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南开大学高分子科学导论课件第五章

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高分子化学课件资料全

高分子化学课件资料全

航天器用高分子材料
高比强、高比模结构材料
火箭整流罩、卫星接口支架、液氢/液氧发动机共底、固体火箭发动机壳体等：碳纤维/环氧树脂复合材料
F-22的材料组成
钛合金：41%；铝合金：15%；钢：5% 树脂基复合材料: 24% 环氧树脂、聚双马来酰亚胺。用于雷达罩、进气道、机翼(含整体油箱等)、襟翼、副翼、垂尾、平尾、减速板及机身蒙皮等。
高分子材料具备金属和陶瓷等材料的性能特点，在几乎所有的应用领域大量地取代它们，甚至综合性能更优良。高分子材料的发展和应用，是20世纪改变人类生活、生产的20项发明之一
每年全球生产超过2亿吨聚合物材料以满足全世界的60亿人的使用需要。在这一生产过程，只消耗了全球原油年产量的4%。比较而言，全球每年采伐的木材量所等效的石油消耗却要比聚合物大一个数量级。
复合化 高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向。如，以玻璃纤维增强材料为主的复合材料不仅在当前已进入大规模生产和应用阶段，而且在将来仍会有所发展。
支柱
生物技术
先进材料
信息技术
能源环境 结构材料 军事 航空、航天
三大材料
金属 陶瓷 高分子
材料是人类进化史的里程碑，现代文明的重要支柱，发展高新技术的基础和先导。高分子材料扮演着极为重要的角色
高分子的应用Βιβλιοθήκη 未来为满足航天航空、电子信息、汽车工业、家用电器等多方面技术领域的需要，在机械性能、耐热性、耐久性、耐腐蚀性等方面性能进一步提高
高性能化
合成新的高分子 改性 通过新聚合反应控制分子结构(如: 阴离子活性聚合) 通过聚合方法和聚合过程的控制、提高性能(如: 齐格勒纳塔聚合)
可控制反应物空间立构、聚合物相对分子质量及相对分子质量分布的所谓可控聚合 活性聚合、酶催化聚合、微生物催化聚合 新型功能高分子材料的设计及合成 基于分子识别、分子有序组装的分子设计、组装化学和组装方法 包括分子改性和表面改性在内的聚合物改性方法和原理
人教版选修5课件 第5章 第3节 功能高分子材料

人教版选修5课件 第5章 第3节 功能高分子材料

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2019/9/2
1
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2．性能：强度__高_iba_otu、.com 质量___轻__、耐高温、耐腐蚀，在综
合性能上超过了单一材料。
3．应用：宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、
料制成的薄膜。
②特点：能够让某些物质有选择地通过，而把另外一些物
质分离掉。
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③应用：物质分离。
(3)医用高分子材料
行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！

__两__个__双__键__的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生 交联，得到具有__网__状_结构的树脂。
②应用：可以在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗 旱保水、改良土壤、改造沙漠。
2019/9/2
3
(2)高分子分离膜
①组成：高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材

又有某些_特___殊__功__能_的高分子材料。
高分子材料科学论述PPT(62张)

高分子材料科学论述PPT(62张)

分子间力很大，没有沸点，加热到 2000C~3000C以上，材料破坏（降解或 交联）。
高分子材料分类
按材料来源分类
天然高分子
合成高分子
按材料性能和用途分类
塑料
橡胶
（称为三大合成材料）
纤维
涂料
粘合剂
功能高分子
通用高分子材料
塑料、橡胶、纤维，称为三大合成材料
合成高分子
20世纪初，出现了酚醛树脂 1920年，Staudinger提出高分子概念 30年代、40年代，飞速发展 70年代，特种性能的高分子
创立高分子化学的施陶丁格 Hermann Staudinger 1881一1965
The Nobel Prize in Chemistry 1953
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
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7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
材料科学与工程导论
——高分子材料科学
2000年，世界合成高分子材料的年总产 量已达到2亿吨。其中塑料1.63亿吨， 合成橡胶0.11亿吨，合成纤维0.28亿吨。
高分子科学既是一门基础学科，又是一 门应用科学，主要由高分子化学、高分 子物理、高分子材料和高分子工艺四个 学科分支组成。
多种多样的高分子材料
A.J.Heeger(美国) A.G.Macdiarmid H.ShiraKawa
高分子科学基础课程总结PPT

