第课合成高分子材料.ppt

太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University 化学与社会 第 8 章 合成高分子材料 太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University 化学与社会 合成材料是人们运用化学方法人工合成出自然界中不存在的材料，大致可分为无机合成材料和有机合成材料。 特点：由几个或几十个原子通过化学键结合形成，分子量在几十到几百。 8.1 高分子的结构和特性 小分子 8.1.1 高分子 高分子 特点：由一千个以上的原子通过化学键结合形成，分子量可达几万到几百万。 存在于自然界中的高分子化合物称为天然高分子；用化学方法合成的高分子称为合成高分子。 聚合成高分子的起始分子称为单体，单体经聚合得到的分子称为聚合物，高聚物中重复的结构单元称为链节，所含链节的数目称为聚合度。 聚乙烯 C C H H H H 合成高分子产品早期以农业和林业的副产品为主要原料。大致分为淀粉类、纤维素类和非食用油脂类。 缺点：工艺流程大，处理量大。 后期的主要原料是煤和石油。 8.1.2 高分子的原料和合成方法 煤被取代的原因：用石油炼制时原料成本低，且石油中所含的有用成分相对较高。 由上述产品得到的有机小分子作单体，通过聚合反应可合成高分子。 加成聚合反应 1） 特点：除了生成聚合物外，并不生成其他任何产物（聚合物中包含了单体中全部的原子）。 典型：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯。 氯乙烯发生加成聚合反应时，有三种情况： C C C C C C C C H H H H H H H H Cl H Cl Cl H H Cl H C C C C C C C C H H H H H H H H Cl H Cl Cl H H Cl H C C C C C C C H H H H H H H Cl H Cl Cl H H H C H Cl 头-头、尾-尾连接 头-尾连接 无规则连接 连接方式不同，形成分子的性质就不同。由加聚反应合成的高分子约占合成高分子总量的80%。 缩合聚合反应 2） 含有双官能团或多官能团的单体分子，通过分子间官能团的缩合反应把单体分子聚合起来，同时生成水、醇、氨等小分子化合物，称为缩合聚合反应。 特点：单体分子不仅发生聚合，还生成其他小分子。 聚酰胺 商品名：尼龙-66。 用途：作合成纤维。 单体：已二胺、己二酸。 n H2N-(CH2)6-NH2 + n HOOC-(CH2)4-COOH H [ NH-(CH2)6-N-C-(CH2)4-C ] nOH + (2n - 1)H2O H O O 的确良 商品名：涤纶。 单体：对苯二甲酸、乙二醇。 特点：挺括不皱，易洗易干。 n HO-C- -C-OH + n HO-CH2CH2-OH O O HO [ C- -C-O-CH2CH2-O ] nH + (2n - 1)H2O O O 环氧树脂、酚醛树脂也由缩聚反应得到。 共聚合反应 3） 将两种或两种以上不同的单体进行聚合的反应为共聚合反应，得到的聚合物叫共聚物。 特点：分子与分子发生的聚合，并不产生其他分子。 按照共聚物中单体分布的不同，可分为交替共聚、嵌段共聚、无规共聚和接枝共聚等。 交替共聚 无规共聚 嵌段共聚 接枝共聚 8.1.3 合成高分子的结构、特性和命名 合成高分子的结构有三种：线型长链状不带支链的、带支链的和体型网状的(分子链间通过官能团作用发生交联)。 线型高分子特点：可蜷曲、弯折，加热可熔化，可溶于有机溶剂，易于结晶。 支链高分子特点：与线型高分子类似，密度减小，结晶能力降低。 体型高分子特点：不熔不溶，耐热性高，刚性好。 ——可作工程和结构材料。 注：高分子加热后并不是马上熔化变成液体，而是先经历一个软化过程再变为液体。 液体冷却后，变硬成为固体，再次加热又能软化、流动的性质，即为热塑性。 热塑性不但使高分子材料便于加工，而且还可以多次重复操作。 a）热塑性 b）热固性 体型高分子因其内部结构的交联，使其加热后不会熔化、流动，但当加热到一定温度时，体型高分子结构遭到破坏，这种性质称为热固性。 注：体型高分子