具有较高的韧性和强度,能够承受较大的拉伸和压缩力。
此外,高分子材料具有良好的绝缘性能和化学稳定性,适用于电气和化工行业。
在塑料领域,高分子材料是最常见的材料之一。
塑料是通过将高分子单体聚合反应得到的,具有可塑性和可变形性的材料。
不同的高分子单体和聚合方式可以制造出各种不同性质的塑料,例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
塑料具有良好的耐磨性、耐冲击性和化学稳定性,因此被广泛应用于包装、建筑、汽车和电子产品等领域。
在橡胶领域,高分子材料可以制造出具有高弹性和耐磨性的材料。
橡胶材料可以用于制作轮胎、密封件、橡胶管等产品。
橡胶具有良好的弹性和阻尼性能,能够吸收冲击和振动。
在纤维领域,高分子材料可以制造出具有高强度和柔软性的纤维。
这些纤维可以用于制造衣物、绳索、过滤器等产品。
高分子材料纤维具有良好的拉伸性能和抗撕裂性能,能够耐受日常使用和机械应力。
总之,高分子材料是一类具有独特结构和性质的材料,广泛应用于各个领域。
它们的优越性能使其成为现代工业的关键材料之一。
随着科技的不断进步,高分子材料的研究和应用也将不断提高和扩展。
第一章高分子材料基础知识第一节.高分子材料的基本概念一、高分子材料的结构1.高分子的含义:高分子材料是以高分子化合物为主要成分(适当加入添加剂)的材料。
高分子化合物:1.天然:松香、石蜡、淀粉2.合成:塑料、合成橡胶、合成纤维高分子化合物都是一种或几种简单低分子化合物集合而成为分子量很大的化合物,又称为高聚物或聚合物。
通常分子量>5000 高分子材料没有严格界限<500 低分子材料如:同为1000的多糖(低),石蜡(高)一般高分子化合物具有较好的弹性、塑性及强度二、高分子化合物的组成:高分子化合物虽然分子量很大,但化学组成比较简单。
都是由一种或几种简单的低分子化合物聚合而成。
即是由简单的结构单元以重方式相连接。
例:聚乙烯由乙烯聚合而成{ }概念:单体——组成高分子化合物的低分子化合物链节——大分子链由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成,组成大分子链的这种结构单元称为链节。
聚合度——链节的重复次数。
n↑导致机械强度↑熔融粘度↑流动性差,不利于成型加工。
n要严格控制。
三、高分子的合成:加聚反应、缩聚反应①加聚反应:指一种或几种单体,打开双键以共价键相互结合成大分子的一种反应例如:乙烯→聚乙烯(均聚)②分类:均聚:同种单体聚合共聚:两种或两种以上单体聚合(非金属合金丁二烯+苯乙烯→丁苯橡胶二元共聚三元共聚ABS:丙烯脂:耐腐蚀表面致密丁二烯:呈橡胶韧性苯乙烯:热塑加工)特点:反应进行很快链节的化学结构和单体的相同反应中没有小分子副产物生成②缩聚反应:指一种或几种单体相互混合儿连接成聚合物,同时析出(缩去)某种低分子物质的反应。
例:尼龙(聚酰胺)氨基酸,缩去一个水分子聚合而成。
特点:由若干步聚合反应构成,逐步进行。
链节化学结构与单体不完全相同,反应中有小分子副产物生成。
总结:目前80%的高分子材料由加聚反应得到。
四、聚合物的分类与命名①按聚合物分子的结构分类a.碳链聚合物:这一类聚合物分子主链是由碳原子一种元素所组成{ }侧基有多种,主要是聚烯烃、聚二烯烃(橡胶)b. 条链聚合物,器结构特点是除碳原子外,还有氧、氮、硫原子。
名词解释:1. 通用型热塑性塑料:是指综合性能好,力学性能一般,产量大,适用范围广泛,价格低廉的一类树脂。
2. 通用型热固性塑料:为树脂在加工过程中发生化学变化,分子结构从加工前的线型结构转变成为体型结构,再加热后也不会软化流动的一类聚合物。
3. 聚乙烯相对分子量的大小常用熔体流动速率(MFR )来表示。
4. 共混改性是指两种或两种以上聚合物材料以及助剂在一定温度下进行掺混,最终形成一种宏观上均与且力学,热学,光学以及其它性能得到改善的新材料的过程。
5. 茂金属聚苯乙烯:为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构聚苯乙烯树脂,它的苯环交替排列在大分子链的两侧。
6. 通常把使用量大、长期使用温度在100~150℃、可作为结构材料7. 使用的塑料材料称为通甩工程塑料,而将使用量较小、价格高、长期使用温度在150℃以上的塑料材料特种工程塑料。
8. 聚酰胺(PA):俗称尼龙,是指分子主链上含有酰胺基团的高分子化合物。
聚酰胺可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得,也可由w-氨基酸或内酰胺自聚而得。
聚酰胺的命名是二元胺和二元酸的碳原子数来决定的。
9. 单体浇注聚酰胺(MC 聚酰胺),是以氢氧化钠为主催化剂、将聚酰胺6 单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品。