高分子科学基础课程总结PPT

链式聚合反应：是指在聚合反应过程中，聚合物链是仅由单体 和聚合物链上的反应活性中心之间的反应生成，并且在新的聚 合物链上再生反应活性点。
第一章 绪论
聚合物的多分散性：聚合物是由一系列分子量不等的同系 物高分子组成，这些同系物高分子之间的分子量差为重复 结构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的 特征称为聚合物的多分散性。 平均分子量：聚合物的分子量或聚合度是统计的，是一个 平均值，叫平均分子量或平均聚合度。
高分子科学基础
课程总结
第一章 绪论
一、基本概念 高分子：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，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：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：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。
第七章 聚合物的结构与性能
二、基本理论
1、聚合物的分子结构对聚合物柔顺性、Tg、Tf的影响＊ 能比较给定聚合物的柔顺性、Tg、Tf的大小，并能简要
说明原因 2、聚合物的溶解特性 3、聚合物的力学状态及其转变＊
力学状态的性能、分子运动特点 热—机械曲线
第七章 聚合物的结构与性能
聚合物的力学状态及其转变ห้องสมุดไป่ตู้
1+r
Mn = M0Xn =M0 (
)
1 + r - 2rP
单体单元的平均分子量
第二章 逐步聚合反应
3、非线形逐步聚合反应 （1）支化高分子与交联高分子的生成条件： （2）平均功能度的计算 (1) nA=nB , f =∑Ni fi /∑Ni (2) nA<nB, f = 2∑NA fA /∑Ni
高分子科学导论天然高分子材料课件

高分子科学导论天然高分子材料课件

例如，利用生物技术制备可降解的天然高分子材料，可以在使用后自然降解，减 少对环境的污染。同时，改进生产工艺也可以降低能耗和减少废弃物的产生，实 现可持续发展。
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
高分子化学第五章课件.ppt

高分子化学第五章课件.ppt


共聚方程描述二元共聚产物的组成（单体单元的含量）与单体 组成及单体相对活性（竞聚率）之间的关系。
5.2.1.1. 共聚方程推导
共聚反应的反应机理与均聚反应基本相同，包括链引发、链增 长、链转移和链终止等基元反应，但在链增长过程中其增长链活性 中心是多样的。
动力学推导时，与均聚反应做相似的假设：
（1）活性中心的反应活性与链的长短无关，也与前末端单体单 元无关，仅取决于末端单体单元；
因此考虑前末端效应，共聚物方程为：
d[M1]＝1 r1 x(r1x 1) /(r1 x 1) d[M2 ] 1 r2 x(r2 x) /(r2 x)
式中，x = [M1]/[M2]
对于苯乙烯（M1）和反丁烯二腈（M2）体系，反丁烯二腈不能
自增长， r2＝r2 ＝0 ，上式可简化成为
d[M1 ] 1 1 r1x
竞聚率是对于某一具体的单体对而言，不能脱离具体的单体对 来讨论。
➢ r1 = 0，表示M1的均聚反应速率常数为0，不能进行自聚反应， M1*只能与M2反应；
➢ r1 > 1，表示M1*优先与M1反应发生链增长； ➢ r1 < 1，表示M1*优先与M2反应发生链增长； ➢ r1 = 1，表示当两单体浓度相等时，M1*与M1和M2反应发生链增
5.2.2. 共聚物组成曲线
按照共聚方程，以F1 对 f1 作图，所得到的 F1-f1 曲线称为共聚物
组成曲线。与共聚方程相比，共聚曲线能更直观地显示出两种单体 瞬时组成所对应的共聚物瞬时组成。
F1-f1曲线随竞聚率r1、r2的变化而呈现出不同的特征。
竞聚率的物理意义：
按照竞聚率的定义r1 = k11/k12，它是均聚反应链增长速率常数与 共聚反应链增长速率常数之比，也就是表示一种单体的均聚能力与 共聚能力之比。
《高分子物理》ppt课件

