高分子基本知识
高分子知识点
什么是高分子？答：由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物，叫高分子化合物。
什么是聚合物的柔顺性？聚合物为什么具有柔顺性？影响聚合物柔顺性的因素有哪些？答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。
高分子由于分子量大，分子链中能够内旋转的化学键众多，内旋转使其具有大量不同卷曲程度的构象状态，因而有良好的柔顺性。
影响因素有主链结构、侧链基结构、侧基极性的强弱、链的长短、分子间作用力、分子链规整度、分子量大小、支化、交联。
什么是液晶？液晶具有什么性质？聚合物都可以形成液晶吗？答：液晶是某些物质在熔融态或在溶液状态下所形成的有序流体的总称。
液晶具有高弹性、粘滞性、流变性。
不可以，形成液晶的物质通常具有液晶基元。
什么是聚合物的力学三态？对应的特征温度是什么？聚合物的力学三态有什么特点？交联聚合物有粘流态吗？答：聚合物的力学三态是玻璃态、高弹态和黏流态。
玻璃态和高弹态之间的转变温度称为玻璃化转变温度，高弹态和黏流态之间的转变温度称为黏流温度。
玻璃态链段运动被冻结，形变小，可逆，模量高；高弹态链段运动被激活，形变大，可逆，模量低；黏流态分子整链运动被激活，形变很大且不可逆，模量很小，处于粘性流动状态。
交联聚合物没有粘流态，原因如下：1.高分子流动是通过链段的位移运动来完成的。
2.小分子流动“孔穴”理论液体流动模型：低分子液体中存在着许多与分子尺寸相当的孔穴。
当没有外力存在时，靠分子的热运动，孔穴周围的分子向孔穴跃迁的几率是相等的，孔穴与分子不断交换位置即产生分子扩散运动。
外力存在使分子沿作用力方向跃迁的几率比其他方向大。
分子向前跃迁后，分子原来占有的位置成了新的孔穴，可让后面的分子向前跃迁。
分子在外力方向上的从优跃迁，使分子通过分子间的孔穴相继向某—方向移动，形成液体的宏观流动现象。
当温度升高，分于热运动能量增加，液体中的孔穴也随着增加和膨胀，使流动的阻力减少。
什么是形变～温度曲线？答：在一定的力学负荷下，高分子材料的形变量与温度的关系成为高聚物的温度-形变曲线。
高分子材料基本知识
链段：从高分子链中划分出来的最小运动单元柔顺性：高分子链能改变其构象的性质近程结构：即第一层次结构，指单个高分子的一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构远程结构：即第二层次结构，指单个高分子的大小和在空间所在的各种形态结构：组成高分子不同尺度的结构单元在空间的排列构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列构象：由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态高弹性：小应力作用下，由于高分子链段的运动而产生的很大的可逆变形强迫高弹性：玻璃态聚合物在外力作用下，出现的高弹形变力学松弛：高聚物的力学性质随时间的变化表现的性质蠕变：在恒温恒负载下，高聚物材料的形变随时间的延长而逐渐增大的现象5应力松弛：在恒温和保持形变不变的情况下，高聚物内部应力随时间延长逐渐衰减的现象滞后现象：在交变应力作用下，高聚物应变落后于应力变化的现象内耗：橡胶及其他高分子材料在形变过程中，一部分弹性形变转变热能的损耗的现象冷拉：高聚物材料的低温下受外力作用而产生大变形的现象银纹屈服：在拉伸应力作用下，高聚物某些脆弱部分由于应力集中而产生空化条纹形变区剪切屈服：高聚物在拉伸或压缩应力作用下，与负载方向呈45度截面上产生最大剪切力，从而引发高分子链沿最大剪切面方向上产生滑移形变，从而导致材料形状扭的现象高聚物材料发生脆性断列时，其断裂面比较光滑；韧性断裂时，由于分子间滑移，断裂面较为粗糙，有凹凸不平的丝状物流变性：物质流动与变形的性能及其行为表现牛顿流体：流动规律符合牛顿粘性定律的流体剪切流动：产生横向速度梯度的场的流动拉伸流动：产生纵向速度梯度的场的流动剪切变稀流体：随剪切应力或剪切速率的升高表观黏度降低的流体挤出胀大：橡胶等高聚物熔体基础口型后，挤出物的尺寸及断面形状与口型不同的膨胀可塑度：施加一定负载在一定温度的时间下，测定形变负载移去后变形保持的能力切力增稠流体：随剪切速率增加，切应力增加的速率增大，即切黏度随切应力。
高分子的基本知识
4、对于高分子的强度等物性，存在着一个临界分子量M0， 超过这个分子量时开始出现强度。当分子量超过MS时强度达 到一定值。
物 性
M0 分子量 分子量与物性的关系图
Ms
H－(CH2)n－H的分子量与性质
n
分子量
性质
名称
用途
1
16
气体
甲烷燃气Biblioteka 6 ～886～114
易挥发液体
石脑油、石油英、 粗汽油
溶剂
18～22
254～310
半固体/油脂状
凡士林
医药、化妆品
20～30
