包裝印刷塑料包裝高分子材料基礎知識講義

《包裝印刷塑料包裝高分子材料基礎知識講義》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《包裝印刷塑料包裝高分子材料基礎知識講義（77頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、1 第一章 概述第二節 高分子材料基礎知識 高分子科學高分子科學家用電器薄膜裝飾航天航空光導纖維信息產業生物工程動植物動植物 肉肉蛋蛋 糧食糧食 菜菜獸皮獸皮棉棉麻麻毛毛 絲絲茅草茅草 木材木材 竹子竹子水泥水泥玻璃玻璃粘合劑粘合劑涂料涂料 橡膠橡膠塑料塑料210000BC5000BC015001900196019801990200020102020各種材料在各個歷史時期相對重要性各種材料在各個歷史時期相對重要性金金銅銅鐵鐵鋼鋼合金鋼合金鋼高溫合金高溫合金高分子高分子木材木材皮膚皮膚纖維纖維動物膠動物膠橡膠橡膠電木電木尼龍尼龍PEPCPSPPPAN聚酯聚酯高模聚合物高模聚合物導電高分子導電高分

2、子復合材料復合材料金屬基復合材料金屬基復合材料陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料石材石材陶瓷陶瓷陶器陶器玻璃玻璃水泥水泥耐火材料耐火材料熔融硅熔融硅耐濕陶瓷耐濕陶瓷韌性機械陶瓷韌性機械陶瓷3高分子化合物的分類高分子化合物的分類合成高分子天然高分子有機高分子無機高分子C-C鏈高分子：PE,PP,PIB,PS,PMMA雜原子鏈高分子:聚酰胺（錦綸），聚酯（滌綸），聚氨酯，脲醛樹脂，聚甲醛水泥，玻璃，聚磷酸酯類高分子化合物高分子化合物天然橡膠多糖類：纖維素（棉、麻、木），淀粉，粘膠質（水果、甘蔗），藻酯類，甲殼類（蟹、蝦、龜），植物酸蛋白質：酶（生物合成催化劑），荷爾蒙（生物調節劑），絲，角素（發、毛、羽

3、），肌凝蛋白（肌肉），血色素，蛋白（血清、蛋）血球素（血、精、卵），酪蛋白，等核酸：脫氧核糖核酸（DNA),核糖核酸(RNA)4一、高分子材料的合成1 高分子的基本概念高分子的基本概念（1）單體：）單體：通過反應能制備高分子化合物的物質稱做單體。通過反應能制備高分子化合物的物質稱做單體。例如乙烯是單體，能聚合生成聚乙烯例如乙烯是單體，能聚合生成聚乙烯：nCH2=CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2某種氨基酸，相互反應，失去小分子（水），聚某種氨基酸，相互反應，失去小分子（水），聚合生成聚氨基酸，這個氨基酸也稱做合生成聚氨基酸，這個氨基酸也稱做 單體：單體：2 高分子的基本概念高

4、分子的基本概念 （1）單體：）單體：（2）二聚體，三聚體二聚體，三聚體和齊聚物：和齊聚物：聚合是逐步進行的，兩個單體結合生成二聚體，二聚合是逐步進行的，兩個單體結合生成二聚體，二聚體也能和單體結合生成三聚體，兩個二聚體結合聚體也能和單體結合生成三聚體，兩個二聚體結合能生成四聚體，以此類推逐漸生成更多聚體。能生成四聚體，以此類推逐漸生成更多聚體。H2N C C OH N C C H2OHR OHR OHn（2）二聚體，三聚體二聚體，三聚體和齊聚物：和齊聚物：低分子量的聚合產物，例如二聚體、三聚體、四聚低分子量的聚合產物，例如二聚體、三聚體、四聚體、五聚體體、五聚體無論是環狀的，還是線形的無論是環

5、狀的，還是線形的統稱齊統稱齊聚物。聚物。齊聚物與通常所說的聚合物是很不同的，增減幾個齊聚物與通常所說的聚合物是很不同的，增減幾個結構單元能使其物理性質有很大的變化。結構單元能使其物理性質有很大的變化。HO CH2 C OH HO CH2 C O CH2 C OH-H2O單體二聚體OOOH OCH2C OH-H2O三聚體O3三聚甲醛三聚甲醛（三氧六環）（三氧六環）聚甲醛聚甲醛 乙炔三聚體（苯）乙炔三聚體（苯）聚乙炔聚乙炔(n聚體聚體)CH CHHHHHHH CH=CH nC=OHHCO OC COHHHHHH CH2 O n（3）聚合物：）聚合物：高分子量的聚合產物，又稱做高聚物、高分子、大高分

6、子量的聚合產物，又稱做高聚物、高分子、大分子。常用聚合物的分子量高達分子。常用聚合物的分子量高達104106，甚至更，甚至更高。高。一個大分子往往由許多相同的、簡單的結構單元通一個大分子往往由許多相同的、簡單的結構單元通過共價鍵重復連接而成。過共價鍵重復連接而成。例如聚氯乙烯分子由許多氯乙烯結構單元重復連接例如聚氯乙烯分子由許多氯乙烯結構單元重復連接而成，可表示為：而成，可表示為：CH2 CH CH2 CH CH2 CHClClCl CH2 CH Clnor高分子化合物的分子量高分子化合物的分子量 就是結構單元的分子量（就是結構單元的分子量（M0）與聚合度（）與聚合度（DP）或重復單元數或重復