《高分子物理》ppt课件

为和结晶形态。
PART 03
高分子溶液性质与行为
REPORTING
高分子溶解过程及热力学
溶解过程的描述
高分子在溶剂中的溶解过程包括 溶胀、溶解两个阶段，涉及高分 子链的舒展和溶剂分子的渗透。
热力学参数
溶解过程中的热力学参数如溶解 度参数、混合焓、混合熵等，决 定了高分子与溶剂的相容性。
温度对溶解的影响
区别
高分子化学主要关注高分子的合成和化学反应，而高分子物理则更加关注高分子的结构和性质以及它们之间的关 系。此外，两者的研究方法也有所不同，高分子化学通常采用化学合成和表征的方法，而高分子物理则采用各种 物理手段和理论计算的方法。
PART 02
高分子链结构与形态
REPORTING
高分子链化学结构
可用于制造透明或半透明的制品，如透明塑料、有机玻璃等。
03
耐候性
高分子材料在户外环境下能够保持其光学性能的稳定，不易发生黄变、
老化等现象，因此适用于户外光学器件的制造。
耐热性、耐腐蚀性等其他性能
耐热性
高分子材料通常具有较好的耐热性，能够在高温环境下保持其物理和化学性质的稳定。这 使得高分子材料在高温工作环境中具有广泛的应用，如汽车发动机部件、电子电器部件等 。
特定的高分子结构、温度区间和浓度等。
液晶态性能
液晶态高分子具有优异的光学性能、力学性能（如高强度和高模量 ）以及热稳定性等。
PART 05
高分子材料力学性能与增 强机制
REPORTING
拉伸、压缩、弯曲等力学性能
拉伸性能
高分子材料在拉伸过程中，经历弹性变形、屈服、应变硬化和断裂 等阶段，表现出不同的力学行为。
核磁共振法研究分子运动状态
《高分子科学导论》课件

《高分子科学导论》课件

探讨高分子科学面临的挑战。
2 高分子科学的机遇
展望高分子科学的未来机遇。
高分子科学的道德考虑
道德考虑
关注高分子科学研究和开发中的道德问题和考虑。
总结与重点概念
总结《高分子科学导论》课程的重点概念和学习成果。让我们一起回顾所学， 为未来做好准备。
高分子科学的未来发展方向
展望高分子科学的未来发展方向。探索高分子科学的新技术和新领域。了解 高分子科学的挑战和机遇。
高分子科学的案例研究和应用实例
高分子科学案例研究
通过案例研究了解高分子科学的实际应用。
高分子科学的应用实例
了解高分子科学在实际中的应用。
高分子科学的挑战和机遇
1 高分子科学的挑战
《高分子科学导论》PPT 课件
探索高分子科学的奥秘，从对高分子科学的介绍开始。揭示高分子科学的本 质，学习高分子的合成和聚合。了解高分子的结构和性质，以及多种多样的 表征技术。探索高分子的加工和应用，以及高分子复合材料和共混物。深入 研究高分子的物理学和热力学，以及高分子表面和界面。探索在高分子电化 学和电子学中的应用。了解高分子的生物医学应用，以及高分子纳米技术和 纳米材料。关注高分子的可持续性和绿色材料，以及高分子制造和工业。探 讨高分子科学的教育和职业道路，以及未来的方向。通过实例和案例研究， 了解高分子科学的应用。以及高分子科学中的挑战和机遇。关注高分子研究 和开发中的道德考虑。最后总结该课程的重点概念。
高分子物理学和热力学
深入研究高分子的物理学和热 力学。
高分子科学的表征和研究
高分子表征和界面
深入研究高分子的表面和界面特性。
高分子科学的应用领域
1
高分子电化学和电子学
探索高分子在电化学和电子学领域的应用。
最新13-高分子科学导论-天然高分子材料ppt课件

