高分子化学浙江大学polymer1Introduction.ppt
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聚合反应工程基础(全套课件567P)
polyvinyl acetate polyvinyl alcohol polybutadiene polyacrylnitrile
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2. 结构系统命名法：由（International Union of Pure and Applied
Chemistry, IUPAC）提出
I 26
1.1.2 高分子化合物的基本特点
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH
重复结构单元
结构单元
结构单元
n
例2：尼龙66 的重复单元与结构单元
----( CH2--CH=CH--CH 2 -)--(-CH --CH-)---2 y x
n
例3：丁苯橡胶 的重复结构单元与结构单元
I 24
1.1.2 高分子化合物的基本特点
实际上，分子量的大小并无明确的界限，一般
-- -- - --< 1,000 < - - - - - - < 10,000 < - - - - - < 1,000,000 < - - - - 低分子物 低/齐聚物 （Oligomer） 高聚物 (Polymer)
PS
PVC PTFE PAA PET
polystyrene
Polyvinyl chloride Polytetrafluoroethylene polyacrylic acid polyester
聚甲基丙烯酯 甲酯
聚醋酸乙烯 聚乙烯醇 聚丁二烯 聚丙烯腈
PMMA
PVAc PVA PB PAN
polymethylmet hacrylate
主要参考书目
1. 陈甘棠著，《聚合反应工程基础》，中国石化出版社，1991 2. 史子瑾主编，《聚合反应工程基础》，化学工业出版社， 1991 3. C.McGreavy(Ed),“Polymer Reactor Engineering”,Blackie
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2. 结构系统命名法：由（International Union of Pure and Applied
Chemistry, IUPAC）提出
I 26
1.1.2 高分子化合物的基本特点
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH
重复结构单元
结构单元
结构单元
n
例2：尼龙66 的重复单元与结构单元
----( CH2--CH=CH--CH 2 -)--(-CH --CH-)---2 y x
n
例3：丁苯橡胶 的重复结构单元与结构单元
I 24
1.1.2 高分子化合物的基本特点
实际上，分子量的大小并无明确的界限，一般
-- -- - --< 1,000 < - - - - - - < 10,000 < - - - - - < 1,000,000 < - - - - 低分子物 低/齐聚物 （Oligomer） 高聚物 (Polymer)
PS
PVC PTFE PAA PET
polystyrene
Polyvinyl chloride Polytetrafluoroethylene polyacrylic acid polyester
聚甲基丙烯酯 甲酯
聚醋酸乙烯 聚乙烯醇 聚丁二烯 聚丙烯腈
PMMA
PVAc PVA PB PAN
polymethylmet hacrylate
主要参考书目
1. 陈甘棠著，《聚合反应工程基础》，中国石化出版社，1991 2. 史子瑾主编，《聚合反应工程基础》，化学工业出版社， 1991 3. C.McGreavy(Ed),“Polymer Reactor Engineering”,Blackie
高分子化学-1绪论课件.ppt
*对于杂原子或含有杂原子非环次级单位的次序: O>S>Se>Te>N>P>As>Sb>Bi>Si>Ge,Sn,Pb,B,Hg任何杂原子都比 碳排在前面 *对于碳环: 多环>单环 *随不饱和度的增加, 越排在前面 *取代基的部分位于最低位置处, 所连接的侧基元素最少的先写
(3) 给重复单元命名 (4) 在重复单元名称前加“聚”
Cellulose
OH
n
+ nCH2O
Glucose
OH CH2
OH CH2 OH
n-1
phenol-formaldehyde
+ (n-1) H2O
缩聚物：（1）合成中有小分子被消除;
（ 2）含有功能基（-OCO-， -NHCO-， -S-， -OCONH-，-O-， -SO2-， -OCOO-等）为聚 合物主链的一部分;
在中等聚合度阶段。
在聚合过程中，单体逐 渐减少，聚合转化率相应 增加。
延长聚合时间，主要 提高转化率，对分子量影 响较小。
聚合初期，单体几乎全 部缩聚成低聚物，以后在 由低聚物转化成高聚物， 转化率变化甚微，反应程 度逐步增加。
延长聚合时间，主要 提高分子量，而转化率变 化较少。
反应混合物仅由单体、 任何阶段，都由聚合度 高聚物及微量引发剂组成。 不等的同系物组成。