7、單元數 n 的乘積，可表示為：的乘積，可表示為：MDPM0nM0 還有一類聚合物與聚氯乙烯不同，是由兩種單體還有一類聚合物與聚氯乙烯不同，是由兩種單體聚合生成高分子，例如由己二胺和己二酸縮合聚聚合生成高分子，例如由己二胺和己二酸縮合聚合生成商品名稱為合生成商品名稱為 尼龍尼龍-66的高分子。其的高分子。其 中重復單元是由兩種中重復單元是由兩種 結構單元結構單元-NH-(CH2)-6NH-和和-OC-(CH2)4-CO-組成：組成：n結構單元1結構單元2重復單元 NH (CH2)NH C (CH2)C 64OO縮合聚合物縮合聚合物的分子量的分子量 兩種結構單元分別來源于己二胺和己二酸，兩種結構單

8、元分別來源于己二胺和己二酸，但聚合過程中消除小分子水而失去了一些原子，但聚合過程中消除小分子水而失去了一些原子，這些結構單元不宜再稱單體單元。這些結構單元不宜再稱單體單元。在這種情況，結構單元數在這種情況，結構單元數 DP 將是重將是重 復單元數復單元數(n)的兩倍：的兩倍：聚合物的分子量應表示為：聚合物的分子量應表示為：其中其中M10和和M20分別是結構單元分別是結構單元 1 和結構單元和結構單元 2 的分的分子量。子量。M0為結構單元平均分子量為結構單元平均分子量020102010)(21)(MDPMMDPMMnMDP=2n（4 4）線型高分子：）線型高分子：線型高分子是由長的骨架原子組成

9、，例如聚乙烯，線型高分子是由長的骨架原子組成，例如聚乙烯，也可以有取代側基，例如聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸也可以有取代側基，例如聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈等，甲酯，聚丙烯腈等，骨架原子都是碳原子的又稱碳鏈高分子：骨架原子都是碳原子的又稱碳鏈高分子：聚乙烯聚乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯晴聚丙烯晴(CH2 CH2)n,CH2 CH Cln(CH2 C)nCH3OOCH3C(CH2 CH)nC N而像尼龍一而像尼龍一6666，聚對苯二甲酸乙二醇酯等的線型，聚對苯二甲酸乙二醇酯等的線型高分子，其主鏈骨架原子還含有非碳原子又稱雜高分子，其主鏈骨架原子還含有非碳原

10、子又稱雜鏈高分子：鏈高分子：尼龍尼龍66 聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯 線型高分子通常是指可溶解在溶劑中的，固態時可線型高分子通常是指可溶解在溶劑中的，固態時可以是玻璃態的熱塑性塑料，有的聚合物在常溫下呈以是玻璃態的熱塑性塑料，有的聚合物在常溫下呈柔順性材料，也有的是彈性體。柔順性材料，也有的是彈性體。n NH (CH2)NH C (CH2)C 64OO O CH2 CH2 O C C OOn（5 5）支化高分子：）支化高分子：支化高分子是由線型高分子鏈中派生出一些支鏈，支化高分子是由線型高分子鏈中派生出一些支鏈，其組成的結構單元和主鏈是相同的（如圖其組成的結構單元和主鏈是相同的（

11、如圖1 11 1所所示）。支化高分子也是可溶的，很多性質和線型示）。支化高分子也是可溶的，很多性質和線型高分子類似。但與線性高分子不同的是結晶傾向高分子類似。但與線性高分子不同的是結晶傾向要降低，溶液的粘度不同。要降低，溶液的粘度不同。圖圖1 11 1 支化高分子支化高分子 圖圖1 12 2 交聯高分子交聯高分子（6 6）交聯高分子：）交聯高分子：高分子鏈間產生化學結合，可生成交聯或網狀高分子鏈間產生化學結合，可生成交聯或網狀高分子（如圖高分子（如圖1 12 2所示）。這樣的高分子通常所示）。這樣的高分子通常只能被溶劑溶脹，而不能溶解，也不能熔融。只能被溶劑溶脹，而不能溶解，也不能熔融。隨著交

12、聯程度的增加，其能溶脹程度減少，當隨著交聯程度的增加，其能溶脹程度減少，當高度交聯時溶脹也不能產生了。一些熱固性樹高度交聯時溶脹也不能產生了。一些熱固性樹脂就是高度交聯的。而作為橡膠彈性材料則具脂就是高度交聯的。而作為橡膠彈性材料則具有輕度的交聯結構。有輕度的交聯結構。（7 7）共聚物：）共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物叫共聚由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物叫共聚物。如在同一個聚合釜中，將丁二烯與苯乙烯兩物。如在同一個聚合釜中，將丁二烯與苯乙烯兩種單體混合聚合，得到的是丁苯共聚物：種單體混合聚合，得到的是丁苯共聚物：很多高分子材料都是共聚物。按單體單元在高分很多高分子材料都是共

