第五章高分子材料混合与制备
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合成高分子的基本方法(加聚反应)-高二化学同步课件(人教版2019选择性必修3)
合成高分子： 塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂、涂料等 三大合成材料，其使用量已大大超过天然高分子材料
新人教版（2019）高中化学选择性必修三
三大合成材料：塑料，合成橡胶，合成纤维
聚氯乙烯塑料
聚乙烯塑料
聚丙烯塑料
聚苯乙烯塑料
天然橡胶
合成橡胶
合成纤维
聚酰胺纤维
3.有机高分子与低分子化合物有什么不同？
A.③⑥
B.②③
C.①③
③CH2==CH—CN ⑥CH3—CH==CH—CH3
D.④⑤
课堂检测
4.用丙醛 CH3CH2CHO 制取聚丙烯[ CH-CH2 ]n过程中发生的反应类型有
CH3
D
①取代反应 ②消去反应 ③加聚反应 ④氧化反应 ⑤还原反应
A．①②③
B．④②③
C．⑤②④ D．⑤②③
解析: 1.丙醛与氢气发生加成反应(还原反应)生成丙醇； 2.丙醇发生消去反应，生成丙烯； 3.丙烯发生加聚反应得到聚丙烯
①聚合反应：由相对分子质量小的化合物互相结合成分子量大的高分子的反应。
②分类： ①加聚反应 (含有双键、三键类的单体发生的聚合反应)。
②缩聚反应 (含有两个或两个以上官能团的单体之间发生的聚合反应)。
4. 合成高分子的基本方法： 聚合反应 一、加成聚合反应 (简称加聚反应)
➢ 小分子间通过加成反应的形式形成高分子化合物的反应
你知道下面两个聚合物是由何种单体聚合而成的 吗？
CH2-CH n Cl
CH2=CHCl
[ CH2— CH ]n
CH2＝CH—
一、加成聚合反应 (简称加聚反应)
➢加聚物推单体
①无双键
单烯烃加聚 单烯烃共聚
将链节的两个半键闭合即为单体。
新人教版（2019）高中化学选择性必修三
三大合成材料：塑料，合成橡胶，合成纤维
聚氯乙烯塑料
聚乙烯塑料
聚丙烯塑料
聚苯乙烯塑料
天然橡胶
合成橡胶
合成纤维
聚酰胺纤维
3.有机高分子与低分子化合物有什么不同？
A.③⑥
B.②③
C.①③
③CH2==CH—CN ⑥CH3—CH==CH—CH3
D.④⑤
课堂检测
4.用丙醛 CH3CH2CHO 制取聚丙烯[ CH-CH2 ]n过程中发生的反应类型有
CH3
D
①取代反应 ②消去反应 ③加聚反应 ④氧化反应 ⑤还原反应
A．①②③
B．④②③
C．⑤②④ D．⑤②③
解析: 1.丙醛与氢气发生加成反应(还原反应)生成丙醇； 2.丙醇发生消去反应，生成丙烯； 3.丙烯发生加聚反应得到聚丙烯
①聚合反应：由相对分子质量小的化合物互相结合成分子量大的高分子的反应。
②分类： ①加聚反应 (含有双键、三键类的单体发生的聚合反应)。
②缩聚反应 (含有两个或两个以上官能团的单体之间发生的聚合反应)。
4. 合成高分子的基本方法： 聚合反应 一、加成聚合反应 (简称加聚反应)
➢ 小分子间通过加成反应的形式形成高分子化合物的反应
你知道下面两个聚合物是由何种单体聚合而成的 吗？
CH2-CH n Cl
CH2=CHCl
[ CH2— CH ]n
CH2＝CH—
一、加成聚合反应 (简称加聚反应)
➢加聚物推单体
①无双键
单烯烃加聚 单烯烃共聚
将链节的两个半键闭合即为单体。
选修五 第五章第一节有机高分子物质合成方法
• • ＋(n－1)H2O • HOOC(CH2)5OH的缩聚：
nHOOC(CH2)5OH 1)H2O 催化剂 HO OC(CH2)5O H＋(n－
•
• ②醇与酸缩聚 • 乙二酸与乙二醇的缩聚：
• 己二酸与乙二醇的缩聚：
nHOOC(CH2)4COOH＋nHO(CH2)2OH
浓硫酸
•
HO OC(CH2)4COO(CH2)2O H＋(2n－1)H2O
C．对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的 相对分子质量是确定的 D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子 材料两大类
[答案] BC
针对训练1
下列说法中正确的是(
)
