高分子
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1. 高分子:高分子也叫聚合物分子或大分子,具有高的相对分子量,其结构必须是由多个重复单元所组成。
2. 单体:能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子。
3.结构单元:在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元。
4. 共聚物:由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共聚物。
5. 加聚反应:烯类单体加成而聚合起来的反应称为加聚反应,反应产物称为加聚物。
6. 缩聚反应:是缩合反应多次重复结果形成聚合物的过程,兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义,反应产物称为缩聚物。
7. 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的内部结构,即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。
分为晶态、非晶态、液晶态。
8. 官能度:一分子中能参加反应的官能团的数目叫官能度9. 平均官能度:每一分子平均带有的基团数。
10. 反应程度:参加反应的基团数占起始基团数的分数。
11. 转化率:参加反应的单体量占起始单体量的分数12. 两者区别:转化率是指已经参加反应的单体的数目, 反应程度则是指已经反应的官能团的数目, 如:一种缩聚反应,单体间双双反应很快全部变成二聚体,就单体转化率而言,转化率达100%;而官能团的反应程度仅50%13. 凝胶化现象:体系粘度突然急剧增加,难以流动,体系转变为具有弹性的凝胶状物质,这一现象称为凝胶化。
14. 凝胶点:开始出现凝胶化时的反应程度(临界反应程度)称为凝胶点,用Pc表示,是高度支化的缩聚物过渡到体型缩聚物的转折点。
15. 引发剂:自由基聚合引发剂通常是一些可在聚合温度下具有适当的热分解速率,分解生成自由基,并能引发单体聚合的化合物。
16. 引发剂半衰期:引发剂分解至起始浓度一半所需要的时间。
17. 引发剂效率:引发剂用来引发单体聚合的部分占引发剂分解或消耗总量的分数。
18. 自动加速现象:随着反应进行,体系的粘度增大,活性端基可能被包埋,双基终止困难,速率常Kt下降,聚合反应速率不仅不随单体和引发剂浓度的降低而减慢,反而增大的现象。
高分子的定义
高分子的定义:高分子化合物简称高分子,又叫大分子,一般指相对分子质量高达几千到几百万的化合物,绝大多数高分子化合物是许多相对分子质量不同的同系物的混合物,因此高分子化合物的相对分子质量是平均相对分子量。
高分子化合物是由千百个原子以共价键相互连接而成的,虽然它们的相对分子质量很大,但都是以简单的结构单元和重复的方式连接的。
扩展资料
高分子的分类
一、天然高分子(natural polymers)
指以由重复单元连接成的线型长链为基本结构的高分子量化合物,是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质。
天然高分子化合物可以分为:多肽、蛋白质、酶等;多聚磷酸酯、核糖核酸、脱氧核糖核酸等;多糖如淀粉、肝糖、菊粉、纤维素、甲壳素等;橡胶类如巴西橡胶、杜仲胶等;树脂类如阿拉伯树脂、琼脂、褐藻胶等。
二、合成高分子
分子由一千个以上原子通过共价键结合形成,分子量可达几万至几百万,这类分子称为高分子,或称高分子化合物。
存在于自然界中的高分子化合物称为天然高分子,如淀粉、纤维素、棉、麻、丝、毛都是天然高分子,人体中的蛋白质、糖类、核酸等也是天然高分子。
用化学方法合成的高分子称为合成高分子,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺(尼龙)等都是常用的合成高分子材料。
功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料,或具体地指在原有力学性能的基础上,还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域,是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。
近年来,功能高分子材料的年增长率一般都在10%以上,其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50%。
按照功能来分类1化学功能离子交换树脂、螯合树脂、感光性树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂、高分子增感剂、分解性高分子等.2.物理功能导电性高分子(包括电子型导电高分子、高分子固态离子导体、高分子半导体)、高介电性高分子(包括高分子驻极体、高分子压电体)、高分子光电导体、高分子光生伏打材料、高分子显示材料、高分子光致变色材料等.3.复合功能高分子吸附剂、高分子絮凝剂、高分子表面活性剂、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相溶剂、高分子功能膜和高分子功能电极等.4.生物、医用功能抗血栓、控制药物释放和生物活性等 .按照功能特性通常可分成以下几类(1)分离材料和化学功能材料(2)电磁功能高分子材料(3)光功能高分子材料(4)生物医用高分子材料编辑本段离子交换树脂它是最早工业化的功能高分子材料。