最新13-高分子科学导论-天然高分子材料ppt课件

• 纤维素具有一定的 结晶性；
• 纤维素的分子间存 在非常强烈的氢键， 使得其具有更高度 的结构有序性，耐 化学腐蚀性和耐溶 剂性。
Source of the Cellulose
• 棉花：是棉属植物种子的表皮毛， 是自然界纯度最高的纤维。
• 木材：是自然界中纤维素最主要 的来源。
• 草类：包括禾本科和竹科等植物 的茎。
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
• 纤维素通过水解可用于生产微晶纤维素和葡萄糖浆； • 通过接枝共聚等改性可得到具有各种新功能的材料，如抗酶抗菌材料、
离子交换材料、膜材料、高吸水性材料等； • 通过化学和生物技术，将有可能生产出食品、燃料及多种基本有机合成
• 淀粉是自然界中产量仅次于纤维素的碳水化合物，是由 D-葡萄糖通过α糖苷键组成的多聚糖。
• 未经改性处理的淀粉称为原淀粉，呈颗粒结构有一定大小和形状，水分 含量高，蛋白质少的淀粉颗粒较大。
• 淀粉颗粒具有结晶结构，结晶结构占颗粒体积25% ~ 50%。
Source of the Starch
• 淀粉
Modification of the Cellulose
• 纤维素改性可以使之具有更好的溶解性和加工性。 • 酯化
• 无机酯包括碳酸酯、硝酸酯、磷酸酯等；有机酯包括醋酸酯、磺酸 酯、氨基甲酸酯等。
• 醚化 • 羧甲基纤维素、羟烷基纤维素、甲基纤维素芳基和芳烷基纤维素等。
• 接枝与交联 • 卤化与氧化
漂白、晾干
虾蟹壳
hydrolysis
Chitin: x << y; Chitosan: x > y
高分子化学第五章答案

高分子化学第五章答案

第五章聚合方法思考题 5.1聚合方法(过程)中有许多名称，如本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合，均相聚合和非均相聚合，沉淀聚合和淤浆聚合，试说明它们相互问的区别和关系。

答聚合方法有不同的分类方法，如下表：按聚合体系中反应物的相态考虑，本体聚合是单体加有(或不加)少量引发剂的聚合。

溶液聚合是单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。

悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮在水中的聚合，体系主要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成。

按聚合体系的溶解性进行分类，聚合反应可以分成均相聚合和非均相聚合。

当单体、溶剂、聚合物之间具有很好的相溶性时，聚合为均相聚合；当单体、溶剂、聚合物之间相溶性不好而产生相分离的聚合，则为非均相聚合。

聚合初始，本体聚合和溶液聚合多属于均相体系，悬浮聚合和乳液聚合属于非均相聚合；如单体和聚合物完全互溶，则该本体聚合为均相聚合；当单体对聚合物的溶解性不好，聚合物从单体中析出，此时的本体聚合则成为非均相的沉淀聚合；溶液聚合中，聚合物不溶于溶剂从而沉析出来，就成为沉淀聚合，有时称作淤浆聚合。

思考题5.2本体法制备有机玻璃板和通用级聚苯乙烯，比较过程特征，说明如何解决传热问题、保证产品品质。

答间歇本体聚合是制备有机玻璃板的主要方法。

为解决聚合过程中的散热困难、避免体积收缩和气泡产生，保证产品品质，将聚合分成预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制。