A．油脂是高级脂肪酸甘油酯，其相对分子质量较 大，所以是有机高分子化合物 B．聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯 和乙烯的化学性质相同 C．聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，但是聚乙烯 的基本结构和乙烯的结构不同 D．一块无色透明的塑料的成分是聚乙烯，所以是纯 净物，有固定的相对分子质量 答案：C
答案：(1)bd
高聚物及单体的相互推断
[典例3] 现有两种烯烃CH2===CH—CH3和
，它们的混合物在一定条件下进行加聚反 应，其产物中可能有：
⑤
⑥ A．全部 C．①②③④
(
)
B．①②③⑤ D．③⑤⑥
[答案] B
针对训练3
下面是一种线型高分子的一部分：
由此分析，这种高分子化合物的单体至少有________ 种，它们的结构简式为________________________。合成 该高分子化合物的反应类型是________。
• (2)常见的加聚反应
• ①乙烯的加聚： • • ②1,3-丁二烯的加聚： ；
nHOOC(CH2)5OH 1)H2O 催化剂 HO OC(CH2)5O H＋(n－
•
• ②醇与酸缩聚 • 乙二酸与乙二醇的缩聚：
• 己二酸与乙二醇的缩聚：
nHOOC(CH2)4COOH＋nHO(CH2)2OH
浓硫酸
•
HO OC(CH2)4COO(CH2)2O H＋(2n－1)H2O
C．对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的 相对分子质量是确定的 D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子 材料两大类
[答案] BC
针对训练1
下列说法中正确的是(
)
A．油脂是高级脂肪酸甘油酯，其相对分子质量较 大，所以是有机高分子化合物 B．聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，所以聚乙烯 和乙烯的化学性质相同 C．聚乙烯是由乙烯经加聚反应合成的，但是聚乙烯 的基本结构和乙烯的结构不同 D．一块无色透明的塑料的成分是聚乙烯，所以是纯 净物，有固定的相对分子质量 答案：C
答案：(1)bd
高聚物及单体的相互推断
[典例3] 现有两种烯烃CH2===CH—CH3和
，它们的混合物在一定条件下进行加聚反 应，其产物中可能有：
⑤
⑥ A．全部 C．①②③④
(
)
B．①②③⑤ D．③⑤⑥
[答案] B
针对训练3
下面是一种线型高分子的一部分：
由此分析，这种高分子化合物的单体至少有________ 种，它们的结构简式为________________________。合成 该高分子化合物的反应类型是________。
• (2)常见的加聚反应
• ①乙烯的加聚： • • ②1,3-丁二烯的加聚： ；
人教版高中化学选修五课件第五章第一节合成高分子化合物的基本方法
下角标 要一致。 (2)单体物质的量与缩聚产物结构式的________
(3)由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量为 ________ (n－1) ；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量 为________ (2n－1) 。 如：nHOOC(CH2)5OH
O HO[C(CH2)5O]nH＋(n－1)H2O ____________________________________________。
=
的单体是H2NCH2COOH和H2NCH2CH2COOH。
=
O 单体必为两种，从中间断开，羰基上的加羟基，氧原子上加 —C—O—
(3)凡链节中间(不在链端上)含有( 酯基 )结构的高聚物，其 — C— O—
=
氢原子即得高聚物单体。 如的单体为HOOC—COOH和HOCH2—CH2OH。
关键一点： 由缩聚物推断单体的步骤为： (1)去掉缩聚物结构简式中的方括号与“n”变为小分子。 (2)断开分子中的酰胺键或酯基。 (3)将断开的羰基碳上连接—OH；在氧或氮原子上连 接—H，还原为单体小分子。
=
=
(2)乙酸和乙醇分别是一元酸和一元醇，如果用二元酸和二 元醇发生酯化反应，就会得到连接成链的聚合物(简称聚酯)。
试写出己二酸与乙二醇生成聚酯的方程式：