树形分子具有完美结构的聚合物。 超支化聚合物分子中存在较多缺陷， 结构完美程度差。
3、几何对称性
树形分子具有高度的几何对称性。 超支化聚合物几何对称性差。
4、端基官能团
树形分子具有大量的端基官能团，赋予树形分子具有 多功能性。 超支化聚合物也具有大量的端基官能团，但其端基官能团 并不全位于超支化聚合物的最外层。
(3) 给重复单元命名 (4) 在重复单元名称前加“聚”
Cellulose
OH
n
+ nCH2O
Glucose
OH CH2
OH CH2 OH
n-1
phenol-formaldehyde
+ (n-1) H2O
缩聚物：（1）合成中有小分子被消除;
（ 2）含有功能基（-OCO-， -NHCO-， -S-， -OCONH-，-O-， -SO2-， -OCOO-等）为聚 合物主链的一部分;
在中等聚合度阶段。
在聚合过程中，单体逐 渐减少，聚合转化率相应 增加。
延长聚合时间，主要 提高转化率，对分子量影 响较小。
聚合初期，单体几乎全 部缩聚成低聚物，以后在 由低聚物转化成高聚物， 转化率变化甚微，反应程 度逐步增加。
延长聚合时间，主要 提高分子量，而转化率变 化较少。
反应混合物仅由单体、 任何阶段，都由聚合度 高聚物及微量引发剂组成。 不等的同系物组成。
树形分子具有完美结构的聚合物。 超支化聚合物分子中存在较多缺陷， 结构完美程度差。
3、几何对称性
树形分子具有高度的几何对称性。 超支化聚合物几何对称性差。
4、端基官能团
树形分子具有大量的端基官能团，赋予树形分子具有 多功能性。 超支化聚合物也具有大量的端基官能团，但其端基官能团 并不全位于超支化聚合物的最外层。
高分子化学课件第一章ppt文档
元素有机聚合物 大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、 O、N、S、P 等原子组成，侧基则由有机基团组成 如：硅橡胶
2 命名
习惯命名 以单体名称为基础，在前面加“聚”字
（a）由一种单体经聚合反应获得的聚合物，常在其 单体名称前冠以“聚”字，就成为聚合物的名称。如 聚乙烯、聚苯乙烯等。
（b）由两种不同单体缩聚生成的聚合物，除了在名称 之首冠以“聚”字外，还在名称中反映出经缩聚反应生 成的主链中的特征基团。如由对苯二甲酸和乙二醇缩聚 得到的酯，称为聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
（c）由两种不同单体聚合生成的聚合物，且其聚合物结构又 不很明显（多数是热固性塑料），取两种单体的简名，在后 面加“树脂” 二字，对于合成橡胶，往往从共聚单体中各取 一字，后缀“橡胶”两字来命名。
如 苯酚 甲醛
酚醛树脂
尿素 甲醛
脲醛树脂
甘油 邻苯二甲酸酐 醇酸树脂
丁二烯 苯乙烯
丁苯橡胶
（d）由两种烯类单体共聚所得聚合物的命名是在两种单体名 称间联以短划，并冠以“聚”字。如聚苯乙烯-丙烯腈（也可 称为苯乙烯-丙烯腈共聚物）等。
结构单元
结构单元
重复结构单元
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
重复单元＝链节
xn2DP 2n M xnM 02DM P0
注意：Mo两种结构单元的平均分子量
3. 由无规排列的结构单元组成的高分子
例如：丁苯橡胶
----( 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：
M1M2M1M1M2M1M2M2M2
2 命名
习惯命名 以单体名称为基础，在前面加“聚”字
（a）由一种单体经聚合反应获得的聚合物，常在其 单体名称前冠以“聚”字，就成为聚合物的名称。如 聚乙烯、聚苯乙烯等。
（b）由两种不同单体缩聚生成的聚合物，除了在名称 之首冠以“聚”字外，还在名称中反映出经缩聚反应生 成的主链中的特征基团。如由对苯二甲酸和乙二醇缩聚 得到的酯，称为聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
（c）由两种不同单体聚合生成的聚合物，且其聚合物结构又 不很明显（多数是热固性塑料），取两种单体的简名，在后 面加“树脂” 二字，对于合成橡胶，往往从共聚单体中各取 一字，后缀“橡胶”两字来命名。
如 苯酚 甲醛
酚醛树脂
尿素 甲醛
脲醛树脂
甘油 邻苯二甲酸酐 醇酸树脂
丁二烯 苯乙烯
丁苯橡胶
（d）由两种烯类单体共聚所得聚合物的命名是在两种单体名 称间联以短划，并冠以“聚”字。如聚苯乙烯-丙烯腈（也可 称为苯乙烯-丙烯腈共聚物）等。
结构单元
结构单元
重复结构单元
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
重复单元＝链节
xn2DP 2n M xnM 02DM P0
注意：Mo两种结构单元的平均分子量
3. 由无规排列的结构单元组成的高分子
例如：丁苯橡胶
----( 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：
M1M2M1M1M2M1M2M2M2
高分子化学 Polymer chemistry1 绪论 Preface
The trend that engineering plastics replaces metal is developing