①预聚合。

在90-95℃下进行，预聚至10％～20％转化率，自动加速效应刚开始较弱，反应容易控制，但体积已经部分收缩，体系有一定的黏度，便于灌模。

②聚合。

将预聚物灌入无机玻璃平板模，在(40-50℃)下聚合至转化率90％。

低温(40～50℃)聚合的目的在于避免或减弱自动加速效应和气泡的产生(MMA的沸点为100℃)，在无机玻璃平板模中聚合的目的在于增加散热面。

③高温后处理。

转化率达90％以后，在高于PMMA的玻璃化温度的条件(100～120℃)下，使残留单体充分聚合，通用级聚苯乙烯可以采用本体聚合法生产。

高分子物理第五章第一节b课件

高分子物理第五章第一节b课件


本次课内容和重点
聚合物的分子运动——转变与松驰； §5-1聚合物分子运动的特点（5-1-1运动单元的多重性，5-1-2 分子运动对时间的依赖性，5-1-3分子运动对温度的依赖性）； §5-2聚合物的力学状态和热转变（5-2-1热机械曲线；5-2-2非 晶态聚合物的力学状态和转变；5-2-3晶态聚合物的力学状态和 转变）；
力学性质： 形变很小，ε=0.01～0.1% 模量大， ε∝σ(外力)，σ=0 ε=0 服从虎克弹性（普弹形变）ε=σ/E
质硬而脆，类似玻璃
玻璃化转变区 对温度十分敏感，3～5℃范围内
运动单元：链段已开始“解冻”，即链段的运动被激发 由于链段绕主链轴的旋转使分子的形态不断 变化，即由于构象的改变，长链分子可以在 外力作用下伸展(或卷曲)，
重点：（1）聚合物分子运动的三个特点；（2）松驰过程的基本概 念；（3）非晶态聚合物的力学状态和转变，从分子运动角度对 力学状态和转变的理解；（4）结晶、交联、分子量变化等情况 下的力学状态和转变；
5.2 聚合物的热转变与力学状态：
对于高聚物施加一恒定的力，观察试样发生的形变与温度 的关系，我们会得到温度形变曲线或热机械曲线 如果用模量对温度作图。
力学性质：弹性模量下降2个数量级 形变迅速增加
Tf ：高弹态和粘流态之间转变温度为粘流温度。
从相态角度来看，玻璃态，高弹态，粘流态均属液 相，即分子间的相互排列均是无序的。它们之间的 差别主要是变形能力不同，即模量不同。因此称为 力学状态。
从分子运动来看，三种状态只不过是分子(链段) 运动能力不同而已。因此，从玻璃态⇔高弹态⇔粘 流态的转变均不是热力学的相变，当然，Tg，Tf亦 不是相转变温度。
形 变
玻璃态
高弹态
玻 璃 化 转 变1

高分子物理第五章


聚合物的力学状态和热转变
➢力学状态——聚合物的力学性能随温度变化的特征状态
➢热形变曲线（热机械曲线，Thermomechanic Analysis，
TMA）：对聚合物样品，施加一个恒定外力，得到的形变与温度
的关系曲线
➢ 结构不同的聚合物ε-T曲线的形式不同
主要有：
线型无定形态聚合物的温度形变曲线 结晶聚合物的温度形变曲线
链段开始运动，可以通过单键的内旋转改变构象， 甚至可以使部分链段产生滑移。
•即链段运动的 减少到与实验测量时间同一个数量级 时观察到链段运动的宏观表现——玻璃化转变， 聚合物进入了高弹态。
高弹态：
•当聚合物受到拉伸力时，分子链通过单键的内旋转 和链段运动改变构象从蜷曲状态到伸展状态（宏观 上表现为很大的形变)，当外力除去时，又回复到原 来状态（宏观上表现为弹性回缩），这种受力后形 变很大而且又可以回复的力学性质高弹性，它是非 晶聚合物处在高弹态下特有的力学特征。
结构/性能/分子运动关系：结构是决定分子运动的 内在条件，性能是分子运动的宏观表现。
Rubber 在低温下变硬
PMMA, T>100C, 变软
尽管结构无变化，但对于不同温度或外力，分子 运动是不同的，物理性质也不同。
原因——分子运动不同，聚合物显示不同的物理性质
第5章 聚合物的分子运动和转变
讨论分子热运动的意义：
使运动单元活化
温度对高分 子运动的 作用
（T升高，分子运动能增加，当克服位垒后，
运动单元处于活化状态。）
使聚合物体积膨胀
（加大了分子间的自由空间）
随T升高加快松弛过程，或
者，缩短
(3) Temperature dependence