经过各种官能化的聚苯乙烯树脂,含有H 离子结构,能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂,含有OH一离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。
它们主要用于水的处理。
离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
编辑本段高分子催化剂和高分子试剂催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。
它具有魔法般的催化性能,反应在常温、常压下进行,催化活性极高,几乎不产生副产物。
目前,人们试图用人工合成的方法模拟酶,将金属化合物结合在高分子配体上,开发高活性、高选择性的高效催化剂,这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
高分子材料是什么高分子材料是一种由多个重复单元(或者称为聚合单体)通过化学键连接而成的材料。
高分子材料的特点是分子链长且重复单元数目众多,通常具有较高的分子量。
高分子材料的分类非常广泛,涵盖了许多不同类型的聚合物。
其中最常见的高分子材料包括塑料、橡胶和纤维。
这些材料在日常生活中广泛应用,例如塑料制品、胶圈和衣物等。
塑料是一种由高分子材料制成的可塑性材料。
它们通常非常轻,并且可以在加热后变形或塑造成各种形状。
塑料的优点包括低成本、良好的物理性能和化学稳定性,因此成为制造各种产品的理想材料,如包装材料、电子产品外壳和家具等。
橡胶是一种高弹性材料,可以通过加热和加压将其变形成所需的形状。
橡胶具有很高的延展性和回弹性,因此广泛应用于制造胶圈、密封件、轮胎等。
橡胶还具有较好的耐磨性和抗化学腐蚀性,使其成为许多工业和汽车应用的首选材料。
纤维是一种由高分子材料制成的细长线状材料。
纤维通常很细且柔软,因此在纺织品、绳索、绳网等领域中得到了广泛应用。
纤维的特点包括高强度、耐磨性和耐高温性能。
常见的纤维材料包括棉、丝、麻和化学纤维等。
除了上述常见的高分子材料,还有许多其他类型的高分子材料,如聚合物复合材料和高分子泡沫材料等。
聚合物复合材料是由两类或多类不同的高分子材料混合而成的材料,具有更好的性能和多样化的应用。
高分子泡沫材料则是一种具有开放或闭合细孔结构的高分子材料,具有较低的密度和良好的绝热性能,因此广泛应用于保温材料和吸音材料等。
总之,高分子材料是一类由聚合单体通过化学键连接而成的材料,具有分子链长、分子量大的特点。
塑料、橡胶和纤维是其中最常见的高分子材料,广泛应用于日常生活和各个领域。
此外,还有许多其他类型的高分子材料存在,如聚合物复合材料和高分子泡沫材料,拓展了高分子材料的应用范围。
高分子与大分子的联系与区别高分子和大分子是化学领域中两个经常被提及的概念,它们之间存在一些联系和区别。
下面将分别介绍高分子和大分子在分子量、化学结构、聚集态结构、合成方法以及性能特点等方面的联系与区别。
1.分子量高分子和大分子都指的是分子量较大的化合物。
高分子是指相对分子质量在几千到几百万的化合物,而大分子则是指相对分子质量在几十万到几千万的化合物。
因此,从分子量的角度来看,高分子和大分子都很大,但大分子的分子量更大。
2.化学结构高分子和大分子都由多个原子组成,其化学结构通常比较复杂。
高分子和大分子都可以由许多不同的单体聚合而成,因此它们的化学结构也存在一定的相似性。
然而,大分子的化学结构通常更加复杂,可以包括多重的化学键和结构单元,而且通常不是单一聚合链,而是形成更加复杂的聚集态结构。
3.聚集态结构高分子和大分子在聚集态结构上存在明显的差异。
高分子通常以多晶型、非晶型或取向态的形式存在,这些聚集态结构差异对高分子的性能有很大影响。
大分子则通常以纳米尺度或宏观尺度的多层结构形式存在,这些结构形式对大分子的性能也有很大影响。
4.合成方法高分子和大分子的合成方法也存在一定的差异。
高分子通常可以通过自由基聚合、离子聚合、配位聚合等方法合成。
而大分子则通常通过多步聚合反应、缩聚反应、开环反应等方法合成。
此外,大分子的合成通常需要在特定条件下进行,如高温、高压等,以实现其复杂的化学结构和聚集态结构的形成。
5.性能特点高分子和大分子的性能特点也存在一定的差异。
高分子和大分子都具有相对较大的分子量和复杂的化学结构,因此它们都具有一些独特的性能特点,如相对密度小、热稳定性好、耐化学腐蚀等。
然而,大分子由于其更大的分子量和更复杂的化学结构,因此具有更加优异的性能特点,如更好的热稳定性和化学稳定性、更高的机械强度和硬度等。
总之,高分子和大分子都指的是分子量较大的化合物,它们在化学结构、聚集态结构和合成方法等方面存在一定的相似性。
高分子定义
高分子是一种由许多重复单元组成的大分子化合物。
这些单元可以是相同的,也可以是不同的。
高分子可以是天然的,如蛋白质和淀粉,也可以是人工合成的,如聚乙烯和聚氨酯。
高分子在生活中有着广泛的应用,如塑料、纤维、涂料、胶水等。
高分子的特点是分子量大,通常在几千到几百万之间。
这使得高分子具有很强的物理性质,如高强度、高韧性和高耐热性。
高分子还具有很好的化学稳定性,不易被化学物质侵蚀和分解。
