高分子力化学1.pptx

新技术在高分子材料中的应用

一高分子力化学技术

Mechano-ChemistryTechnologyfor

PolymerMaterials

课程内容提纲

一、高分子力化学的基本理论及其应用

二、固相力化学技术在高分子材料制备中的应用

三、超声辐照技术在高分子材料制备中的应用

主要参考书目：

《高分子化合物力化学》,H.K.巴拉姆鲍伊姆著,江畹兰，费鸿良译，化

学工业出版社，1982.

《塑料、橡胶的力化学反应》,张士齐著,青岛出版社，1991.

2

前言

力化学是地球生命起源的基础

地球起源时

大气层组分：等

地壳组分：等产生的机械力足以引发力合成

氨基酸一蛋白质(生命的奠基石)

摩擦等外力作用

SiC+H₂CH₄+C₂H₆+C₃H₈+……

Fe、Pt、Mo、W等催化

SiC+H₂+H₂O—→C₂H₆

SiC+NH₃+CH₄→HCN

SiC+CH+H₂O+NHFe、M等催化氨基酸(日氨酸、缬氨酸、丙氨酸等)3

无数次地震、地壳运动、破坏性气流及海潮

力化学研究的历史

●约2000年前就已发现在梳刷羊毛时，羊毛的断片上有硫基

●100多年以前，天然橡胶工业已经依靠应力引发化学反应，进行橡胶塑炼，以获得易加工的产品和大生产所需的半成品

●Staudinger在1930年就已指出塑炼使橡胶大分子断裂

●橡胶塑炼这一力化学转化过程直到本世纪40年代尚被认为主要是橡胶与氧相互作用引起大分子断裂，而机械应力并非起主要作用

●前苏联的H.K.Bapam6oM首先将力学引发的化学现象定义为力化学

(MexaH0xHMI8),并且最早写出“聚合物力化学”(1961年)一书，为创建介于聚合物力学和化学两门学科之间的新兴学科—聚合物力化学莫定了基础。

●英国的W.F.Watson在E.M.Fetter主编的“聚合物化学反应”一书中写了一章“力化学反应”(1964年)

●罗马尼亚的Cr.Simionescu等随后著书“大分子复合材料力化学”(1967年)

●美国的R.S.Porter和A.Casele则合写了第一本广泛论述机械能直接引发化学反应的英文专著“聚合物应力反应”(1978-1979)

●日本的村上谦吉则利用应力松弛理论系统地研究并论述了聚合物在应力和热氧作用下，网络在主链和(或)横键处断裂的情况(1977)

●中国的徐僖等和张士齐等则较早开展了聚合物力化学反应的研究

●至今聚合物力化学已有了较大的发展

4

研究力化学的意义

1.高分子材料在生产成型加工使用

普遍存在的力化学过程，研究其规律目的在于：

●提高产品性能

●延长使用寿命

2.力降解

●有害方面：防止，抑制

●有利方面：主动应用

3.力合成

●形成新的具有特殊性能的材料

可免去额外的消耗和繁琐的工艺，无需庞大的化学生产装备，可用广泛使用的

工业聚合原料在一般的聚合物加工设备(炼胶机、挤压机、混合机等)中进行

例1:地球生命起源的基础

地震、表层移动、气流、海潮等产生的机械力引发大气和地壳中的元

素相互作用合成氨基酸。

例2:天然橡胶的塑炼

●降低分子量改善加工性

●塑料在加工过程的降解

例3:零件的抛光或磨合

一般零件在抛光或磨合时在磨料中加入的聚合物大大提

高了金属从不光滑表面脱落的效率。

大分子自由基

与不平滑处

金属作用

聚合物

力降解

抛光

6

例4:高分子材料磨损

力学角度

力化学反应的结果

力化学角度

许多加工过程实质上是以力化学为基础，但仍然是在没有力化学基本

规律的情况下进行加工。

高分子化合物力化学是新兴的交叉边缘学科

●在理论上还很不完善，众说纷纭，尽管发现了许多现象，得到了许多实验结果，但还没有总结成科学的理论，有许多现象还不能解释。

●研究工作在发展阶段，人们还没有足够的重视

●作为一门学科，还难于系统性

7

●研究物质在机械力作用下的化学转化，这些转化具有重大的

实际意义。它不仅为创建新颖的化学物质和具有给定性能新材料的加工方法开辟了广阔的前景，而且也为解决固体物理、物理化学、生物学及生物化学等一系列共同问题打开了途径。

第一章高分子化合物力化学

基本概念

1-1基本概念

1力化学：

新兴的交叉边缘学科