Engineering 1.0
plastics
40
Metals
20
plastics
0.10
10
5
60 70 80 90 2000 10
The Share in the economicsor weight of present or past in American Materials Market （Unit billion)
1970 1980 1990 2000
metal 120 132 135 141
49% 46% 41% 38%
polymer 36
53
76
96
15% 19% 23% 26%
inorgamic 38
45
53
63
material 16% 16% 16% 17%
others 49
55
60
70
20% 19% 20% 19%
•The trend that engineering plastics take the place of metal is developing, the physical volume of macromolecule has exceeded metals material. In 2000, the physical volume of the engineering plastics is similar to the metals material
The historical advance in engineering materials
《高分子化学》PPT课件
新形成的自由基，有的可以继续引发链 增长。
有的新的自由基稳定性很好，不能引发 单体增长，最后和其他自由基发生双基终止。
在反应初期，如有这些小分子存在，引 发剂自由基先和他们反应，在这些小分子消 耗完以前，有一段时间不引发聚合，这段时 间叫“诱导期”，这种现象叫阻聚作用，有 这类作用的小分子叫阻聚剂。
①碳链聚合物，主链全是碳
②杂链聚合物，除碳外，还有氧、氮、硫 等
③元素有机聚合物，主链无碳，又硅、硼、 铝、氧、氮、磷等组成，但在侧基有有 机基团。
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4
3、聚合物的命名
①国际标准命名，很规范，每个名称明确一个聚 合物，但很麻烦，除非天天再用这名称，否则 很难一下子知道是什么聚合物，不及习惯的称 呼方便，所以很少在聚合物上用，即使在国际 上大多还是以习惯法来称呼。
任何自由基聚合都有链引发、链增长和 链终止的过程，其中链的引发速度最慢，成 为控制聚合速率的关键。
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32
4、链转移
在聚合过程中链自由基，有可能从单体、 溶剂、引发剂等低分子或大分子上夺取一个 原子终止增长，并使失去原子的分子产生新 的自由基。这样的反应叫链转移反应。
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33
②习惯命名
a、由一种单体聚合的高聚物，在单体名前加一 个“聚”，如聚乙烯
b、两种单体合成的聚合物，用两种单体的简称 后加树脂，如酚醛树脂
c、依聚合物结构来命名的，如聚酰胺、聚酯、 聚碳酸酯
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5
d、商业名，如尼龙是聚酰胺的商品名，尼龙66， 前部分数字是胺的碳数，后部分数字是酸的碳数。
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34
5、自由基聚合反应的特征 概括起来如下： ①任何自由基聚合从微观上看都有链引发、链 增长和链终止的过程，其中链的引发速度最慢，成 为控制聚合速率的关键。 ②只有链增长才能使聚合度增加，从链引发、 链增长到链终止的过程极快，不能停留在中间阶段， 反应混合物中仅有单体和聚合物。在聚合过程中， 聚合度变化较小。 ③在聚合过程中，引发剂逐渐分解，单体浓度 逐步降低，聚合物浓度相应提高，延长反应时间， 仅提高转化率，对分子量影响小。 ④由于链终止的多样性和随机性，分子量分布 宽。 ⑤少量阻聚剂（0.01-0.1%）足以使聚合终止。
高分子化学(浙江大学) polymer1 Introduction
Mw DP mrepeatingunit
24
Polymers are large molecules. Fortunately, they are not random collections of atoms; if this were the case, they would be impossible to study. Polymers are built up from smaller molecules (monomers), and therefore possess a characteristic chain structure consisting of multiple repeat units that are related chemically • The repeat units can all be identical, in which case the compound is a homopolymer(均聚物).