这些特点使得高分子在工业和生活中得到广泛应用。
高分子的制备方法有很多种,其中最常见的是聚合反应。
聚合反应是指将单体分子通过化学反应连接成高分子分子的过程。
聚合反应可以分为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合和离子交换聚合等多种类型。
不同类型的聚合反应适用于不同类型的单体和高分子。
高分子的应用范围非常广泛。
在塑料制品中,高分子可以用于制造各种塑料制品,如塑料袋、塑料瓶、塑料桶等。
在纤维制品中,高分子可以用于制造各种纤维制品,如衣服、被子、毛巾等。
在涂料和胶水中,高分子可以用于制造各种涂料和胶水,如油漆、胶水、胶带等。
高分子是一种非常重要的化学物质,具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展,高分子的制备方法和应用领域也在不断扩展和改进。
相信在不久的将来,高分子将会在更多的领域得到应用,为人类的生活带来更多的便利和舒适。
高分子材料有哪些
高分子材料是一类由大量重复单元组成的材料,具有高分子量、可塑性和可加工性等特点。
它们在工业、建筑、医疗和日常生活中有着广泛的应用,包括塑料、橡胶、纤维和涂料等。
高分子材料的种类繁多,下面将介绍一些常见的高分子材料及其特点。
首先,聚乙烯是一种常见的高分子材料,具有良好的机械性能和化学稳定性。
它可以用于制作塑料袋、瓶子、管道等日常用品,也可以用于包装、建筑和医疗器械等领域。
其次,聚丙烯是另一种常见的高分子材料,具有较高的强度和刚度,同时具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
它常被用于汽车零部件、家具、纺织品和医疗器械等领域。
再次,聚氯乙烯是一种重要的塑料材料,具有良好的耐候性和耐腐蚀性,广泛应用于建筑、电子、包装和医疗行业。
另外,聚苯乙烯是一种常见的塑料材料,具有较高的透明度和光泽度,常被用于制作食品包装、玩具、家电和建筑材料等。
此外,聚酯树脂是一种重要的工程塑料,具有优异的机械性能和耐热性,广泛应用于汽车、航空航天、电子和建筑等领域。
最后,聚酰胺是一类重要的高分子材料,具有良好的耐磨性和耐高温性,常被用于制作工程塑料、纤维和涂料等。
总的来说,高分子材料具有多样的种类和广泛的应用领域,对于促进工业发展和改善人们生活起着重要的作用。
随着科技的不断进步,高分子材料的研发和应用将会更加多样化和智能化,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
高分子分子量
高分子分子量是指一个高分子分子中的分子数量或分子质量。
高分子是一类具有高相
对分子质量的化合物,其中分子量通常在几千到几百万之间。
高分子分子量是高分子的一
个非常重要的特征,它可以影响高分子的性能、结构和应用范围。
高分子分子量通常用来指示高分子的质量。
一个具有更高分子量的高分子通常表示它
拥有更多的重复单元,这意味着它可以在同等质量下拥有更多的物质。
高分子分子量还可以影响高分子的物理性质,例如它的流动性和黏度。
在某些情况下,高分子分子量越大,高分子的流动性越小,黏度越大。
这也使得高分子更难处理和加工。
高分子分子量的大小取决于高分子合成的方式和条件。
通常情况下,高分子分子量越大,合成高分子的难度就越大。
当高分子分子量达到一定程度时,它们可能会变得很难溶
解和加工。
因此,高分子的分子量通常需要在制备和应用过程中进行控制。
高分子的分子量可以通过多种方法进行测定,其中包括凝胶渗透色谱、光散射和粘度
等方法。
不同的方法适用于不同的高分子体系,需要进行合适的选择和优化。
总的来说,高分子分子量是高分子的一个重要特征,它直接影响着高分子的性能、结
构和应用范围。
确保高分子分子量的精确测定和控制对于开发和应用高分子材料具有重要
意义。
高分子概述高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万,所含原子数目一般在几万以上,而且这些原子是通过共价键连接起来的。
高分子化合物由于分子量很大,分子间作用力的情况与小分子大不相同,从而具有特有的高强度、高韧性、高弹性等。
高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时,叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。
这种高分子在加热时可以熔融,在适当的溶剂中可以溶解。
高分子化合物中的原子连接成线状但带有较长分支时,也可以在加热时熔融,在适当溶剂中溶解。
如果高分子化合物中的原子连接成网状时,这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构,所以也叫体型高分子。
体型高分子加热时不能熔融,只能变软;不能在任何溶剂中溶解,只能在某些溶剂中溶胀。
高分子化合物在自然界中大量存在,这种高分子叫天然高分子。
在生物界中,构成生物体的蛋白质,纤维素;携带生物遗传信息的核酸;食物中的淀粉,衣服原料的棉、毛、丝、麻以及木材、橡胶等等,都是天然高分子。
非生物界中,如长石、石英、金刚石等,都是无机高分子。
天然高分子可以通过化学加工成天然高分子的衍生物,从而改变其加工性能和使用性能。
例如,硝酸纤维素、硫化橡胶等。
完全由人工方法合成的高分子,在高分子科学中占有重要的地位。