282～422
固体
石蜡
蜡烛等制品
2000～20000
28000～280000
强韧的固体
聚乙烯
薄膜等
第一章 高分子材料概论
第三节 高分子的基本知识
高分子与低分子的区别在于前者分子量很高，通常：
1、分子量高于约10000的称为高分子(polymer)； 2、分子量低于约1000的称为低分子；
3、分子量介于两者之间的称为低聚物(oligomer，又称齐聚物)。
4、一般高聚物的分子量为10000～1000000，分子量大于这个范 围的又称为超高分子量聚合物。
5、一般高分子又可称为大分子、聚合物、高聚物等。
Polymer~~聚合物、高聚物
Macromolecule~~大分子、高分子。
低分子
高分子
n CH 2＝CH2
n为聚合度
－(CH 2－CH2)－n
1、高分子是有机化合物。 2、分子量高所带来的性质上的变化，主要是使高分子化合 物具有一定的机械强度。这样，高分子化合物就不同于一般 有机化合物，而可以作为材料使用。 3、人们还可以根据高分子的结构特征，利用各种手段，改 变这些结构，以制造出所需性能的产品；还可以引入具有功 能性的基团，制造出有功能的材料。
第一章 高分子材料基础知识
第一章高分子材料基础知识第一节.高分子材料的基本概念一、高分子材料的结构1.高分子的含义：高分子材料是以高分子化合物为主要成分（适当加入添加剂）的材料。
高分子化合物：1.天然：松香、石蜡、淀粉2.合成：塑料、合成橡胶、合成纤维高分子化合物都是一种或几种简单低分子化合物集合而成为分子量很大的化合物，又称为高聚物或聚合物。
通常分子量>5000 高分子材料没有严格界限<500 低分子材料如：同为1000的多糖（低），石蜡（高）一般高分子化合物具有较好的弹性、塑性及强度二、高分子化合物的组成：高分子化合物虽然分子量很大，但化学组成比较简单。
都是由一种或几种简单的低分子化合物聚合而成。
即是由简单的结构单元以重方式相连接。
例：聚乙烯由乙烯聚合而成{ }概念：单体——组成高分子化合物的低分子化合物链节——大分子链由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成，组成大分子链的这种结构单元称为链节。
聚合度——链节的重复次数。
n↑导致机械强度↑熔融粘度↑流动性差，不利于成型加工。
n要严格控制。
三、高分子的合成：加聚反应、缩聚反应①加聚反应：指一种或几种单体，打开双键以共价键相互结合成大分子的一种反应例如：乙烯→聚乙烯（均聚）②分类：均聚：同种单体聚合共聚：两种或两种以上单体聚合（非金属合金丁二烯+苯乙烯→丁苯橡胶二元共聚三元共聚ABS：丙烯脂：耐腐蚀表面致密丁二烯：呈橡胶韧性苯乙烯：热塑加工）特点：反应进行很快链节的化学结构和单体的相同反应中没有小分子副产物生成②缩聚反应：指一种或几种单体相互混合儿连接成聚合物，同时析出（缩去）某种低分子物质的反应。
例：尼龙（聚酰胺）氨基酸，缩去一个水分子聚合而成。
特点：由若干步聚合反应构成，逐步进行。
链节化学结构与单体不完全相同，反应中有小分子副产物生成。
总结：目前80%的高分子材料由加聚反应得到。
四、聚合物的分类与命名①按聚合物分子的结构分类a．碳链聚合物：这一类聚合物分子主链是由碳原子一种元素所组成{ }侧基有多种，主要是聚烯烃、聚二烯烃（橡胶）b. 条链聚合物，器结构特点是除碳原子外，还有氧、氮、硫原子。
高分子基本知识
高分子概述高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。
高分子化合物由于分子量很大，分子间作用力的情况与小分子大不相同，从而具有特有的高强度、高韧性、高弹性等。
高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。
这种高分子在加热时可以熔融，在适当的溶剂中可以溶解。
高分子化合物中的原子连接成线状但带有较长分支时，也可以在加热时熔融，在适当溶剂中溶解。
如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。
体型高分子加热时不能熔融，只能变软；不能在任何溶剂中溶解，只能在某些溶剂中溶胀。
高分子化合物在自然界中大量存在，这种高分子叫天然高分子。
在生物界中，构成生物体的蛋白质，纤维素；携带生物遗传信息的核酸；食物中的淀粉，衣服原料的棉、毛、丝、麻以及木材、橡胶等等，都是天然高分子。
非生物界中，如长石、石英、金刚石等，都是无机高分子。
天然高分子可以通过化学加工成天然高分子的衍生物，从而改变其加工性能和使用性能。
例如，硝酸纤维素、硫化橡胶等。
完全由人工方法合成的高分子，在高分子科学中占有重要的地位。
这种高分子是由一种或几种小分子作原料，通过加聚反应或缩聚反应生成的，故也叫聚合物。
用做原料的小分子称为单体，如由乙烯(单体)经加聚反应得聚乙烯(聚合物)；由乙二醇(单体)和对苯二甲酸(单体)经缩聚反应生成聚对苯二甲酸乙二酯(聚合物)。