polymer
macromolecule
10
1.2 Flowchart of Polymeric Materials
Inorganic • Natural
– Clays • Bricks • Cement • Pottery – Sands • Glass
Organic • Natural – Polysaccharides – Proteins – Polyisoprene • Synthetic – Plastics – Fibers – Rubbers – Adhesive – Coatings – …
8
degree of polymerization 聚合度
Note that all three representations are equivalent. One usually chooses the representation that emphasizes the monomer (单体) from which the polymer was made. There are end groups on the chain that are different from the repeat units, but these usually represent a negligible portion of the molecule, so they are seldom drawn.
高分子化学ppt幻灯片课件
高分子化学ppt幻灯片课件•高分子化学概述•高分子化合物结构与性质•高分子合成方法与反应机理•高分子材料制备与加工技术•高分子材料性能与应用领域•高分子化学前沿研究领域与展望目录CONTENTS01高分子化学概述高分子化学定义与特点定义高分子化学是研究高分子化合物的合成、结构、性能及其应用的科学。
特点高分子化学涉及的高分子化合物具有分子量高、分子结构复杂、性能多样等特点。
高分子化学发展历史早期阶段天然高分子的利用和改性，如橡胶、纤维素等。
合成高分子阶段20世纪初合成第一个高分子化合物——酚醛树脂，之后合成橡胶、塑料等高分子材料。
高分子科学建立20世纪30年代，高分子科学作为一门独立学科得以建立，高分子化学作为高分子科学的重要分支得到迅速发展。
材料领域生物医学领域环保领域其他领域高分子化学研究意义合成具有优异性能的高分子材料，满足航空航天、汽车、建筑等领域对高性能材料的需求。
开发可降解高分子材料，解决传统塑料带来的环境污染问题。
研究生物相容性高分子材料，用于医疗器械、药物载体等方面，提高医疗水平。
高分子化学在能源、信息、农业等领域也有广泛应用，推动相关产业的发展。
02高分子化合物结构与性质由长链分子组成，链上原子以共价键连接，形成线性或支链结构。
链状结构由三维空间的分子链交织而成，具有高度的交联性和空间稳定性。
网状结构高分子链在空间中的排列和堆砌方式，包括晶态、非晶态、液晶态等。
聚集态结构高分子化合物基本结构非晶态结构高分子链在空间中无规则排列，呈现无序状态。
非晶态高分子具有较好的柔韧性和加工性能。
晶态结构高分子链在空间中规则排列，形成晶体。
晶态高分子具有优异的力学性能和热稳定性。
液晶态结构介于晶态和非晶态之间的一种特殊聚集态，高分子链在空间中呈现一定程度的有序排列。
液晶高分子具有独特的光学、电学和力学性能。
高分子化合物聚集态结构物理性质包括颜色、密度、熔点、沸点、溶解度等。
这些性质与高分子的结构密切相关，如支链和交联程度会影响密度和熔点。
高分子化学Polymer Chemistry绪论PPT课件-PPT文档资料
逐步聚合（Step Polymerization）
单体分子或其二聚体、三聚体、多聚体间通过
多次缩合反应逐步形成高分子量聚合物的反应。
在低分子转变成聚合物的过程中反应是逐步进 行的，即每一步反应的速率和活化能大致相同 。
逐步聚合反应的特点：
反应早期, 单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体等 中间产物，以后反应在这些低聚体之间进行。 聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成。 大部分的缩聚反应和聚加成反应都属于逐步聚合。
o
加聚与缩聚的区别
各种 关系差异
反应物结构 差异 产物结构 差异
加成聚合
Addition Polymerization 烯类单体双键加成 形成以碳链为主的大 分子，称加聚物
缩合聚合
Condensation Polymerization 官能团之间的缩合 形成的大多为杂链聚合 物，称缩聚物 分子量不再是单体分子 量的整数倍 有低分子产生，结构单 元原子比单体的少
o o
无副产物
缩聚反应（Condensation Polymerization）
是缩合反应多次重复结果形成聚合物的过程； 兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义； 反应产物称为缩聚物。其特征是：
o o o
缩聚反应通常是官能团间的聚合反应； 反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等； 缩聚物中往往留有官能团的结构特征,如 -OCO- -NHCO-，故大 部分缩聚物都是杂链聚合物； 缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，故分子量不再是单体 分子量的整数倍。
连锁聚合反应实例：
1. 聚乙烯的合成
n C H C H 2 2
2. 聚氯乙烯的合成
n C H C H 2 C l
[ C H C H ] n 2 2