13、聚物。按單體單元在高分子鏈中的不同序列分布分類的話，共聚物有四種子鏈中的不同序列分布分類的話，共聚物有四種類型：類型：CH2=CH+CH2=CH CH=CH2 (CH2 CH)(CH2 CH=CH CH2)xy n無規共聚物：無規共聚物：在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無規則。在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無規則。兩種單元在鏈中的排列順序是不能預測的。兩種單元在鏈中的排列順序是不能預測的。在烯類單體自由基共聚合時在烯類單體自由基共聚合時,通常得到的是無規共通常得到的是無規共聚物，其性質與相應的均聚物是大不相同的。聚物，其性質與相應的均聚物是大不相同的。-A-B-A-A-B-A-B-B-A

14、-A-B-A-B-B-A-B-A-B-A-A-B-A-B-B-A-A-B-A-B-B-A-B-交替共聚物：交替共聚物：顧名思義，交替共聚物就是顧名思義，交替共聚物就是A A和和B B兩種結構單元兩種結構單元 在高分子鏈中交替排列。在高分子鏈中交替排列。通過特定的烯類聚合能得到交替共聚物，其性通過特定的烯類聚合能得到交替共聚物，其性 能與兩類均聚物的性質也大不相同。能與兩類均聚物的性質也大不相同。-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-嵌段共聚物：嵌段共聚物：高分子鏈中由一種結構單元鏈段和另一種結構高分子鏈

15、中由一種結構單元鏈段和另一種結構 單元鏈段相接組成。兼具有兩種均聚物單元鏈段相接組成。兼具有兩種均聚物 的性質。的性質。-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-接技共聚物：接技共聚物：共聚物的主鏈是一種均聚物，支鏈是另一種均聚共聚物的主鏈是一種均聚物，支鏈是另一種均聚物稱接枝共聚物?？捎脙深惥畚锵嗷シ磻?，物稱接枝共聚物?？捎脙深惥畚锵嗷シ磻?，也可由也可由A A種均聚物的主鏈上引人一些可反應的基團，種均聚物的主鏈上引人一些可反應的基團，再接上由再接上由B B形成的支鏈構成接枝共聚物。接枝共聚形成

16、的支鏈構成接枝共聚物。接枝共聚物的性質是兩類均聚物的加合。物的性質是兩類均聚物的加合。（8 8）高分子共混物：）高分子共混物：兩種或更多種聚合物機械混合在一起叫做高分子兩種或更多種聚合物機械混合在一起叫做高分子共混物，能將兩種或多種聚合物性質綜合在一起。共混物，能將兩種或多種聚合物性質綜合在一起。根據組成、共混結構的不同可以得到各種改性的根據組成、共混結構的不同可以得到各種改性的高分子材料以滿足技術上的需要。高分子材料以滿足技術上的需要。聚合物的命名聚合物的命名 長期以來，聚合物沒有統一的命名法，往往根據長期以來，聚合物沒有統一的命名法，往往根據單體或聚合物結構來命名，有時也常用商品名或單體或

17、聚合物結構來命名，有時也常用商品名或俗名。俗名。19721972年國際純化學和應用化學聯合會年國際純化學和應用化學聯合會（IUPACIUPAC）提出了線型有機聚合物的系統命名法。）提出了線型有機聚合物的系統命名法。我國化學名詞審定委員會高分子化學專業組，根我國化學名詞審定委員會高分子化學專業組，根據國內高分子界專家的廣泛討論和審定，提出一據國內高分子界專家的廣泛討論和審定，提出一個個“高分于化學命名原則高分于化學命名原則”。宗旨是支持。宗旨是支持IUPACIUPAC提倡的科學性很強的以結構為基礎的命名法，同提倡的科學性很強的以結構為基礎的命名法，同時也承認以單體來源為基礎的命名法等。時也承認以

18、單體來源為基礎的命名法等。1 1 根據單體來源或制法命名根據單體來源或制法命名 很多聚合物的名稱是由單體或假想單體名稱前很多聚合物的名稱是由單體或假想單體名稱前加一個加一個“聚聚”字而來，例如字而來，例如 聚乙烯、聚乙烯、CH CH2 2=CH=CH2 2 (CH (CH2 2-CH-CH2 2)n n 聚丙烯、聚丙烯、CH CH2 2=CH (CH=CH (CH2 2-CH)-CH)n n CH CH3 3 CH CH3 3 聚氯乙烯、聚氯乙烯、CH CH2 2=CH (CH=CH (CH2 2-CH)-CH)n n Cl Cl Cl Cl CH CH3 3 聚甲基丙烯酸甲酯等。聚甲基丙烯酸