特点（Macro Molecular Compound）：所谓高分子化合物，系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
定义由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。
是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。
一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。
(完整版)高分子材料基础知识
名词解释：1. 通用型热塑性塑料：是指综合性能好，力学性能一般，产量大，适用范围广泛，价格低廉的一类树脂。
2. 通用型热固性塑料：为树脂在加工过程中发生化学变化，分子结构从加工前的线型结构转变成为体型结构，再加热后也不会软化流动的一类聚合物。
3. 聚乙烯相对分子量的大小常用熔体流动速率（MFR ）来表示。
4. 共混改性是指两种或两种以上聚合物材料以及助剂在一定温度下进行掺混，最终形成一种宏观上均与且力学，热学，光学以及其它性能得到改善的新材料的过程。
5. 茂金属聚苯乙烯：为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构聚苯乙烯树脂，它的苯环交替排列在大分子链的两侧。
6. 通常把使用量大、长期使用温度在100～150℃、可作为结构材料7. 使用的塑料材料称为通甩工程塑料，而将使用量较小、价格高、长期使用温度在150℃以上的塑料材料特种工程塑料。
8. 聚酰胺（PA）:俗称尼龙，是指分子主链上含有酰胺基团的高分子化合物。
聚酰胺可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得，也可由w-氨基酸或内酰胺自聚而得。
聚酰胺的命名是二元胺和二元酸的碳原子数来决定的。
9. 单体浇注聚酰胺（MC 聚酰胺），是以氢氧化钠为主催化剂、将聚酰胺6 单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品。
制备的主要特点有：①只要简单的模具就能铸造各种大型机械零件。
②工艺设备及模具都很简单，容易掌握。
③MC 聚酰胺的各项物理机械性能，比一般聚酰胺优越。
④可以浇注成各种型材，并经切削加工成所需要的零件，因此适合多品种，小批量产品的试制。
10. RIM 聚酰胺：是将具有高反应活性的原料在高压下瞬间反应，再注入密封的模具中成型的一种液体注射成型的方法。
11. 共聚甲醛：是以三聚甲醛为原料，与二氧五环作用，在以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂的情况下共聚，再经后处理出去大分子链两端不稳定部分而成的。
12. 均聚甲醛：是以三聚甲醛为原料，以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂，在石油醚中聚合，再经端基封闭而得到的。
高分子材料的基本知识
高分子材料的基本知识
高分子材料是由高分子化合物组成的一类材料，其基本知识包括以下几个方面：
1. 高分子化合物的定义：高分子化合物是由许多重复单元通过共价键连接而成的聚合物，其相对分子质量通常很高，一般在10000以上。
2. 高分子材料的分类：高分子材料可以根据来源、特性和应用功能进行分类。
按来源分类可分为天然高分子材料和合成高分子材料，按特性分类可分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等，按应用功能分类可分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能高分子材料。
3. 高分子材料的性能：高分子材料具有许多优良的性能，如较高的力学性能、良好的化学稳定性、优良的电绝缘性能和耐热性等。
这些性能使得高分子材料在许多领域都有着广泛的应用。
4. 高分子材料的合成与加工：高分子材料的合成通常是通过化学反应将小分子聚合在一起形成的。
在合成过程中，需要选择合适的单体、催化剂、反应条件等，以确保获得的高分子材料具有所需的性能。
高分子材料的加工通常是在高温下进行的，通过热塑或热固的方式将高分子材料制成各种制品。
5. 高分子材料的应用：高分子材料在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用。
例如，塑料、橡胶、纤维等高分子材料在汽车、建筑、航空航天、电子
电器、包装等领域都有着广泛的应用。
此外，高分子材料还在医疗、生物工程、环保等领域有着重要的应用。
总的来说，高分子材料的基本知识包括高分子化合物的定义、分类、性能、合成与加工以及应用等方面。