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There are end groups on the chain that are different from the repeat units, but these usually represent a negligible portion of the molecule, so they are seldom drawn.
4
Chapter I
Introduction
5
1. Fundamental Concepts
6
1.1 What is a polymer?
A polymer is a large molecule comprised of repeating structural units joined by covalently bonds.
8
degree of polymerization 聚合度
Note that all three representations are equivalent. One usually chooses the representation that emphasizes the monomer (单体) from which the polymer was made.
ed., Oxford University Press, 2019 • George Odian, “Principles of Polymerization”, 2nd ed., John
Wiley &Sons, Inc., New York, 1981.
• /k/511/
• 冯新德，《高分子合成化学》 化学工业出版社，1980。 • 林尚安 等，《高分子化学》科学出版社，2000。 • 赵德仁，张慰盛，《高聚物合成工艺学》化学工业出版社，
2019。 • Malcolm P. Stevens “Polymer Chemistry, an Introduction”, 3rd
Welcome to
Polymer Chemistry
1
Content
• Polymer and its structure • Mechanism of polymerization reactions • Process of polymerization • The reactions of polymer
(Hermann .Staudinger,1924)
Poly comes from the Greek word for "many" and mer comes from the Greek word for "parts“.
7
methane
gasoline
wax
polyethylene
carbon
甲壳素 壳聚糖
13
Synthetic Materials
Annual Production of Polymer Materials (million ton)
Year Plastics Synthetic fiber Synthetic rubber Total
* China
1970 27 4.9 5.5 38
polymer macromolecule
10
1.2 Flowchart of Polymeric Materials
Inorganic • Natural
– Clays • Bricks • Cement • Pottery
– Sands • Glass
• Synthetic
– Fibers
Organic • Natural
9
Polymer(聚合物) vs Macromolecule(大分子)Βιβλιοθήκη Macromolecule
Polymer
molecule with high molecule weight molecule comprised of repeating unit
Sample
Polyethylene DNA Protein
– Polysaccharides
– Proteins – Polyisoprene • Synthetic – Plastics – Fibers – Rubbers – Adhesive – Coatings –…
11
Polymer is everywhere
12
In Nature
Cellulose, Starch, DNA, Protein
2
Schedule
• Chapter 1 Introduction
3 hr
• Chapter 2 Radical Polymerization
12
• Chapter 3 Radical Copolymerization 6
• Chapter 4 Polymerization Process
3
3
Reference Books
1980 53 12 13 78
1990 107 24 23 154
2000 175(11*) 35 (6.4) 44 (0.9) 254
14
General Plastics(通用塑料)
15
Engineering plastics(工程塑料)
16
Synthetic rubber, elastomer (合成橡胶和弹性体)
polyolefin paper glass aluminium
23
1.3. Definitions
CH2CH n Cl
O
O
NH(CH2)6NHC(CH2)4C n
structural unit
结构单元
repeating unit
重复单元
The degree of polymerization (DP) in a polymer molecule is the number, n, of repeating units in the polymer chain.