这种高分子是由一种或几种小分子作原料,通过加聚反应或缩聚反应生成的,故也叫聚合物。
用做原料的小分子称为单体,如由乙烯(单体)经加聚反应得聚乙烯(聚合物);由乙二醇(单体)和对苯二甲酸(单体)经缩聚反应生成聚对苯二甲酸乙二酯(聚合物)。
特点(Macro Molecular Compound):所谓高分子化合物,系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
定义由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。
是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物,也称为高分子、大分子等。
一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。
什么是高分子?高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物这些术语一般可以通用Macromolecules, High Polymer, Polymer高常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万,甚至上百万,范围在104~106高分子也叫高分子化合物,是指分子量很高并由共价键连接的一类化合物1.由一种结构单元组成的高分子一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成。
例如:聚苯乙烯缩写成合成聚合物的起始原料称为单体(Monomer)在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元(Structure unit)结构单元有时也称为单体单元(Monomer unit)重复单元(Repeating unit), 链节(Chain element)结构单元=单体单元=重复单元=链节n 表示重复单元数,也称为链节数, 在此等于聚合度聚合度(Degree of polymerization聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
有两种表示法:以大分子链中的结构单元数目表示,记作以大分子链中的重复单元数目表示,记作在这里,两种聚合度相等,都等于n由聚合度可计算出高分子的分子量:式中:M 是高分子的分子量M o是结构单元的分子量另一种情况:结构单元=重复单元=链节? 单体单元2.由两种结构单元组成的高分子合成尼龙-66则具有另一特征:结构单元结构单元重复结构单元此时,两种结构单元构成一个重复结构单元单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子结构单元? 重复单元? 单体单元但, 重复单元=链节注意:M O两种结构单元的平均分子量3. 由无规排列的结构单元组成的高分子> 由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物> 由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共聚物例如:丁苯橡胶x, y为任意值,故在分子链上结构单元的排列是任意的:在这种情况下,无法确定它的重复单元,仅结构单元=单体单元1.分子量大分子量大是高分子的根本性质高分子的许多特殊性质都与分子量大有关,如:> 高分子的溶液性质: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> 分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化> 固体聚合物具有一定的力学强度,可抽丝、能制膜分子量多大才算是高分子?其实,并无明确界限,一般低分子过渡区(齐聚物)高聚物一般高分子的分子量在104~106范围超高分子量的聚合物的分子量高达106以上A B尼龙40 150纤维素60 250乙烯基100 400聚合物高分子的强度与分子量密切相关A 点是初具强度的最低聚合度,A点以上强度随分子链迅速增加B 点是临界点,强度增加逐渐减慢C 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,如高分子的加工性能与分子量有关量分子量过大, 聚合物熔体粘度过高, 难以成型加工,达到一定分子量,保证使用强度后,不必追求过高的分子常用的聚合物的分子量(万)塑料分子量纤维分子量橡胶分子量聚乙烯6~30 涤纶 1.8~2.3 天然橡胶20~40聚氯乙烯5~15 尼龙-66 1.2~1.8 丁苯橡胶15~20聚苯乙烯10~30 维呢纶6~7.5 顺丁烯胶25~302. 分子量具有多分散性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,即使是一种“纯粹”的高分子,也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成。
高分子材料的分类一、按照化学结构分类。
1. 链状高分子材料。
链状高分子材料是由线性排列的重复单元组成的,其分子链呈直线状排列。
这类高分子材料的分子链通常具有较高的柔韧性和延展性,如聚乙烯、聚丙烯等。
2. 支化高分子材料。