制备的主要特点有:①只要简单的模具就能铸造各种大型机械零件。
②工艺设备及模具都很简单,容易掌握。
③MC 聚酰胺的各项物理机械性能,比一般聚酰胺优越。
④可以浇注成各种型材,并经切削加工成所需要的零件,因此适合多品种,小批量产品的试制。
10. RIM 聚酰胺:是将具有高反应活性的原料在高压下瞬间反应,再注入密封的模具中成型的一种液体注射成型的方法。
11. 共聚甲醛:是以三聚甲醛为原料,与二氧五环作用,在以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂的情况下共聚,再经后处理出去大分子链两端不稳定部分而成的。
12. 均聚甲醛:是以三聚甲醛为原料,以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂,在石油醚中聚合,再经端基封闭而得到的。
《高分子材料化学基本知识》试题部分:一、单选题1)基本难度(共24题)1.在烷烃的自由基取代反应中,不同类型的氢被取代活性最大的是()。
A、一级B、二级C、三级D、都不是2.引起烷烃构象异构的原因是()。
A、分子中的双键旋转受阻B、分子中的单双键共轭C、分子中有双键D、分子中的两个碳原子围绕C—C单键作相对旋转3.下列物质通入三氯化铁溶液显色的是()。
A、苯甲酸B、苯甲醇C、苯酚D、甲苯4.Grignard试剂指的是()。
A、R-Mg-XB、R-LiC、R2CuLi D、R-Zn-X5.下列能进行Cannizzaro(康尼查罗)反应的化合物是()。
A、丙醛B、乙醛C、甲醛D、丙酮.6.下列化合物中不能使溴水褪色的是()。
A、丙烯B、丙炔C、丙烷D、环丙烷7.下列不属于邻、对位定位基的是()。
A、甲基B、氨基C、卤素D、硝基8.下列化合物可以和托伦试剂发生反应的是()。
A、CH3CH2OH B、CH3COOH C、CH3CHO D、CH3COCH39.脂肪胺中与亚硝酸反应能够放出氮气的是()。
A、季胺盐B、叔胺C、仲胺D、伯胺10.下列化合物进行硝化反应时最容易的是 ( )。
A、苯B、硝基苯C、甲苯D、氯苯11.涤纶是属于下列哪一类聚合物?()A、聚酯B、聚醚C、聚酰胺D、聚烯烃12.吡啶和强的亲核试剂作用时发生什么反应?()A、α-取代B、β-取代C、环破裂D、不发生反应13.盖布瑞尔合成法可用来合成下列哪种化合物? ( )A、纯伯胺B、纯仲胺C、伯醇D、混合醚14.尼龙-66是下列哪组物质的聚合物? ( )A、己二酸与己二胺B、己内酰胺C、对苯二甲酸与乙二醇D、苯烯15.下列有机物命名正确的是()A、2,2,3-三甲基丁烷B、2-乙基戊烷C、2-甲基-1-丁炔D、2,2-甲基-1-丁烯16.一对单体共聚时,r1=1,r2=1,其共聚行为是()?A、理想共聚B、交替共聚C、恒比点共聚D、非理想共聚17.在缩聚反应的实施方法中对于单体官能团配比等物质量和单体纯度要求不是很严格的缩聚是()。
高分子材料化学基础-单选题 1注:1-24题由威海职业技术学院提供25-48题由南京化工职业技术学院提供49-72题由郑州职业技术学院提供73-96题由河源提供97-118题由武汉职业技术学院提供119-142题由四川提供143-166题由湖南科技职业学院提供167-189题由常州轻工职业技术学院提供190-231题由江阴职业技术学院提供序号答案题目1 D 引起烷烃构象异构的原因是()。
A、分子中的双键旋转受阻B、分子中的单双键共轭C、分子中有双键D、分子中的两个碳原子围绕C—C单键作相对旋转2 C 下列化合物中不能使溴水褪色的是()。
A、丙烯B、丙炔C、丙烷D、环丙烷3 D 下列不属于邻、对位定位基的是()。
A、甲基B、氨基C、卤素D、硝基4 A涤纶是属于下列哪一类聚合物()A、聚酯B、聚醚C、聚酰胺D、聚烯烃5 A 尼龙-66是下列哪组物质的聚合物? ( )A、己二酸与己二胺B、己内酰胺C、对苯二甲酸与乙二醇D、苯烯6 A 一对单体共聚时,r1=1,r2=1,其共聚行为是()A、理想共聚B、交替共聚C、恒比点共聚D、非理想共聚7 C 在缩聚反应的实施方法中对于单体官能团配比等物质量和单体纯度要求不是很严格的缩聚是()。
A、熔融缩聚B、溶液缩聚C、界面缩聚D、固相缩聚8 A 下列哪种物质不是聚合物()A、葡萄糖B、聚乙烯C、纤维素D、胰岛素13 C 考虑到材料的机械强度和加工性能,大多数常用聚合物的聚合度在( ) A、0~20 B、100~200 C、200~2000 D、20000~20000014 A 单个高分子链几何形状可以分为( )A、线形、支链型、体型B、头—头、尾—尾、头—尾C、结晶和非结晶D、气、液、固15 C 通常用来衡量一个国家石油化工发展水平的标志是:()A、石油产量B、天然气产量C、乙烯产量D、煤的产量。