19、甲酯等。CH CH2 2=C=C COOCHCOOCH3 3 聚乙烯醇聚乙烯醇:CH:CH2 2=CH (CH=CH (CH2 2-CH)-CH)n n OH OH CH OH OH CH3 3OHOH CH CH3 3-CH=O CH-CH=O CH2 2=CH (CH=CH (CH2 2-CH)-CH)n n OCOCH OCOCH3 3 OCOCH OCOCH3 3 假想的乙烯醇單體假想的乙烯醇單體-它是以乙醛的形式存在。它是以乙醛的形式存在。實際上聚乙烯醇是由聚乙酸乙烯酯經醇解而得到的。實際上聚乙烯醇是由聚乙酸乙烯酯經醇解而得到的。但這命名法方便，又把單體原料來源標明，廣泛應用。但這命

20、名法方便，又把單體原料來源標明，廣泛應用。然而，有時也會產生混淆和無法命名，如聚然而，有時也會產生混淆和無法命名，如聚一己內酰一己內酰胺和聚胺和聚6 6一氨基已酸是同一種聚合物，有兩種單體。一氨基已酸是同一種聚合物，有兩種單體。HN-(CH HN-(CH2 2)5 5-CO or H-CO or H2 2N-(CHN-(CH2 2)5 5-COOH (HN-(CH-COOH (HN-(CH2 2)5 5-CO)-CO)n n2 2 根據聚合物的結構特征命名根據聚合物的結構特征命名 很多縮聚物是兩種單體通過官能團間縮合反應很多縮聚物是兩種單體通過官能團間縮合反應制備的。制備的。在結構上與單體有差

21、別?？筛鶕Y構單元在結構上與單體有差別?？筛鶕Y構單元的結構來命名，前面冠以的結構來命名，前面冠以“聚聚”字。字。例如對苯二甲酸和乙二醇制備的聚合物叫聚例如對苯二甲酸和乙二醇制備的聚合物叫聚（對苯二甲酸乙二酯），由己二胺和己二酸反（對苯二甲酸乙二酯），由己二胺和己二酸反應制備的叫聚己二酰已二胺等等。應制備的叫聚己二酰已二胺等等。有一些聚合物結構中已看不出單體來源了。有一些聚合物結構中已看不出單體來源了。更更需要由聚合物的結構特征命名，需要由聚合物的結構特征命名，3 根據商品命名根據商品命名 有機化合物的命名很復雜，聚合物就更復雜了。有機化合物的命名很復雜，聚合物就更復雜了。在商業生產和流通中，

22、人們仍習慣用簡單明了的在商業生產和流通中，人們仍習慣用簡單明了的 稱呼，并能與應用聯系在一起。稱呼，并能與應用聯系在一起。例如例如:聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯-有機玻璃，有機玻璃，塑料類聚合物塑料類聚合物-酚醛樹脂，脲醛樹脂，醇酸樹脂酚醛樹脂，脲醛樹脂，醇酸樹脂。有時也將聚氯乙烯有時也將聚氯乙烯-俗稱氯乙烯樹脂。俗稱氯乙烯樹脂。將橡膠類聚合物將橡膠類聚合物-加上后綴加上后綴“橡膠橡膠”，例如例如:丁二烯和苯乙烯共聚物丁二烯和苯乙烯共聚物-丁苯橡膠，丁苯橡膠，丁二烯和丙烯腈共聚物丁二烯和丙烯腈共聚物-丁腈橡膠，丁腈橡膠，乙烯和丙烯共聚物乙烯和丙烯共聚物-乙丙橡膠等等。乙丙橡膠等等。將纖維類

23、的，在我國是用將纖維類的，在我國是用“綸綸”作后綴的作后綴的例如例如:聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二酯-滌綸，滌綸，聚聚一已內酰胺一已內酰胺-錦綸，錦綸，聚乙烯醇縮醛聚乙烯醇縮醛-維尼綸，維尼綸，聚氯乙烯聚氯乙烯-氯綸，氯綸，聚丙烯腈聚丙烯腈-腈綸，腈綸，聚丙烯聚丙烯-丙綸。丙綸。還有直接引用的國外商品名稱音譯，還有直接引用的國外商品名稱音譯，例如例如:聚酰胺又稱尼龍聚酰胺又稱尼龍(Nylon)，聚已二酰己二胺聚已二酰己二胺-尼龍一尼龍一66 (nylon-66)，聚癸二酰癸二胺聚癸二酰癸二胺-尼龍一尼龍一1010，第一個數表示二元胺的碳原子數目，第第一個數表示二元胺的碳原子數目，第二個數

24、為二元酸的，因此尼龍一二個數為二元酸的，因此尼龍一610則是則是己二胺和癸二酸的縮聚產物。己二胺和癸二酸的縮聚產物。4 IUPAC的系統命名法的系統命名法 為避免聚合物命名中的多名或不確切，國際純為避免聚合物命名中的多名或不確切，國際純化學和應用化學聯合會（化學和應用化學聯合會（International Union of Pure and Applied Chemistry）提出了）提出了以結以結構為基礎的系統命名法構為基礎的系統命名法，（1）確定聚合物的最小重復單元。）確定聚合物的最小重復單元。（2）排好重復單元中次級單元的次序。）排好重復單元中次級單元的次序。（3）按小分子有機化合物的）