支化高分子材料的分子链中含有支链结构,使得分子链的空间结构更加复杂。
这类高分子材料通常具有较好的热稳定性和机械性能,如聚乙烯醇、聚苯乙烯等。
3. 交联高分子材料。
交联高分子材料的分子链通过交联作用形成网状结构,具有较高的硬度和强度。
这类高分子材料通常具有优异的耐热性和耐化学性能,如环氧树脂、硅橡胶等。
二、按照物理性质分类。
1. 热塑性高分子材料。
热塑性高分子材料在一定温度范围内具有良好的塑性和可加工性,可通过加热软化后成型,如聚乙烯、聚丙烯等。
2. 热固性高分子材料。
热固性高分子材料在加热固化后不会软化,具有良好的耐热性和耐化学性能,如酚醛树脂、环氧树脂等。
3. 弹性体。
弹性体具有良好的弹性和回复性能,可以在外力作用下发生形变,去除外力后能够恢复原状,如橡胶、弹性体等。
三、按照用途分类。
1. 工程塑料。
工程塑料具有较好的机械性能和耐热性能,广泛应用于机械、电子、汽车等领域,如聚酰胺、聚碳酸酯等。
2. 包装材料。
包装材料通常要求具有良好的透明性、耐热性和耐撕裂性能,如聚乙烯、聚丙烯等。
3. 功能性高分子材料。
功能性高分子材料具有特殊的功能性能,如导电性、光学性能、磁性等,如聚苯乙烯、聚丙烯腈等。
总结,高分子材料根据其化学结构、物理性质和用途的不同,可以被分为多种不同的分类。
这些分类不仅有助于我们更好地理解和应用高分子材料,也为高分子材料的研究和开发提供了重要的理论指导和实际指导。
希望本文对高分子材料的分类有所帮助,谢谢阅读。
高分子材料概述高分子材料是一种由高分子化合物构成的庞大分子结构材料。
高分子材料是指具有聚合物特性的材料,其分子量通常超过10^3,并且通常是由重复单元组成的。
高分子材料广泛应用于各个领域,如塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。
下面将对高分子材料的特点、分类和应用进行概述。
高分子材料的特点主要有以下几个方面。
首先,高分子材料具有较高的分子量和相对分子质量,因此具有较高的热稳定性和力学性能;其次,高分子材料可通过加工成型实现产品的多样化和个性化,如注塑、挤出、发泡等;第三,高分子材料具有良好的电绝缘性能和化学稳定性,适用于制备封装材料、电子材料等;最后,高分子材料的制备和加工成本相对较低,且易于回收和再利用,具有良好的可塑性和可循环性。
根据聚合度和结构的不同,高分子材料可以分为线性高聚物、交联高分子和支化高分子。
线性高聚物是由线性排列的重复单元连接而成,如聚乙烯、聚丙烯等;交联高分子具有交联结构,如橡胶、环氧树脂等;支化高分子则具有支链结构,如聚乙烯醇、聚丙烯酸等。
此外,根据组成和性质的不同,高分子材料还可以分为热塑性高分子和热固性高分子。
热塑性高分子在高温下可软化、流动,可通过再加工形成新的制品;热固性高分子则在加热固化后具有较好的热稳定性和力学性能,不可再回软。
高分子材料在各个领域有广泛的应用。
在塑料领域,高分子材料被广泛用于制备各种塑料制品,如塑料容器、塑料包装材料等。
在橡胶领域,高分子材料可以制备各种橡胶制品,如轮胎、密封件等。
在纤维领域,高分子材料可以制备各种合成纤维,如聚酯纤维、聚酰胺纤维等。
在涂料领域,高分子材料可以制备各种涂料,如水性涂料、粉末涂料等。
在胶粘剂领域,高分子材料可以制备各种胶粘剂,如环氧胶、瞬干胶等。
总的来说,高分子材料是一类由高分子化合物构成的庞大分子结构材料。
高分子材料具有良好的可塑性、可回收性和多样性,广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等领域。
高分子材料的发展为现代工业和科学技术的发展提供了重要支撑,并在改善人们生活质量、推动经济发展方面发挥了重要作用。
高分子材料定义
高分子材料是指由大量重复单元组成的大分子化合物,通常由聚合物构成。
这
些聚合物分子通常由碳、氢、氧、氮等元素组成,具有高分子量和长链结构。
高分子材料在工业、医学、日常生活等领域都有着广泛的应用,如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等。
高分子材料的特点之一是其分子量很大。
通常情况下,高分子材料的分子量都
在千到百万之间,甚至更高。
这种特殊的分子结构使得高分子材料具有很好的机械性能和物理化学性能,如强度高、耐磨损、耐腐蚀等特点。
另外,高分子材料还具有良好的加工性能。
由于其长链结构和分子间的松散排列,高分子材料可以通过热压、注塑、挤出等方式进行加工成各种形状和结构,从而满足不同领域的需求。
除此之外,高分子材料还具有很好的耐候性和耐老化性能。
在室温下,大部分
高分子材料都能保持良好的物理性能和化学性能,不易发生氧化、分解等现象,因此具有较长的使用寿命。
在应用方面,高分子材料的用途非常广泛。
在工业生产中,塑料制品、橡胶制品、合成纤维等都是高分子材料的代表。
在医学领域,生物医用高分子材料如生物降解材料、人工器官材料等也得到了广泛的应用。
在日常生活中,我们所使用的塑料袋、塑料瓶、橡胶制品等也都是高分子材料的典型代表。
总的来说,高分子材料是一类具有特殊结构和性能的材料,具有很好的机械性能、加工性能、耐候性和耐老化性能,广泛应用于工业、医学、日常生活等领域。
随着科学技术的不断发展,高分子材料的研究和应用也将不断取得新的突破和进展。
高分子材料定义
高分子材料是由大量重复单元构成的一类材料,其分子量通常较大,具有高分子量的特点。