17
Synthetic fibers(合成纤维)
Kevlar Vest
18
Fine polymers(精细高分子)
19
Functional polymers(功能高分子)
20
Plastics vs Steel
21
Energy Consumption
22
Green or not?
Ideal material
4
Chapter I
Introduction
5
1. Fundamental Concepts
6
1.1 What is a polymer?
A polymer is a large molecule comprised of repeating structural units joined by covalently bonds.
8
degree of polymerization 聚合度
Note that all three representations are equivalent. One usually chooses the representation that emphasizes the monomer (单体) from which the polymer was made.
ed., Oxford University Press, 2019 • George Odian, “Principles of Polymerization”, 2nd ed., John
Wiley &Sons, Inc., New York, 1981.
• /k/511/
• 冯新德，《高分子合成化学》 化学工业出版社，1980。 • 林尚安 等，《高分子化学》科学出版社，2000。 • 赵德仁，张慰盛，《高聚物合成工艺学》化学工业出版社，
2019。 • Malcolm P. Stevens “Polymer Chemistry, an Introduction”, 3rd
Welcome to
Polymer Chemistry
1
Content
• Polymer and its structure • Mechanism of polymerization reactions • Process of polymerization • The reactions of polymer
(Hermann .Staudinger,1924)
Poly comes from the Greek word for "many" and mer comes from the Greek word for "parts“.
7
methane
gasoline
wax
polyethylene
carbon
甲壳素 壳聚糖
13
Synthetic Materials
Annual Production of Polymer Materials (million ton)
Year Plastics Synthetic fiber Synthetic rubber Total
* China
1970 27 4.9 5.5 38
polymer macromolecule
10
1.2 Flowchart of Polymeric Materials
Inorganic • Natural
– Clays • Bricks • Cement • Pottery
– Sands • Glass
• Synthetic
– Fibers
Organic • Natural
9
Polymer(聚合物) vs Macromolecule(大分子)Βιβλιοθήκη Macromolecule
Polymer
molecule with high molecule weight molecule comprised of repeating unit
Sample
Polyethylene DNA Protein
– Polysaccharides
– Proteins – Polyisoprene • Synthetic – Plastics – Fibers – Rubbers – Adhesive – Coatings –…
11
Polymer is everywhere
12
In Nature
Cellulose, Starch, DNA, Protein
2
Schedule
• Chapter 1 Introduction
3 hr
• Chapter 2 Radical Polymerization
12
• Chapter 3 Radical Copolymerization 6
• Chapter 4 Polymerization Process
3
3
Reference Books
1980 53 12 13 78
1990 107 24 23 154
2000 175(11*) 35 (6.4) 44 (0.9) 254
14
General Plastics(通用塑料)
15
Engineering plastics(工程塑料)
16
Synthetic rubber, elastomer (合成橡胶和弹性体)
polyolefin paper glass aluminium
23
1.3. Definitions
CH2CH n Cl
O
O
NH(CH2)6NHC(CH2)4C n
structural unit
结构单元
repeating unit
重复单元
The degree of polymerization (DP) in a polymer molecule is the number, n, of repeating units in the polymer chain.
17
Synthetic fibers(合成纤维)
Kevlar Vest
18
Fine polymers(精细高分子)
19
Functional polymers(功能高分子)
20
Plastics vs Steel
21
Energy Consumption
22
Green or not?
Ideal material