25、按小分子有機化合物的IUPAC命名法則命名法則來命名這個重復單元。來命名這個重復單元。（4）在此重復單元命名前加一個）在此重復單元命名前加一個“聚聚”字。字。IUPAC系統命名法的實例系統命名法的實例(1)聚環氧乙烷、聚環氧乙烷、-CH2-CH2-On-。聚乙二醇、聚乙二醇、-CH2-O-CH2n-。聚氯乙醇，聚氯乙醇，-O-CH2-CH2n-。按原則按原則 2 所排的次級單元為所排的次級單元為-O-CH2-CH2n-，按原則按原則 3 命名為氧化乙烯，命名為氧化乙烯，IUPAC命名，應叫聚氧化乙烯命名，應叫聚氧化乙烯 （Polyoxyethylene）。）。聚丁二烯聚丁二烯,-CH=CH-C

26、H2-CH2n-,聚聚(1-次丁烯基）。次丁烯基）。聚氯乙烯聚氯乙烯,-CHCl-CH2-,聚（聚（1氯代乙烯）。氯代乙烯）。IUPAC系統命名法的實例系統命名法的實例 (2)聚對苯二甲酸乙二酯的重復單元應為聚對苯二甲酸乙二酯的重復單元應為:稱聚（氧化乙烯氧化對苯二甲酰）。稱聚（氧化乙烯氧化對苯二甲酰）。聚亞苯基苯并二噻唑聚亞苯基苯并二噻唑的的IUPAC命名命名:Poly(benzo1,2-d;4,5-d bisthiazole-2,6-diyl)-1,4-Phenylene，聚，聚(苯并苯并1,2-并并;4,5-并并二噻唑二噻唑-2,6-二基二基)-1,4-亞苯基亞苯基。按按IUPAC命名比

27、較嚴謹，但太繁瑣。命名比較嚴謹，但太繁瑣。IUPAC不不反對繼續使用習慣命名。反對繼續使用習慣命名。O CH2 CH2O C C OOn2 聚合物反應類型聚合物反應類型 由小分子化合物單體制備聚合物的反應主要分由小分子化合物單體制備聚合物的反應主要分為三類，它們是縮合反應、加成反應和開環聚為三類，它們是縮合反應、加成反應和開環聚合。另一類是由一種聚合物經過適當的高分子合。另一類是由一種聚合物經過適當的高分子反應也可轉化為另一種高分子化合物。反應也可轉化為另一種高分子化合物。1 縮聚反應縮聚反應 2 加聚反應加聚反應 3 開環聚合反應開環聚合反應 4 高分子轉化反應高分子轉化反應1縮聚反應縮聚反

28、應 具有官能團的單體具有官能團的單體,通過縮合反應，消除小分子通過縮合反應，消除小分子副產物，彼此連接在一起，生成長鏈高分子的副產物，彼此連接在一起，生成長鏈高分子的反應稱縮聚反應。反應稱縮聚反應。用這類反應能制備很多品種的高分子材料例如用這類反應能制備很多品種的高分子材料例如尼龍，聚酯，酚醛樹脂，脈醛樹脂等。尼龍，聚酯，酚醛樹脂，脈醛樹脂等。尼龍是二元胺和二元酸的縮聚物，其中尼龍一尼龍是二元胺和二元酸的縮聚物，其中尼龍一66則是己二胺和己二酸的縮聚產物：則是己二胺和己二酸的縮聚產物：4OOHO C (CH2)C OHH2OH2N (CH2)NH26n NH (CH2)NH C (CH2)C

29、OO4 聚酯是二元酸和二元醇的縮聚物，其中聚酯是二元酸和二元醇的縮聚物，其中對苯二甲酸與乙二醇縮聚生成的是我們對苯二甲酸與乙二醇縮聚生成的是我們常見的可樂瓶的材料：常見的可樂瓶的材料：HO C R C OH +HO R OH H O R O C R C OH-H2OOOn醇酸樹脂醇酸樹脂 由鄰苯二甲酸酐和甘油制備的是醇酸樹脂，由由鄰苯二甲酸酐和甘油制備的是醇酸樹脂，由于甘油分子具有三個羥基，是多官能團單體，于甘油分子具有三個羥基，是多官能團單體，生成的聚合物具有支化和交聯結構。生成的聚合物具有支化和交聯結構。HOOC COOH +CH2CH-CH2OH OH OH+2 加聚反應加聚反應 一些烯

30、類，炔類，醛類等化合物具有不飽和鍵一些烯類，炔類，醛類等化合物具有不飽和鍵的單體，能進行加成反應生成加聚物?？梢杂玫膯误w，能進行加成反應生成加聚物?？梢杂孟旅娴姆磻ㄊ絹碚f明：下面的反應通式來說明：側基側基X-不同，聚合物的性質也非常不同，不同，聚合物的性質也非常不同，當當 X 為為 H、Cl、C6H5、CH3、CH3OCO、CN時，則制得非常有用的大品種聚合物時，則制得非常有用的大品種聚合物聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等等。烯酸甲酯、聚丙烯腈等等。CH2=CHX CH2 CH nXn 雙烯類單體也能經加聚反應生成聚合物，如