高分子材料是由许多单体分子通过共价键或者物理吸附力等方式连接在一起形成的聚合物,因此也被称为聚合物材料。
高分子材料在我们的日常生活中无处不在,例如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等都属于高分子材料的范畴。
高分子材料通常具有以下特点:
首先,高分子材料具有较高的分子量。
其分子量通常在10^3到10^7之间,甚至更高。
这种高分子量使得高分子材料在物理性能上具有独特的优势,如强度高、韧性好等。
其次,高分子材料具有较高的柔韧性和变形能力。
这是由于高分子材料分子链的柔性和可延展性所决定的。
这种特性使得高分子材料可以被加工成各种形状,广泛应用于工业制品、日用品等领域。
此外,高分子材料还具有良好的耐磨损性和耐腐蚀性。
这使得高分子材料在各种恶劣环境下仍能保持较好的性能,延长使用寿命。
另外,高分子材料还具有较好的绝缘性能和吸音性能。
这些特性使得高分子材料在电子、建筑等领域有着广泛的应用。
总的来说,高分子材料是一类具有重要意义的材料,在现代工业和日常生活中有着广泛的应用。
随着材料科学的不断发展,高分子材料的种类和性能也在不断提升,为人类社会的发展做出了重要贡献。
1832年: Berzelius(Swedish Chemist)提出“Polymer”一词1838年: C.N.Goodyear 发明天然橡胶硫化的方法1907年:比利时人L.Backeland 合成酚醛树脂,首次人工合成1920年:H.Staudinger首次提出共价键联结的大分子概念高分子(polymer):具有高的相对分子量,其结构必须是由多个重复单元所组成,并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。
高分子化合物:或称聚合物,是由许多单个高分子组成的物质。
单体(monomer):可进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子。
结构单元(structural unit):构成高分子主链结构一部分的单个原子或原子团,可包含一个或多个链单元。
重复单元(repeating unit):重复组成高分子分子结构的最小的结构单元单体单元(monomer unit):聚合物分子结构中由单个单体分子生成的最大的结构单元聚合度(degree of polymerization):单个聚合物分子(或链段)所含单体单元的数目。
全同立构高分子(isotactic polymer):主链上的C*的立体构型全部为D型或L 型。
间同立构高分子(syndiotactic polymer ):主链上的C*的立体构型各不相同, 即D型与L型相间连接。
无规立构高分子(atactic polymer):主链上的C*的立体构型紊乱无规则连接。
遥爪高分子(telechelic polymer):含有反应性末端基团、能进一步聚合的高分子。
均聚物(homopolymer):由一种(真实的、隐含的或假设的)单体聚合而成的聚合物。
共聚物(copolymer):由一种以上单体聚合而成的聚合物。
生成共聚物的聚合反应称为共聚反应。
逐步聚合反应(step-growth polymerization)是指在反应过程中,聚合物链是由体系中所有聚合度分子之间通过缩合或加成反应生成的。
高分子材料的优点
高分子材料是一类由大量重复单元组成的高分子化合物,具有许多优点,使其在各种领域得到广泛应用。
首先,高分子材料具有优异的物理性能。
例如,高分子材料具有较低的密度,使其成为轻量化材料的理想选择。
此外,高分子材料还具有良好的机械性能,如强度高、韧性好等,能够满足不同领域对材料性能的要求。
其次,高分子材料具有良好的化学稳定性。
高分子材料在常温下具有较好的耐腐蚀性能,能够在恶劣的环境条件下保持稳定。
这使得高分子材料在化工、航空航天等领域得到广泛应用,成为各种设备和器件的重要构成材料。
另外,高分子材料还具有良好的加工性能。
高分子材料可以通过热压、注塑、挤出等多种加工工艺进行成型,使其在制造过程中具有较大的灵活性和可塑性。
这一特点使得高分子材料成为现代工业制造中不可或缺的材料之一。
此外,高分子材料还具有良好的绝缘性能和隔热性能。
这使得高分子材料在电子电器、建筑等领域得到广泛应用,能够有效地保护设备和建筑结构,提高其安全性和稳定性。
总的来说,高分子材料具有物理性能优异、化学稳定性好、加工性能良好、绝缘性能和隔热性能优秀等诸多优点,使其在各种领域得到广泛应用。
随着科学技术的不断进步,相信高分子材料将会在更多领域展现出其独特的优势,为人类社会的发展做出更大的贡献。
第一章 绪论一、高分子的基本概念:高分子:由许多简单的结构单元以共价键形式重复键结而成的大分子量(通常为104~107)的同系混合物.单体:能通过聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物,即合成聚合物的起始原料。
结构单元:在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元。
重复结构单元: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,又可称链节单体单元:单体分子通过聚合反应形成的,与单体的元素组成相同,只是电子结构不同的结构单元。
结构单元有时也称为单体单元,重复单元, 链节,但有时有区别 二、几个基本概念:聚合度:衡量高分子大小的指标。