南开大学结构化学课件5

第五章分子结构Ⅲ计算化学基础（讲座）§5.0 计算化学发展背景5.0.1 计算机的发展—硬件背景计算机的硬件高速发展计算速度高速增长大量原来无法想象的计算可以轻易完成2005.11 TOP51. DOE/NNSA/LLNL 280.62. IBM Thomas J. Watson Research Center 91.293. DOE/NNSA/LLNL 63.394. NASA/Ames Research Center/NAS 51.875. Sandia National Laboratories 38.27 2006.11 TOP51. DOE/NNSA/LLNL 280.62. NNSA/Sandia National Laboratories 101.43. IBM Thomas J. Watson Research Center 91.294. DOE/NNSA/LLNL 75.765. Barcelona Supercomputing Center 62.63 2007.11 Top 51. DOE/NNSA/LLNL BlueGene 478.22. Forschungszentrum Jülich1673. New Mexico Computing Applications Center 1274. Computational Research Lab. TATA SONS 1185. Swedish Government Agency 103 2008.11 Top 51. DOE/NNSA/LANL Roadrunner11052. Oak Ridge National Lab Jaguar10593. NASA/Ames Res Center Pleiades4874. DOE/NNSA/LLNL BlueGene/L4785. Argonne National Laboratory BlueGene/P4502009.11 Top51. Jaguar -Cray XT5-HE Opteron Six Core2.6 GHz （Oak Ridge National Laboratory）17592. Roadrunner -BladeCenter QS22/LS21 Cluster, PowerXCell 8i3.2 Ghz / Opteron DC 1.8 GHz, Voltaire Infiniband （DOE/NNSA/LANL）10423. Kraken XT5 -Cray XT5-HE Opteron Six Core 2.6 GHz （National Institute for Computational Sciences/University of Tennessee）831.74. JUGENE -Blue Gene/P Solution（Forschungszentrum Juelich (FZJ)）825.55. Tianhe-1-NUDT TH-1 Cluster, Xeon E5540/E5450, ATI Radeon HD 4870, Infiniband （National SuperComputer Center in Tianjin/NUDT）563.1TOP10 2010.61.Jaguar-Oak Ridge National Laboratory17592.Nebulae-Dawning TC3600 国家超级计算深圳中心12713.Roadrunner-DOE/NNSA/LANL10424.Kraken XT5-Cray XT5-HE National Institute forComputational Sciences/University of Tennessee831.75.JUGENE-Blue Gene Forschungszentrum Juelich825.56.Pleiades-SGI Altix ICE NASA/Ames ResearchCenter/NAS772.77.Tianhe-1国家超级计算天津中心563.18.BlueGene/L-DOE/NNSA/LLNL478.29.Intrepid-Blue Gene Argonne National Laboratory458.610.Red Sky-Sun Blade Sandia National Laboratories433.5TOP10 2010.111.Tianhe-1国家超级计算天津中心25662.Jaguar-Oak Ridge National Laboratory17593.Nebulae-Dawning TC3600 国家超级计算深圳中心12714.TSUBAME 2.0 GSIC Center, Tokyo Institute ofTechnology 11925.Hopper DOE/SC/LBNL/NERSC 10546.Tera-100 Commissariat a l'Energie Atomique(CEA)10507.Roadrunner-DOE/NNSA/LANL10428.Kraken XT5-Cray XT5-HE National Institute forComputational Sciences/University of Tennessee831.79.JUGENE-Blue Gene Forschungszentrum Juelich825.510.Cielo-DOE/NNSA/LANL/SNL816.6Cray XE6 12-core 2.1 GHzHopperHP ProLiant SL390s G7 Xeon 6C X5670,Nvidia GPUTSUBAME 2.0 Dawning TC3600 Blade, Intel X5650,NVidia Tesla C2050 GPUNebulae Cray XT5-HE Opteron 6-core 2.6 GHz JaguarNUDT TH MPP, 14336颗至强X5670处理器(六核，2.93GHz 主频），GPU 7168块Tesla M2050计算卡(1.15GHz ，双精度浮点515Gflops 、单精度浮点1.03Tflops)Tianhe-1A“南开之星”800个Xeon 3.06G CPU, 400个节点，实测计算能力最终达到了3.231万亿次，实测效率达到68.74% TOP 20(预测)Top 42(2004.6)Top 61(2004.11)Top135(2005.11)Top235 (2006.6)Top348 (2006.11)跌出Top500(2007.6 第500名4.005万亿)(2007.11 第500名5.93万亿)(2008.11 第500名12.60万亿)(2009.11第500名20.051万亿)1国家超算中心-天津255-257 Service Provider3国家超算中心-深圳261,262 Engineering Company28中科院过程工程研究所267,268 Telecommunication Company 35上海超算中心344-347 Network Company68中科院网络中心359 Network Company154Engineering Company 368 Telecommunication Company 172Telecommunication Company 394 吉林大学210Telecommunication Company 417-422 Internet Service211Telecommunication Company 438 Telecommunication Company 230Telecommunication Company 441 Telecommunication Company 243-245Engineering Company 442,443 Service Provider246-248Network Company 488 南京大学5.0.2 软件背景•软件的发展→使用户勿需具备高深的理论知识，只要有一般的计算机应用能力，就可以很容易地完成许多计算化学的简单工作。