31、下雙烯類單體也能經加聚反應生成聚合物，如下式所示式所示：當取代基分別為當取代基分別為H、CH3、Cl時可得聚丁二烯、時可得聚丁二烯、聚異戊二烯和聚氯丁二烯。聚異戊二烯和聚氯丁二烯。n CH2=C CH=CH2 CH2 C=CH CH2 nXX 四氟乙烯，甲醛等一些不飽和單體也能聚合生四氟乙烯，甲醛等一些不飽和單體也能聚合生成非常有用的聚四氟乙烯、聚甲醛等高分子材成非常有用的聚四氟乙烯、聚甲醛等高分子材料：料：n CF2=CF2 CF 2 CF2 nnn CH2=O CH 2 O 3 開環聚合反應開環聚合反應 某些環狀化合物在催化劑存在下，開環聚合生某些環狀化合物在催化劑存在下，開環聚合生成高分

32、子量的線型聚合物。例如，聚甲醛是通成高分子量的線型聚合物。例如，聚甲醛是通過三氧六環單體開環聚合制備的，已內酰胺聚過三氧六環單體開環聚合制備的，已內酰胺聚合生成尼龍合生成尼龍6，環氧化物開環生成聚醚等等：，環氧化物開環生成聚醚等等：OOOCH2CH2H2C CH2 O nCH2CONHNHCH255COn()()n無機環狀化合物的開環聚合無機環狀化合物的開環聚合 很多無機環狀化合物也能開環聚合，例很多無機環狀化合物也能開環聚合，例如下列一些反應能生成長鏈高分子，八如下列一些反應能生成長鏈高分子，八硫環生成聚硫橡膠，硫環生成聚硫橡膠，S SS S SS S Sn S S n4 高分子轉化反應高分

33、子轉化反應 高分子轉化反應高分子轉化反應-使一種高分子化合物使一種高分子化合物 變成性質各異的另一種高分子化合物變成性質各異的另一種高分子化合物（1）利用和改性天然高分子。）利用和改性天然高分子。（2）合成高分子中最為典型的則是維尼綸的）合成高分子中最為典型的則是維尼綸的制備。制備。醋酸乙烯酯單體醋酸乙烯酯單體-聚醋酸乙烯酯，聚醋酸乙烯酯，經醇解轉化成經醇解轉化成-聚乙烯醇，聚乙烯醇，然后紡絲成纖維，為了增加抗水溶性，然后紡絲成纖維，為了增加抗水溶性，再經甲醛處理再經甲醛處理-聚乙烯醇縮甲醛聚乙烯醇縮甲醛(維尼綸維尼綸)。隨著高分子反應的開發，經高分子反應改性的隨著高分子反應的開發，經高分子反

34、應改性的新高分子材料將不斷出現。新高分子材料將不斷出現。維尼綸：維尼綸：聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯 聚乙烯醇聚乙烯醇 聚乙烯醇聚乙烯醇縮縮甲醛甲醛nCH2=CHOCOCH3CH2CHOCOCH3CH3OHnCH2CHOHnCH2OCH2CHCH2OCH2CHOn25 聚合物的分子量和分子量分布聚合物的分子量和分子量分布 聚合物聚合物-作為結構作為結構材料，必須具有優良的材料，必須具有優良的機械性能。機械性能。低分子量的化合物：低分子量的化合物：氣體、液體或脆性固體，氣體、液體或脆性固體，只有分子量很高的只有分子量很高的聚合物才具有高的機械聚合物才具有高的機械強度，所以分子量是聚強度，所以分子量是

35、聚合物的重要結構指標。合物的重要結構指標。圖圖13 聚合物力學強度聚合物力學強度 分子量關系分子量關系分子量分子量機機 械械 強強 度度ABC表表 常見聚合物分子量的范圍常見聚合物分子量的范圍塑料塑料 MW(104)纖維纖維 MW(104)橡膠橡膠 MW(104)低壓聚乙烯低壓聚乙烯 630 滌綸滌綸 1.82.3 天然橡膠天然橡膠 2040聚氯乙烯聚氯乙烯 515尼龍尼龍66 1.21.8 丁苯橡膠丁苯橡膠1520聚苯乙烯聚苯乙烯 1030維尼綸維尼綸 67.5 順丁橡膠順丁橡膠2530聚碳酸酯聚碳酸酯 26纖維素纖維素 50100 氯丁橡膠氯丁橡膠1012 合成聚合物時，必須控制分子量。太

36、小性能不好，合成聚合物時，必須控制分子量。太小性能不好，太大并不能進一步提高性能，反而會引起加工困太大并不能進一步提高性能，反而會引起加工困難，因為聚合物的加工性能也與分子量有關。難，因為聚合物的加工性能也與分子量有關。1 聚合物的平均分子量聚合物的平均分子量 由單體，例如氯乙烯，聚合生成聚氯乙烯。由于由單體，例如氯乙烯，聚合生成聚氯乙烯。由于反應的隨機性，使得每一個分子的聚合度反應的隨機性，使得每一個分子的聚合度 n 都不都不相同，因此聚合物是由大大小小的高分子同系物相同，因此聚合物是由大大小小的高分子同系物組成：組成：n=1,2,3 測定的分子量測定的分子量-實際是大小不同高分子混合物實際