以大分子链中的结构单元数目表示,记作以大分子链中的重复单元数目表示,记作 1.由一种结构单元组成的高分子(1)重复单元的元素组成与单体的元素组成相同 .例如:聚苯乙烯 两种聚合度相等,都等于nn DP X ==n由聚合度可计算出高分子的分子量:00M DP M x M n ⋅=⋅=式中: M 是高分子的分子量,M0 是结构单元的分子量(2)重复单元的元素组成与单体的元素组成不同,例如:尼龙-6 n DPX ==n 00M DP M Xn M ⋅=⋅=n x DP式中M0 是结构单元的平均分子量或重复单元的分子量,而不是单体的分子量 2.由两种结构单元组成的高分子 例如:合成尼龙-66,涤沦聚酯等n DP X 22n == 002M DP M Xn M ⋅=⋅=Mo 为两种结构单元的平均分子量 3.聚合物的分类碳链聚合物:主链(链原子)完全由C 原子组成。
绝大部分烯类、双烯类聚合物属于这一类。
如:PE ,PP ,PS ,PVC 等。
杂链聚合物:链原子除C 外,还含O,N,S 等杂原子。
如:聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚 元素有机聚合物:链原子由Si,B,Al,O,N,S,P 等杂原子组成,没有C 原子。
侧基则由有机基团组成。
如:有机硅橡胶。
无机高分子:主链和侧链均无碳原子,如:硅酸盐等。
三、聚合物的命名1 根据单体来源或制法命名很多聚合物的名称是由单体或假想单体名称前加一个“聚”字而来,例如 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等 2 根据聚合物的结构特征命名很多缩聚物是两种单体通过官能团间缩合反应制备的。
在结构上与单体有差别。
可根据结构单元的结构来命名,前面冠以“聚”字。
例如对苯二甲酸和乙二醇制备的聚合物叫聚对苯二甲酸乙二醇酯,由己二胺和己二酸反应制备的叫聚己二酰已二胺等等。
3 根据商品命名(合成纤维最普遍,我国以“纶”作为合成纤维的后缀)涤纶:聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯)丙纶:聚丙烯锦纶:聚酰胺(尼龙),后面加数字区别。
如尼龙-66,尼龙-6。
腈纶:聚丙烯腈有机玻璃:聚甲基丙烯酸甲酯电木:酚醛树脂尼龙:第一个数字二元胺,第二个数字二元酸,一个数字内酰胺或氨基酸碳原子数为了合成聚乙烯醇,应该选用下列哪一种单体进行聚合()A、乙烯醇B、环氧乙烷C、醋酸乙烯酯D、聚醋酸乙烯酯尼龙-66 是下列哪种物质的聚合物()A、己二酸与己二胺B、己内酰胺C、对苯二甲酸与乙二醇D、苯烯尼龙属于()A、碳链聚合物B、元素有机聚合物C、杂链聚合物 D 不属于聚合物下列为元素有机聚合物是()A 硅橡胶B PVC C PMMAD PA66涤沦聚酯的缩写为()A PETB PPC PVCD PAN四、聚合物反应类型1.按照单体和聚合物元素组成和结构变化分类加(成)聚(合)反应、缩(合)聚(合)反应、开环聚合等1)加成聚合反应数目众多的含不饱和键的单体(单烯、共轭双烯、炔烃、羰基化合物等)进行的连续、多步的加成而形成聚合物的反应。
如:PP、PE、PVC、PS、PMMA等2)缩合聚合反应指带有两个或两个以上可相互反应的官能团的单体,经过多次重复的缩合反应形成聚合物,同时析出低分子产物的过程。
如:尼龙、涤沦树脂等加聚与缩聚的区别加聚反应:烯类单体双键加成,形成以碳链为主的大分子,称加聚物,分子量是单体分子量的整数倍,加聚物结构单元组成与其单体相同,电子结构有所改变缩聚反应:官能团之间的缩合,形成的大多为杂链聚合物,称缩聚物,分子量不再是单体分子量的整数倍,有低分子产生,缩聚物的结构单元比单体少若干原子2、按反应机理分类连锁聚合:需要活动中心:自由基、阴离子、阳离子。
单体一经引发,便迅速连锁增长,聚合由链引发、链增长、链终止等基元反应组词,各步反应速率和活化能差别很大。
体系中只有单体和聚合物,无分子量递增的中间产物。
逐步聚合:无特定的活性中心,往往是带官能团单体间的反应。
反应逐步进行,每一步的反应和活化能大致相同。
体系含单体和一系列分子量递增的中间产物,分子量随着反应的进行缓慢的增加,而转化率在短期内很高。
思考题3:写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式(重复单元)。
选择其常用分子量,计算聚合度。
思考题5:写出下列单体的聚合反应式,以及单体、聚合物的名称。
HO(CH2)5COOH思考题6:按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反应式。
属于加聚、缩聚还是开环聚合,连锁聚合还是逐步聚合?五、聚合物的分子量和分子量分布重均分子量:测定方法:光散射法∑∑∑∑∑===iiiiiiiiiwMwMnMnmMmM2数均分子量:测定方法:依数性方法(冰点降低法、沸点升高法、渗透压法、蒸汽压法)和端基滴定法 多分散性:用以表达聚合物的分子量大小的不均一性的专业术语叫多分散性。