高分子基础-第五章 123页PPT文档

－△H( kJ/mol) 640
无取代基，不易 极化，对质子亲 和力小，不能发 生阳离子聚合
CH2 CH CH2 CH
CH3
C2H5
757
791
质子亲和力较大，有利于反应
但一个烷基的供电性不强，Rp不 快；仲碳阳离子较活泼，容易重 排，生成更稳定的叔碳阳离子
H + CH2 CH
C2H5
CH3 CH C2H5
第五章 离子聚合及开环聚合
5.1 引言
离子聚合的理论研究开始于五十年代 1953年，Ziegler在常温低压下制得PE， 1956年，Szwarc发现了“活性聚合物”。
离子聚合有别于自由基聚合的特点：
根本区别在于聚合活性种不同 离子聚合的活性种是带电荷的离子。
碳阳离子 通常是
碳阴离子
离子聚合对单体有较高的选择性 带有1,1-二烷基、烷氧基等推电子基的单体才能进行阳离 子聚合；
绝大部分Lewis酸都需要共（助）引发剂，作为质子或 碳阳离子的供给体。
共引发剂有两类： 析出质子的物质：H2O，ROH，HX，RCOOH 析出碳阳离子的物质：RX，RCOX，(RCO)2O
如：无水BF3不能引发无水异丁烯的聚合，加入痕量水，
聚合反应立即发生：
引发剂-
B F 3 + H 2 O H ( B F 3 O H ) 共络引合发物剂
到目前为止，对阳离子聚合的认识还不很深入。 原因： 阳离子活性很高，极易发生各种副反应，很难获得高分子
量的聚合物；
碳阳离子易发生和碱性物质的结合、转移、异构化等副反应 ——构成了阳离子聚合的特点；
引发过程十分复杂，至今未能完全确定；
目前采用阳离子聚合并大规模工业化产品只有丁基橡胶。
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第五章 链式共聚合反应 假定五：聚合过程为稳态反应，即体系中总自 由基浓度及两种自由基浓度都保持不变。
令k11/k12 = r1， k22/k21 =r2，则：
第五章 链式共聚合反应
r1 和r2定义为每种单体均聚链增长速率常数与共聚链
增长速率常数之比，称为竞聚率。
d[M1
]
[M1
]
r
[M
1
]
1
+
链增长反应。
交叉链增长：链增长活性中心与异种单体加成的
链增长反应。
第五章 链式共聚合反应
假定三：聚合反应是不可逆的，无解聚反应； 假定四：共聚物的聚合度很大，单体主要消耗在
链增长反应过程中，而消耗在链引发中 的单体数可忽略不计，
第五章 链式共聚合反应
某一瞬间两种单体消耗速率之比，就等于两 种单体进入共聚物的速率之比，也就是某一瞬 间共聚物中两种单体单元数量之比。
第五章 链式共聚合反应
第一单体 乙烯 异丁烯 丁二烯 丁二烯 乙烯
典型共聚物
第二单体
改进性能及主要用途
丙烯 异戊二烯
破坏结晶性,增加柔性和弹性,乙丙橡胶 引入双键，供交联用，丁基橡胶
苯乙烯
增加强度，通用丁苯橡胶
丙烯腈
增加耐油性，丁腈橡胶
醋酸乙烯酯
增加柔性，软塑料
甲基丙烯酸甲酯 苯乙烯
改善流动性能和加工性能，塑料
M2M2M2M2M2M2
第五章 链式共聚合反应
5.1.2.2 共聚物的命名
（1）将两种或多种单体名称之间用短划线相连，并 在前面冠以“聚”字。或在后面冠以“共聚物”，如聚 苯乙烯—马来酸酐，或称苯乙烯—马来酸酐共聚 物。
（2）无规、交替、嵌段、接枝等共聚物可以在两单
体名称之间嵌入-co-、-alt-、-b-和-g-来区别，如苯 乙烯-b-丁二烯，也可以在“共聚物”前加上文字说
第五章 链式共聚合反应
第一节 概述 5.1.1 共聚合及其共聚物的概念
在链式聚合中，由一种单体进行的聚合反 应，称为均聚合（homopolymerization)。形成得 聚合物称为均聚物（homopolymer ）。两种或两 种以上单体共同参与的聚合反应，则称为共聚合 （copolymerization) 。所形成的聚合物称为共聚 物 (copolymer)。两种单体参与的聚合反应，称为 二元共聚，以此类推有三元共聚、四元共聚等。一 般将三元或三元以上共聚称为多元共聚。