37、是大小不同高分子混合物分子量的統計平均值，算出的聚合度也是統計平分子量的統計平均值，算出的聚合度也是統計平均值。均值。大小不同分子所占有的相對比例，就是分子量的大小不同分子所占有的相對比例，就是分子量的分布。分布。聚合物的這種分子量不均一特性稱為多分散性。聚合物的這種分子量不均一特性稱為多分散性。nCH2=CHCH2CHClCln平均分子量和平均聚合度平均分子量和平均聚合度 既然聚合物的分子量是多分散的，則前面的分既然聚合物的分子量是多分散的，則前面的分子量和聚合度的關系式應寫成子量和聚合度的關系式應寫成 由于測定分子量的方法有多種，各方法符合不由于測定分子量的方法有多種，各方法符合不同的統計

38、數學模型，故測得的統計平均值互不同的統計數學模型，故測得的統計平均值互不相同。為了標明聚合物分子量的測定值是符合相同。為了標明聚合物分子量的測定值是符合哪種統計性質，就有以下幾種平均分子量，分哪種統計性質，就有以下幾種平均分子量，分別可由相應的幾種方法測定得到。別可由相應的幾種方法測定得到。00MPDMnM 數均分子量數均分子量 冰點降低、沸點升高、冰點降低、沸點升高、滲透壓法和端基滴定法滲透壓法和端基滴定法測定的分子量。測定的分子量。設聚合物試樣中，共設聚合物試樣中，共有有N個大分子，總個大分子，總質質量量為為W。若其中分子量為。若其中分子量為Mi的大分子有的大分子有Ni個，其個，其質質量為

39、量為Wi=NiMi，則有，則有下列關系式：下列關系式：iiiiiiiiniiiNNNNNMNNMNWMMNN，i1ii1NNW（2）質質均分子量均分子量 對聚合物的稀溶液用光散射方法測定的是對聚合物的稀溶液用光散射方法測定的是質質均均分子量，等于分子量乘上相應分子量，等于分子量乘上相應質質量分數的加合。量分數的加合。1i2iWiiiiiiiiWMNMNWMWMM（3）粘均分子量）粘均分子量aiiaiiaaiMNMNMWM111i 用聚合物稀溶液的特性粘度測定得到。用聚合物稀溶液的特性粘度測定得到。其中其中為常數，若為常數，若1，則，則 =，一般情，一般情況下，況下，0.50.90.9。相對而言

40、，粘均分子量較。相對而言，粘均分子量較接近接近質質均分子量均分子量。MWM（4）Z 均分子量均分子量 用超速離心法測定。用超速離心法測定。Z值的定義為值的定義為iiMWZ 2321iiZiiiiiiiiiiiizMNMNMWMWZMZMM舉例說明四種平均分子量。設聚合物樣品舉例說明四種平均分子量。設聚合物樣品中各含有中各含有1mol的的104和和105分子量的組分。分子量的組分。由此可見，對于分由此可見，對于分 子量不均一的聚合物子量不均一的聚合物 來說，則有。來說，則有。若分子量為均一的若分子量為均一的 聚合物則都相等，即。聚合物則都相等，即。99108101101101101M905301

41、011011010191820101101101101550001110110125243534z.801548.151.8454252454nMMMWznMMMMWznMMMMW2 聚合物的分子量分布聚合物的分子量分布 聚合物分子量的多分散性，因而聚合物分子量的多分散性，因而 ，如分散性程度大，則兩者的差距更大。如分散性程度大，則兩者的差距更大。多分散程度有兩種表示方法：多分散程度有兩種表示方法：（1）分布指數）分布指數 表示分子量分布寬度的參數表示分子量分布寬度的參數D，定義定義 D為為1時，是均一分子量的聚合物，時，是均一分子量的聚合物，D值比值比1越大越大,其分子量分布越寬，其分子量分

42、布越寬，多分散性程度越大。多分散性程度越大。WMM nnMMDw（2）分子量分布曲線）分子量分布曲線 利用聚合物溶液分級沉淀方法，或者用凝膠滲利用聚合物溶液分級沉淀方法，或者用凝膠滲透色譜，可以測定不同分子量組分所占的相對透色譜，可以測定不同分子量組分所占的相對百分百分質質量，然后作出如量，然后作出如圖圖14所示的所示的質質量分數量分數分布曲線。的相對大小也在圖中表示出來。分布曲線。的相對大小也在圖中表示出來。即使平均分子量相同的聚合物，其分子量分布即使平均分子量相同的聚合物，其分子量分布也可能不同，這是由于分子量相等的各部分所也可能不同，這是由于分子量相等的各部分所占的比例不一致，所以用分子