16 B 下列哪项不属于逐步聚合反应()A、缩聚反应B、自由基型聚合反应C、开环逐步聚合D、逐步加聚17 C 可以制成AB型,多嵌段等不同形式的嵌段共聚物的主要聚合方法为()A、自由基聚合B、阳离子聚合 C、阴离子聚合 D、配位聚合18 A 聚合实施方法有四类,它们分别是()。
高分子材料与工程专业学什么引言:高分子材料与工程专业是一门涉及材料科学、化学工程和工程技术的学科。
高分子材料具有重要的应用价值和广泛的市场需求,因此该专业的学习是非常有前景和有意义的。
那么,作为高分子材料与工程专业的学生,需要学习什么?本文将从四个方面进行介绍,分别为基础知识、实践技能、创新能力以及职业道德。
一、基础知识1. 高分子化学基础:学习高分子化学的基本概念、原理和反应机制,了解高分子结构和性质的关系,掌握高分子合成的方法和技术。
2. 材料科学与工程基础:学习材料的分类、性能和应用,了解各种高分子材料的特点,掌握材料表征和性能测试的方法。
3. 物理化学基础:学习物理化学的基本理论和实验方法,了解材料的相变、表面性质和界面现象,掌握材料的物理化学性质研究方法。
4. 工程力学基础:学习材料的力学性能和力学行为,了解材料的受力分析和变形规律,掌握材料的力学性能测试和材料设计的基本原理。
二、实践技能1. 实验技能:学习高分子材料实验室的基本操作方法和实验技巧,掌握高分子材料的合成、加工、调制和处理技术,以及对材料性能的表征和测试技术。
2. 仪器操作:学习使用材料科学与工程领域常用的仪器设备,如红外光谱仪、拉伸测试机、热分析仪等,掌握仪器操作、数据处理和结果分析的方法。
3. 项目实践:参与科研项目或产业实践,积累实际经验,学习团队合作、项目管理和资源整合的能力,提高问题解决能力和创新思维。
三、创新能力1. 学科前沿:关注学科的最新研究进展和应用开发,学习国内外学术期刊和学术会议的论文,培养对高分子材料科学的创新思维和研究兴趣。
2. 技术创新:发展新型高分子材料的合成方法和加工工艺,设计制备具有特殊要求和特殊性能的高分子材料,提高材料的性能和应用。
3. 问题解决:研究存在的材料问题和瓶颈,通过分析和实验开展解决方案的设计和验证,提出可行的解决方案,推动高分子材料领域的发展。
四、职业道德1. 诚信守法:遵守学术道德和职业道德,严禁抄袭、剽窃和造假,保护知识产权和商业机密,遵守法律法规,做到诚实守信。
名词解释:1.通用型热塑性塑料:是指综合性能好,力学性能一般,产量大,适用范围广泛,价格低廉的一类树脂。
2.通用型热固性塑料:为树脂在加工过程中发生化学变化,分子结构从加工前的线型结构转变成为体型结构,再加热后也不会软化流动的一类聚合物。
3.聚乙烯相对分子量的大小常用熔体流动速率(MFR)来表示。
4.共混改性是指两种或两种以上聚合物材料以及助剂在一定温度下进行掺混,最终形成一种宏观上均与且力学,热学,光学以及其它性能得到改善的新材料的过程。
5.茂金属聚苯乙烯:为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构聚苯乙烯树脂,它的苯环交替排列在大分子链的两侧。
6.通常把使用量大、长期使用温度在100~150℃、可作为结构材料7.使用的塑料材料称为通甩工程塑料,而将使用量较小、价格高、长期使用温度在150℃以上的塑料材料特种工程塑料。
8.聚酰胺(PA):俗称尼龙,是指分子主链上含有酰胺基团的高分子化合物。
聚酰胺可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得,也可由w-氨基酸或内酰胺自聚而得。
聚酰胺的命名是二元胺和二元酸的碳原子数来决定的。
9.单体浇注聚酰胺(MC聚酰胺),是以氢氧化钠为主催化剂、将聚酰胺6单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品。
制备的主要特点有:①只要简单的模具就能铸造各种大型机械零件。
②工艺设备及模具都很简单,容易掌握。
③MC聚酰胺的各项物理机械性能,比一般聚酰胺优越。
④可以浇注成各种型材,并经切削加工成所需要的零件,因此适合多品种,小批量产品的试制。
10.RIM聚酰胺:是将具有高反应活性的原料在高压下瞬间反应,再注入密封的模具中成型的一种液体注射成型的方法。
11.共聚甲醛:是以三聚甲醛为原料,与二氧五环作用,在以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂的情况下共聚,再经后处理出去大分子链两端不稳定部分而成的。
12.均聚甲醛:是以三聚甲醛为原料,以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂,在石油醚中聚合,再经端基封闭而得到的。
13.由饱和二元酸和二元醇得到的线型高聚物称为热塑性聚酯,目前最常使用的是:聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。