第五章 链式共聚合反应
5.1.2 共聚物的类型和命名 5.1.2.1 共聚物的类型
根据共聚物中不同单体单元的排列方式，可构成不 同类型的共聚物。以两元共聚物为例，归纳为以下 四种类型： （1）无规共聚物 (random copolymer)
两种单体单元M1和M2呈无规排列，按概率分布：
M1M2M2M1M2M1M2M1M1M2M2M2M1
f1 1 f2 [M1 ] [M1 ] + [M2 ]
F1 ]
[M
2
]
d[M 2 ] [M 2 ] r2 [M 2 ] + [M1 ]
该式称作二元共聚物组成微分方程，描述了某时 刻共聚物组成与相应时刻两种单体的浓度及竞聚率 之间的关系。
第五章 链式共聚合反应
令 f1：某一瞬间单体M1占单体混合物的摩尔分数； f2： 某一瞬间单体M2占单体混合物的摩尔分数； F1： 同一瞬间单元M1在共聚物中的摩尔分数； F2： 同一瞬间单元M2在共聚物中的摩尔分数
明。如苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物。
第五章 链式共聚合反应
（3）两种单体的先后次序 无规共聚物：前一单体为含量多的单体，后一
单体为含量少的单体。 嵌段共聚物：前后单体代表单体聚合的顺序。 接枝共聚物：构成主链的单体在前，支链的单
体在后。
5.1.3 研究共聚合的意义 （1）增加聚合物品种 （2）改性 （3）理论研究
互连接而成。
M1M1M1M1M1M1M1 M2M2M2M2M2M2
第五章 链式共聚合反应
（4）接枝共聚物 （graft copolymer) 聚合物分子中，以一种单体单元为主链，在
主链上接上一条或多条另一单体形成的支链。
M2M2M2M2M2M2
M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1
M2M2M2M2M2M2
第五章 链式共聚合反应
k11 M1* + M1
M1* R11 = k11[M1*][M1]
k12 M1* + M2
M2* R12 = k12[M1*][M2]
k21 M2* + M1
M1* R21 = k21[M2*][M1]
k22 M2* + M2
M2* R22 = k22[M2*][M2]
同系链增长：链增长活性中心与同种单体加成的
第五章 链式共聚合反应 第二节 二元共聚物的组成 5.2.2 共聚方程 共聚方程用以描述共聚物组成与单体混合物间定量关系。 链式共聚合反应的基元反应与均聚相同，也可分为链引 发、链增长、链终止三个阶段。 假定一：链增长活性中心的活性与链长无关。 假定二：链增长活性中心的活性只取决于末端单体 单元的结 构，与前末端单体单元结构无关。
ABS塑料无毒、无味，具有较好的抗冲击性能、尺 寸稳定性和耐磨性，成型性好，电镀性能好，不易 燃，耐腐蚀性好。
第五章 链式共聚合反应
ABS树脂的性能兼有三种组分的优点 “坚韧、质硬、刚性”
丙烯腈能使聚合物耐化学腐蚀，提高抗张强度、 硬度、耐热性和电镀性； 丁二烯能提高韧性和耐低温性； 苯乙烯能提高电性能、着色性和成型加工性能， 改善制品光洁度。
马来酸酐 醋酸乙烯酯 改进聚合性能,用作分散剂和织物处理剂 或苯乙烯
典型共聚物 ABS树脂（acrylonitrile-butadiene-styrene） 丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物， 是在对聚苯乙烯改性中开发的一种新型塑料材料。
CH2-CH x CH2-CH=CH-CH2 y CH2-CH z CN
由自由基共聚得到的多为此类产物，如Vc—VAc 共聚物。
第五章 链式共聚合反应
（2）交替共聚物 （alterntive copolymer) 两种单体单元M1、M2有规则地交替排列。
M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1
（3）嵌段共聚物（block copolymer) M1 和M2 两种单体单元各自组成长序列链段相