了解这些基本知识可以帮助我们更好地认识高分子材料的性质和用途，并在日常生活和工业生产中更好地应用这些材料。
高分子基本知识
高分子化合物的命名和分类
O -C-NHO -C-OO -NH-C-O-O-
以高分子链的结构特征命名
£
聚酰胺 聚酯 聚氨酯 聚醚 商品名 合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀 涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙纶 聚丙烯 锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别 数字含义
第一个数字表示二元胺的碳原子数 第二个数字表示二元酸的碳原子数 只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数
高分子的加工性能与分子量有关
尼龙 纤维素 乙烯基 聚合物
A
40 60 100
B
150 250 400
分子量过大, 聚合物熔体粘度过高, 难以成型加工
达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过 高的分子量
1.2 高分子化合物的基本特征
常用的聚合物的分子量（万）
塑料
聚乙烯
分子量
6～30
纤维
涤纶
分子量
结构单元＝单体单元
1.1 高分子的基本概念
1、高分子（大分子） 大分子化合物、聚合物、高聚物 2、单体 3、重复单元
5、结构单元
6、单体单元 7、聚合度 8、聚合物的分子量
1.2 高分子化合物的基本特征
1.2 高分子化合物的基本特征
分子量大是高分子的根本性质 高分子的许多特殊性质都与分子量大有关，如： 高分子的溶液性质： 难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段 溶液粘度比同浓度的小分子高得多
xn DP n
由聚合度可计算出高分子的分子量：
M xn M0 DP M0
式中: M 是高分子的分子量 M0 是结构单元的分子量
1.1 高分子的基本概念
另一种情况：
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临界点的聚合度不同，如
聚合物
高分子的加工性能与分子量有关
分子量过大, 聚合物熔体粘度过高, 难以成型加工
达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过
高的分子量
A
28
1.2 高分子化合物的基本特征
常用的聚合物的分子量（万）
塑料 分子量
聚乙烯 6～30 聚氯乙烯 5～15 聚苯乙烯 10合物的基本特征
平均分子量的表示方法
数均分子量（Number-average molecular weight） 按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量
高分子样品中所有分子的总质量除以其分子(摩尔)总数
M nW
N iM i
W i N iM i
N i N i (W i M i)
聚合物由一种单体聚合而生成，但重复单元的元素组 成与单体的元素组成不同。
结构单元＝重复单元＝链节 单体单元
A
20
1.1 高分子的基本概念
2.由两种结构单元组成的高分子
此时 ，两种结构单元构成一个重复结构单元，单体在形成高分
子的过程中要失掉一些原子。
结构单元 重复单元 单体单元
A
21
1.1 高分子的基本概念
1.2 高分子化合物的基本特征
A
34
1.2 高分子化合物的基本特征
A
35
1.2 高分子化合物的基本特征
即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、 分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成。
A
36
1.2 高分子化合物的基本特征
这种高分子的分子量不均一(即分子量大 小不一、参差不齐）的特性，就称为分子量 的多分散性。
M1M2M1M1M2M1M2M2M2
在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅
结构单元＝单体单元
A
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1.1 高分子的基本概念
1、高分子（大分子） 大分子化合物、聚合物、高聚物
2、单体 3、重复单元 5、结构单元 6、单体单元 7、聚合度 8、聚合物的分子量
A
24
1.2 高分子化合物的基本特征
高分子科学已经发展成高分子化学 和高分子物理两个主要分支
主 高分子的基本概念
要 高分子化合物的基本特征
内 容
高分子化合物的命名和分类
聚合反应
A
11