43、量分布曲線來表占的比例不一致，所以用分子量分布曲線來表示該聚合物多分散性的程度是更好的方法。示該聚合物多分散性的程度是更好的方法。圖圖14 聚合物的分子量分布曲線聚合物的分子量分布曲線分子量分子量聚合物的質量分聚合物的質量分數數WMMWMM n二、高分子鏈的結構與性質 高分子是由原子以共價鍵相結合而成的很長的長鏈大分子，它不一定是伸展著的直鏈，而是具有各種不同的形狀。由高分子鏈組成的高聚物，它的性質取決于它的化學結構、分子量的大小、鏈的形狀和柔性以及結合力大小等因素。高分子的結構原理高分子的結構原理高分子的結構高分子的結構一級結構（Primary Structure)：化學結構（Chemica

44、l Structure)二級結構(Secondary Structure)：鏈的構象(Chain Conformation)三級結構(Tertiary Structure)：聚集結構(Aggregative Structure)1.一級結構：化學組成和聯結方式-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-線型（linear chain)支化型（Branched chain)交聯（Crosslinking）結晶度結晶度 (Crystallinity)硬度硬度 (Hardness)熔點熔點 (Melting point)抗拉強度抗拉強度(Tensile strength)溶解性溶解性 (Sol

45、ubility)溶脹溶脹 （Swelling)可塑性可塑性 （Plasticity)92.二級結構：單健的旋轉使高分子鏈的構象發生變化伸展的鏈（Unfolding chain)折疊鏈（Folding chain)螺旋鏈（Spiral chain)103.三級結構：高分子鏈之間的堆積方式折疊鏈的聚合物晶體螺旋狀膠束（Spiral micelle)二重螺旋結構無規則線團的微細胞結構11高分子鏈的形態 a線型高分子、b支鏈大分子、c星型高分子、d接枝共聚高分子、e梯形高分子、f體型大分子 由于高分子結構的如上特點，使高分子具有如下基本性質：比重小，比強度高，彈性，可塑性，耐磨性，絕緣性，耐腐蝕性，抗

46、射線。此外，高分子不能氣化，常難溶，粘度大等特性也與結構特點密切相關。聚烯烴的結構單元存在不對稱碳原子，每個鏈節都有d和l兩種旋光異構體，它們在高分子鏈中有三種鍵接方式（即三種旋光異構體）：全同立構（isotactic，縮寫為i）為dddddd（或llllll）間同立構（syndiotactic，縮寫為s）為dldldl 無規立構（atactic，縮寫為a）為dllddl等。乙烯類高分子鏈的三種構型 立體構型的不同對高分子化合物的物理、機械性能影響很大。例如，無規立構的PS由于結構規整性差而不能結晶，耐熱性較差，80即開始軟化，但是它的透明性好，易于加工應用比較廣泛。全同立構的PS，結構規整，

47、結晶度高，熔點高，綜合性能較好，目前正在推廣使用。2 高分子間的作用力（1）化學鍵力 高聚物的大分子中各原子是由共價鍵結合起來的，稱之為主價鍵。分子中兩原子核間的位置決定了主價鍵的鍵長，分子形成能和離解能就是主價鍵的鍵能。鍵長和鍵能對高聚物的性能，特別是熔點、強度有著重要影響。（2）次價力 分子之間的作用力主要有范德華力和氫鍵。范德華力是存在于分子間或分子內的非鍵結合的力，它是一種相互吸引的作用力，包括靜電力、誘導力和色散力。氫鍵是氫原子在分子中與一個原子A鍵合時，還能形成與另一個原子B的附加鍵。上述這些分子間的作用力都是一些物理吸引力，稱為次價力。它與發生化學作用而結合的力(主價鍵力)相比較

48、要小得多。次價力雖小，但在高分子中卻起相當大的作用。因為組成聚合物的分子非常大，若大分子鏈上每個結構單元產生的次價力等于一個單體分子的次價力，則10100個結構單元連成的大分子，其全部次價力就等于甚至大于其主鏈鍵力的主價力了。通常聚合物的聚合度高達幾千到幾萬，因此高分子的次價力常常超過主價力。所以在聚合物拉伸時，常常是先發生分子鏈斷裂，而不是先發生分子鏈之間的滑脫。（3）分子間作用力對聚合物性能影響 高分子間的作用力影響聚合物的許多物理和化學性能。極性較小的碳氫化合物，由于分子間力小(聚乙烯、聚異戊二烯等)有良 好柔性。如果在分子鏈上沒有大的側基，運動就比較自由，顯示出較好的彈性。（3）分子間

49、作用力對聚合物性能影響 高分子間的作用力影響聚合物的許多物理和化學性能。極性較小的碳氫化合物，由于分子間力小(聚乙烯、聚異戊二烯等)有良 好柔性。如果在分子鏈上沒有大的側基，運動就比較自由，顯示出較好的彈性。三、聚集態結構與性質 結晶與取向 1、結晶性與結構的關系 折疊鏈晶 伸直鏈片晶 串晶高聚物的取向熱機械曲線第二節第二節完完謝謝觀看/歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH