大学课件《高分子物理》教案..pptx
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大学课件《高分子物理》教案..pptx
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高分子物理,绪言,Who:
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什么是高分子?
什么是高分子物理?
为什么学高分子物理?
一研究对象、,金属材料,高分子材料,陶瓷材料,MetalsPolymersCeramicsComposites,复合材料,Polymers,alsoknownasmacromolecules,arebuiltupofalargenumberofmolecularunitswhicharelinkedtogetherbycovalentbonds.,由多个单元体通过化学键连接而成的长链分子,聚合物Polymer,大分子Macromolecule高分子高聚物,塑料Plastics,橡胶Rubber,合成纤维Fiber,涂料Coating,粘合剂Adhesive,天然高分子,合成高分子,塑料,橡胶,纤维,粘合剂涂料,Cotton棉Wool羊毛Silk丝绸Starch淀粉Protein蛋白质Wood木材NatureRubber天然橡胶,聚甲基丙烯酸甲酯,PEPBPAN聚乙烯聚丁二烯腈纶PPPIPPA聚丙烯聚异戊二烯尼龙PVCPIBPET聚氯乙烯聚异丁烯涤纶PSPUPU聚苯乙烯聚氨酯氨纶PC聚碳酸酯PMMA,EpoxyPVAc环氧聚醋酸乙烯酯PUPAM聚氨酯聚丙烯酸酯,二、研究内容:
Materialsscienceandengineering(MSE):
involvesthegenerationandapplicationofknowledgerelatingthecomposition,structures,andprocessingofmaterialstotheirpropertiesanduses.材料科学与工程:
材料的组成、结构、加工与材料的性能、使用间关系的发现与应用。
高分子科学的发展历史:
15世纪:
美洲玛雅人用天然橡胶做容器、雨具等生活用品。
1839年,美国人古德伊尔(CharlesGoodyear)发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能。
1869年,美国的海厄特(JohnWesley)把纤维素硝化制造出了第一种人工合成塑料“赛璐珞”(cellulose)。
1909年,美国人贝克兰(LeoBaekeland)用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料-酚醛树酯。
1920年,HermannStaudinger发表了关于聚合反应(UberPolymerization)的论文,高分子或聚合物一词即源于此。
1932年,出版了划时代的巨著高分子有机化合物成为高分子科学作为一门新兴学科建立的标志。
HermannStaudinger(1881-1965)(德)1953年诺贝尔化学奖,PaulJ.Flory(1910-1985)(美)1974年诺贝尔化学奖,1948年,PaulFlory建立了高分子长链结构的数学理论。
奠定了高分子物理的科学基础。
Pierre-GillesdeGennes(1932-2007)(法)1991年诺贝尔物理奖,将标度理论引入高分子物理科学。
HidekiShirakawa白川英树,AlanJ.Heeger,AlanG.MacDiarmid,2002年因在导电聚合物研究领域的突出贡献获得诺贝尔化学奖,什么是高分子物理,物理:
运动的物质和物质的运动(亚里士多德)高分子物理:
运动的高分子和高分子的运动高分子物理的使命:
揭示聚合物的结构特征及分子运动规律结构和运动有其特殊性,高分子物理,第1章、第2章、第3章、第4章、第5章、,聚合物基本结构聚合物热力学聚合物运动学聚合物有序态极限力学性能,高分子材料的优点:
低密度、易染色、易加工、抗腐蚀、韧性好、减震生物兼容性,设计的途径:
强度,韧性加工性,1、组成性能例:
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS,2、加工性能例:
聚对苯二甲酸乙二酯(PET),掌握高分子的结构特点与运动特征,指导高分子的设计与合成,合理地选择和改性高分子材料,并正确地加工成型各种高分子制品,三、学习目的:
课程的学习方法:
以课堂讲授为主:
掌握思路理解+记忆,课程的学习方法:
课后自学:
教材高分子物理,励杭泉编,中国轻工出版社,课程的学习方法:
课后自学:
参考书,高分子物理,金日光,华幼卿主编,化学工业出版社高聚物的结构与性能,马德柱,何平笙等,科学出版社高分子物理,何曼君,陈维孝,董西侠编,复旦大学出版社,第一单元、聚合物基本结构,高分子的构造构型与规整性凝聚态结构平均分子量分子量分布,1.1高分子的构造,高分子:
由多个单元体通过聚合反应连接而成的链状分子。
Polymers,alsoknownasmacromolecules,arebuiltupofalargenumberofmolecularunitswhicharelinkedtogetherbycovalentbonds.,1、链节(unit):
单体(monomer)或重复单元PolyvinylChloridePVC聚氯乙烯,1.1.1结构术语,结构单元=重复单元=链节CH2CHCH2CHCH2CHCH2CHClClClClCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH3CH3CH3CH3,均聚物:
一种单体聚合而成,NH2-(CH2)6-NH2,HOOC-(CH2)4-COOH,+,NH-(CH2)6-NH-C-(CH2)4-C-NH-(CH2)6-NH-C-(CH2)4-C,=,=,=,OOO,=,O,结构单元,结构单元,链节,缩聚物:
两种单体缩合而成,共聚物:
两种单体聚合而成,链节CH2CHCH2CHCH2CHCH2CH,OClO=C-CH3,OClO=C-CH3,CH2CHCH2CH2CH3,CH2CHCH2CH2CH3,2、聚合度(n):
重复单元的数目,聚合物(高聚物):
多到增加或减少几个单元不会影响物质的一组性质(密度、折光指数、导热系数)低聚物(oligomer),3、主链(backbone,mainchain),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚氯乙烯(PVC),聚苯乙烯(PS),碳链高分子Carbonchainpolymer:
主链上只有C原子,3、主链(backbone,mainchain),杂链高分子Heterochainpolymer:
主链上除了C原子外,还有O、N、S等原子,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚己二酰己二胺(尼龙66),3、主链(backbone,mainchain),元素高分子,Elementarychainpolymer,无机高分子ElementaryInorganicpolymer,主链中含有硅、磷、硼、铝等元素元素有机高分子ElementaryOrganicpolymer聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚磷腈,side,4、侧基group,R:
CH3ClCNCOO(CH2)17CH3,侧基PP(聚丙烯)PVC(聚氯乙烯)PAN(聚丙烯腈)聚丙烯酸十八酯,ApplicationsofSomePolymers,聚乙烯Polyethylene(PE),聚丙烯Polypropylene(PP),聚苯乙烯PSPolystyrene,聚氯乙烯PVC,聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA,聚丙烯腈PAN,PANfibers,Carbonfibers,聚偏二氯乙烯PVDC,聚四氟乙烯,PTFE,Non-s,聚异丁烯PIB,Butylrubber丁基橡胶,Gasimpermeable,聚丁二烯PB,Tirestreadsareoftenmadeofpolybutadienecopolymers.丁苯橡胶-苯乙烯和丁二烯的共聚物,聚异戊二烯PIP,NaturalRubber,聚丙烯酸PAA,Superabsorbers(超级吸收剂),聚醋酸乙烯酯,PVAc,聚对苯二甲酸乙二酯PETPolyethyleneterephthlate,聚己二酰己二胺Polyhexamethyleneadipamide,Nylon6-6,聚己内酰胺Poly(caprolactam)orcapronei.eNylon6,Hum,Carothers(1,6-1937),1938DuPont,聚氨酯PUpolyurethane,聚碳酸酯,PCPolycarbonate,Shatterproofwindows防碎玻璃,CompactDisk光盘,聚二甲基硅氧烷PDMSorsilicone硅树脂,5、端基Endgroup,化学组成不同于内部链节,端基多由引发剂、催化剂或终止方式所决定,5、端基End,group,非反应性:
,,可进一步反应合成复杂结构(扩链生成嵌段或遥爪结构),,,可能影响材料的热稳定性、化学稳定性反应性:
,,branch,6、支链chain,支链注意:
侧基是随单体进入主链的。
支链是在聚合过程中生成的。
小结:
主链,支链,端基,侧基,1.1.2构造(Architecture),聚合物分子链的形状。
1、线形链2、支化链3、星形链4、超支化链5、梯形链6、网状链,线形高分子,例:
高密度聚乙烯(HDPE)由定向聚合生成尼龙双官能度单体缩合聚合生成特点:
结构规整,容易结晶。
具有较高的强度与韧性。
支化高分子,按照支链的长短,可以分为:
短支化链长支化链,支化高分子,主链与支链结构相同,例:
低密度聚乙烯(LDPE)高压聚合法合成特点:
结晶度降低,强度与韧性有所降低。
流体的粘度低,易于加工,-CH2-,CH,2,-,CH2-,CH2-,CH,2,-CH,2,-,CH,2,-CH,2,-,CH,2,-CH,2,-,CH,2,-CH,2,-,高密度聚乙烯(HDPE),乙烯均聚-Ziegler-Natta法,-CH2-,CH,2,-,CH2-,-CH2-,CH,2,-CH,CH,2,-CH-,CH,2,-CH,2,-,CH,2,-CH-,低密度聚乙烯(LDPE),乙烯均聚-自由基法(支链),-CH,2,-,CH,2,-,CH,2,-CH,2,-,-CH,2,-,CH,2,-CH,2,-,CH2-,CH,2,-,-CH,2,-,CH,2,-,CH,2,-CH,2,-,-CH2-,CH,2,-,CH2-,-CH2-,CH,2,-CH,CH,2,-CH-,CH,2,-CH,2,-,CH,2,-CH-,线形低密度聚乙烯(LLDPE),乙烯+丁烯-1共聚,-CH2-CH3,-CH2-CH3,-CH2-CH3,-CH2-,CH,2,-,CH2-,-CH2-,CH,2,-CH,CH,2,-CH,2,-,CH,2,-CH,2,-,CH,2,-CH-,乙烯+辛烯-1共聚,-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3,POE,-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3,支化高分子,主链与支链结构不同,例:
高抗冲聚苯乙烯(HIPS):
在丁二烯链接苯乙烯支链特点:
兼具两种分子链的优势特点。
星形高分子,例:
星形丁苯橡胶特点:
减少端基数目,提高热稳定性与化学稳定性。
超支化高分子,特点:
流体的粘度极低,梯形高分子,特点:
高强高模,Homopolymerizationofbismaleimides,双马来酰胺的均聚,梯形聚合物示例,O,N,O,O,N,O,O,N,ONOONOONORRR,O,O,O,NR,O,NO,简单网络,互接网络,半互穿网络,互穿网络,聚合物网络,特点:
不溶不熔,CH2-CH-CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH-CH-CH2,CH2-CH-CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH-CH-CH2,S,S,S,S,S,S,S,SS,S,S,S,SS,S,S,S,S,SS,S,S,SS,SS,CH2-CH-CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH-CH-CH2SSSS
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- 高分子物理 大学 课件 高分子 物理 教案