分子量多分散性的表示方法:以分子量分布指数表示Mw / Mn 分子量分布情况1 均一分布 接近 1 (1.5 ~ 2) 分布较窄 远离 1 (20 ~ 50) 分布较宽 B 聚合物的平均分子量相同,但分散性不一定相同下列是不同高聚物的多分散性系数,其中表示分子量多分散程度最大的是 ( ) A .1.5 B . 2.5 C . 4.0 D . 20 表征聚合物相对分子质量的参数是 ( )A .r1 B. t1/2 C. v D. Xn(/)i i i n i ii i i i n M m m M x M n n m M ====∑∑∑∑∑∑∑ω=iiM 1有下列所示三成份组成的混合体系 成分1:重量分数=0.5 分子量=1×104 成分2:重量分数=0.4 分子量=1×105 成分3:重量分数=0.1 分子量=1×106求这个混合体系的数均分子量和重均分子量及分子量分布指数1848410010104010511011010*********1555654=⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+⨯=ω==---∑∑∑.....MM m m Mn iiii i145000101101014010150654=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=ω=∑...M M i i w84718484145000.M M nw ==分子量分布指数第二章 缩聚和逐步聚合 一、引言官能团:具有反应能力且能参加化学反应的基团。
如:-OH ,-COOH ,-NH2, -COCl ,-NCO ,等官能度:一个单体分子中能参与反应的官能团的数目叫做单体官能度, 用f 表示, 一般就等于单体所含官能团的数目。
如:HO-CH2CH2-OH, f = 2;HO-CH2CH(OH)CH2-OH ,f = 3。
个别单体,反应条件不同,官能度不同,如缩聚反应单体1-n官能度体系(1-1、1-2、1-3、1-4体系):缩合反应低分子化合物2-2官能度体系、2 官能度体系:线形聚合物HO(CH2)nCOOH H2N(CH2)nCOOH n=3或4不可2-3、2-4官能度体系体形缩聚物下列的叙述对缩聚反应的官能度f来说不正确的是()A、无论反应的对象和条件如何,一种单体的官能度是固定的B、官能度数和官能团数并非完全一一对应C、在缩聚反应中,不参加反应的官能团不计算在官能度内D、官能度是根据官能团来确定的二、线型缩聚机理1. 线型缩聚的逐步特性含羟基的任何聚体和含羧基的任何聚体都可以进行反应,如此进行下去,分子量随时间延长而增加,显示出逐步的特征。
2. 线型缩聚的可逆特性大部分线型缩聚反应是可逆反应,但可逆程度有差别,可逆程度可由平衡常数来衡量。
对所有缩聚反应来说,逐步特性是共有的,而可逆平衡的程度可以有很大的差别单体转化率(C)---单体参与反应的程度定义:参加反应的单体量占起始单体量的分数反应程度(p)--------衡量聚合反应的完全程度定义:某一特定官能团,在缩聚中已参加反应的官能团数占起始官能团数之分率N0 :反应初始时,体系中某官能团的总数N :反应到t 时,体系中还未反应的该官能团数反应程度与单体转化率的区分缩聚反应的本质是官能团之间的反应,因此聚合反应是否完全主要看官能团的转化单体两两结合后,形成二聚体,官能团反应程度为50%,单体转化率为100%。
单体转化率、产物聚合度与反应时间关系示意图逐步聚合反应一开始,大部分单体参与反应,单体转化率在很短时间内即达到很高水平,其后只是残余单体的转化,变化不大;而聚合产物的聚合度是逐步增加,其增加不是线性的,越到反应后期,聚合度增加越快。
对缩聚反应的特征说法错误的是()A、无特定活性种B、不存在链引发、链增长、链终止等基元反应C、转化率随时间逐步提高D、在反应过程中,聚合度逐步上升在线形缩聚中,延长聚合时间主要是提高()A、转化率B、官能度C、反应程度与分子量D、交联度当线型缩聚反应进行到反应程度为95%时,若继续延长反应时间,则()A、反应程度迅速增加B、聚合度迅速增加C、分子量分布变窄D、聚合度缓慢增加三线型缩聚动力学1、不可逆条件下的缩聚动力学不断排出低分子副产物时符合不可逆条件以聚酯化反应为例(1)自催化缩聚(无外加酸)三级反应表明(Xn)2与反应时间t呈线性关系,聚合度随反应时间缓慢增加,要获得高分子量,需要较长的时间(2)外加酸催化缩聚 二级反应Xn 与反应时间 t 呈线性关系,由斜率可求得 k`,外加酸聚酯化的 k` 比自催化 k 大将近两个数量级一个聚合反应中,将反应程度从98%提高到99%需要0-98%同样多的时间,它应是 ( )A 、链式聚合反应B 、逐步聚合反应C 、开环聚合反应D 、界面聚合 四、线形缩聚物聚合度的影响因素和控制方法影响因素:p 、K 、nw 、r1、反应程度p Xn -11=p ↑,Xn ↑要求:两官能团等摩尔2、平衡常数K 和残留小分子浓度nw(1)封闭体系(2)开放体系两官能团等摩尔当ω-羟基己酸进行均缩聚时,反应程度为0.990,其聚合度为 ( )A 、10B 、 50C 、100D 、500等摩尔的二元酸和二元醇进行缩聚,如平衡常数为400,在密闭体系内反应,不除去副产物水,反应程度为 ( )A 、0.9B 、0.92C 、0.95D 、1.03. 基团数比r 的影响线形缩聚--如何控制聚合度?反应程度和平衡条件是影响线形缩聚物聚合度的重要因素,但不能用作控制分子量的手段 因为缩聚物的分子两端仍保留着可继续反应的官能团控制方法:在两官能团等当量的基础上端基封锁:使某官能团稍过量或加入少量单官能团物质切记此时Xn 的求取不能再用 p Xn -11=上述反应程度和平衡常数对缩聚物聚合度的影响,仅仅以两种单体等基团数为前提。