1.1 高分子的基本概念
A
12
1.1 高分子的基本概念
一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元 通过共价键重复连接而成。 例如：聚苯乙烯
m iM i m i
n iM i2 n iM i
w iM i
式中符号意义同前 测定方法：光散射法
A
39
1.2 高分子化合物的基本特征
粘均分子量（Viscosity- average molecular weight）
对于一定的聚合物－溶剂体系，其特性粘数[η] 和分子量的关系如下：
xn2DP 2n
注意：Mo两种
结构单元的平
M xnM 02DM P0 均分子量
A
22
1.1 高分子的基本概念
3. 由无规排列的结构单元组成的高分子 如：
----( C 2--HCH=CH2--xC )-H -(-2C --H CH y n-)----
x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列 是任意的：
涤纶 1.8～2.3 尼龙-66 1.2～1.8 维尼纶 6～7.5
橡胶 分子量
天然橡胶 20～40 丁苯橡胶 15～20 顺丁橡胶 25～30
A
29
1.2 高分子化合物的基本特征
A
30
1.2 高分子化合物的基本特征
A
31
1.2 高分子化合物的基本特征
A
32
1.2 高分子化合物的基本特征
A
33
nC2HC聚H 合 C2-HCH 2--C CH H 2--C CH H
缩写成
CH2 CH n
A
13
1.1 高分子的基本概念
A
14
1.1 高分子的基本概念
A
15
1.1 高分子的基本概念
A
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1.1 高分子的基本概念
1.由一种结构单元组成的高分子
结构单元＝单体单元＝重复单元＝链节
A
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1.1 高分子的基本概念
1.2 高分子化合物的基本特征
分子量多大才算是高分子？ 其实，并无明确界限，一般
- - - - - < 1000 < - - - - - - - - - - - - < 10000 < - - - - -
低分子
过渡区（齐聚物）
高聚物
一般高分子的分子量在 强
104 ～106 范围
度
B
超高分子量的聚合物
数均分子量是通过依数性方法(冰点降低法、沸点升高法、 渗透压法、蒸汽压法) 和端基滴定法测定
A
38
1.2 高分子化合物的基本特征
质均分子量（ Weight-average molecular weight） 是按照聚合物的质量进行统计平均的分子量
即i-聚体的分子量乘以其质量分数的加和
M w
n 表示重复单元数，也称为链节数, 在此等于聚合度。
A
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1.1 高分子的基本概念
在这里,两种聚合度相等，都等于 n
xnDPn
由聚合度可计算出高分子的分子量：
MxnM 0DP M 0
式中: M 是高分子的分子量 M0 是结构单元的分子量
A
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1.1 高分子的基本概念
另一种情况：
n2 N H-2 ( -5 - )- -C CH O --O NH 2 -5 )- -n ( C + -n -O 2 C O H -H -
A
25
1.2 高分子化合物的基本特征
分子量大是高分子的根本性质 高分子的许多特殊性质都与分子量大有关，如： 高分子的溶液性质： 难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段 溶液粘度比同浓度的小分子高得多 分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化 固体聚合物具有一定的力学强度,可抽丝、能制膜
A
26
的分子量高达106 以上
A
高分子的强度与分子
量密切相关
A
C
聚合度 27
1.2 高分子化合物的基本特征
A 点是初具强度的最低聚合度，A
点以上强度随分子链迅速增加
AB
B 点是临界点，强度增加逐 渐减慢 尼龙 40 150
C 点以后强度不再明显增加
纤维素 60 250
不同高分子初具强度的聚合度和 乙烯基 100 400
高分子基本知识
—中石化聚丙烯装置操作工技能拔尖人才培训班
燕山石化教育培训中心 李庆萍
二○○九年三月
A
1
高分子基本知识
A
2
A
3
A
4
A
5
A
6
A
7
A
8
A
9
高分子基本知识
不足100
A
10
高分子基本知识
高分子科学是当代发展最迅速的学 科之一
高分子科学既是一门应用科学，又 是一门基础科学