______________________________________________。
2．缩聚反应方程式书写时应注意的问题 (1)缩聚物结构式要在________ 方括号 外侧写出链节余下的 端基原子或原子团 ______________________________________ 。
是缩聚产物，可依据官能团形成过 程的链逆向推出单体，把失去的小分子物质分拆后加在相应位 置。 失去的小分子为H2O，拆为—H
医学知识一《药用高分子材料》之药用合成高分子
不同型号树脂的玻璃化转变温度有很大差异。 肠溶型甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲醋共聚物Tg在160℃以上 胃崩型丙烯酸树脂的Tg却低达一8 ℃ 渗透型丙烯酸树脂的Tg介于二者之间，约在55℃左右。 • 共混或加入增塑剂可以降低丙烯酸树脂的玻璃化转变温度， 调节树脂的成膜性。
2.最低成膜温度 最低成膜温度(MFT)指树脂胶乳液在梯度加热干燥条件下形 成连续性均匀而无裂纹薄膜的最低温度限,在MFT以下，聚 合物粒子不能发生熔合变形成膜。在含有丙烯酸酯的树脂中， 丙烯酸酯比例越高，MFT越低。
（三）、卡波沫
（一）来源 是丙烯酸与丙烯基蔗糖交联的高分子聚合物，按粘度 不同分为 934 、 940 、 941 等规格，交联度不高， 微弱交联
化学结构：
[CH2-CH]n [C3H2 C12H21O12]m
COOH
（二）性质
1.性状 • 是一种吸湿性很强的白色松散粉末，微有特异臭味 2.溶解、溶胀及其凝胶特性 • 具有一定的亲水性，可分散于水，在水中迅速溶胀，
4.聚乙烯醇凝胶的药物控制释放 利用携带阿霉素和葡聚糖的PVA水凝胶作为药物释放体系， 不仅降低了药物的黏附，而且通过向腹膜腔释放活性的 阿霉素阻止了腹膜腔的感染。
5.用作透皮吸收制剂辅料 PVA凝胶透皮系统，目前已有硝酸甘油、可乐定等易于 透过皮肤的药物的透皮系统问世。
6.聚乙烯醇微球在医药中的应用 通过PVA上的羟基的反应活性，可以把药物分子共价键 或离子键合到PVA的側基上。如茶多酚的聚乙醇缓释胶 囊，不仅提高了茶多酚的稳定性，而且对茶多酚具有缓 释作用。
• 肠溶性树脂分子中的羧基比例越大，则需在pH更高的溶液 中溶解
• 胃崩型树脂和渗透性树脂中的酯基和季胺基在酸性和碱性环 境中均不解离，故不发生溶解。胃溶型树脂在胃酸环境溶解 取决于其叔胺碱性基团。
2.最低成膜温度 最低成膜温度(MFT)指树脂胶乳液在梯度加热干燥条件下形 成连续性均匀而无裂纹薄膜的最低温度限,在MFT以下，聚 合物粒子不能发生熔合变形成膜。在含有丙烯酸酯的树脂中， 丙烯酸酯比例越高，MFT越低。
（三）、卡波沫
（一）来源 是丙烯酸与丙烯基蔗糖交联的高分子聚合物，按粘度 不同分为 934 、 940 、 941 等规格，交联度不高， 微弱交联
化学结构：
[CH2-CH]n [C3H2 C12H21O12]m
COOH
（二）性质
1.性状 • 是一种吸湿性很强的白色松散粉末，微有特异臭味 2.溶解、溶胀及其凝胶特性 • 具有一定的亲水性，可分散于水，在水中迅速溶胀，
4.聚乙烯醇凝胶的药物控制释放 利用携带阿霉素和葡聚糖的PVA水凝胶作为药物释放体系， 不仅降低了药物的黏附，而且通过向腹膜腔释放活性的 阿霉素阻止了腹膜腔的感染。
5.用作透皮吸收制剂辅料 PVA凝胶透皮系统，目前已有硝酸甘油、可乐定等易于 透过皮肤的药物的透皮系统问世。
6.聚乙烯醇微球在医药中的应用 通过PVA上的羟基的反应活性，可以把药物分子共价键 或离子键合到PVA的側基上。如茶多酚的聚乙醇缓释胶 囊，不仅提高了茶多酚的稳定性，而且对茶多酚具有缓 释作用。
• 肠溶性树脂分子中的羧基比例越大，则需在pH更高的溶液 中溶解
• 胃崩型树脂和渗透性树脂中的酯基和季胺基在酸性和碱性环 境中均不解离，故不发生溶解。胃溶型树脂在胃酸环境溶解 取决于其叔胺碱性基团。
D第五章 第一节 合成高分子化合物的基本
3.聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬, 3.聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬,其链节是 聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬 （ B ） A.
B. C. D.
4.下列单体中,在一定条件下能发生加聚反应生成 下列单体中, 的是………（ C ） 的是 （
A. B.
C. CH3CH=CH2 和CH2=CH2
D. CH3CH=CH2
1.写出下列单体聚合成聚合物的化学方程式: 1.写出下列单体聚合成聚合物的化学方程式: 写出下列单体聚合成聚合物的化学方程式 2） 1） CH2=CHCl 2） 3） ） 人造象牙中,主要成分的结构是: 2、人造象牙中,主要成分的结构是: 它是通过加聚反应制得的， 它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙 的单体是…………………………（ B ） 的单体是 （ A.(CH3)2O B. HCHO C.CH3CHO D. CH3OCH3
C H O C H O H C H
O
的结构简式和名称分别是___________ 则A的结构简式和名称分别是 的结构简式和名称分别是 (2)乙醛在一定条件下三分子聚合可以生成环状 乙醛在一定条件下三分子聚合可以生成环状 的三聚乙醛， 的三聚乙醛，其结构简式为 ————————————————
[训练 ： 训练]： 训练
二、缩合聚合反应
1、定义 、 具有两个或两个以上官能团的单体， 具有两个或两个以上官能团的单体， 互相缩合并脱去小分子副产NH3等)而生成高分子化合物的聚合反应。 而生成高分子化合物的聚合反应。 而生成高分子化合物的聚合反应
2、特点 、
1.缩聚反应的单体往往是具有双官能团( 1.缩聚反应的单体往往是具有双官能团(如— 缩聚反应的单体往往是具有双官能团 OH、 COOH COOH、 NH OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等)或多官 X及活泼氢原子等) 能团的小分子； 能团的小分子； 2.缩聚反应生成聚合物的同时 缩聚反应生成聚合物的同时， 2.缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副 产物（ HCl等 生成； 产物（如H2O、NH3、HCl等）生成； 3.所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组 3.所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组 成不同； 成不同； 4.缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下 4.缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下 的端基原子或原子团(这与加聚物不同, 的端基原子或原子团(这与加聚物不同,而加聚物 的端基不确定，通常用横线“ 表示.)如 表示.) 的端基不确定，通常用横线“—”表示.)如：
人教版初中高中化学选修三第五章《合成高分子》知识点总结(含答案解析)(1)
一、选择题1．下列塑料的合成中，发生的化学反应类型与其它三种不同的是A．聚乙炔塑料B．聚氯乙烯塑料C．酚醛塑料D．聚苯乙烯塑料答案：C【分析】根据加聚和缩聚反应的特点进行判断反应类型，或者用生成物的种类判断，或者用单体的官能团判断能发生的反应类型。
解析：A．聚乙炔是由乙炔发生加聚反应合成；B．聚氯乙烯塑料是由氯乙烯发生加聚反应合成；C．酚醛塑料是由苯酚和甲醛发生缩聚反应合成；D．聚苯乙烯塑料是由苯乙烯发生加聚反应合成；故不同的反应类型是缩聚反应，故选答案C。
【点睛】根据反应单体的官能团判断反应类型。
2．乳酸的结构简式为，在一定条件下，得到聚乳酸(PLA)，下列说法不正确的是A．1mol乳酸分子与Na充分反应，可产生1molH2B．PLA的链节为C．PLA可以被微生物降解为CO2和H2O，是公认的环保材料D．PLA通常是在乳酸杆菌作用下由淀粉发酵转化为乳酸，再将乳酸加聚制得答案：D解析：A．由乳酸的结构简式可知，1mol乳酸含有1mol羧基和1mol羟基，故1mol乳酸分子与Na充分反应，可产生1molH2，A正确；B．乳酸生成聚乳酸是发生酯化反应缩聚而成，酯化反应的机理为酸脱羟基醇脱氢，故PLA的链节为，B正确；C．PLA为聚乳酸，分子中含有C、H、O三种元素，含酯基，故可先降解为乳酸，再可以被微生物降解为CO2和H2O，是公认的环保材料，C正确；D．PLA通常是在乳酸杆菌作用下由淀粉发酵转化为乳酸，乳酸形成聚乳酸是缩聚反应，而不是加聚反应，D错误；故答案为：D。
3．下列说法正确的是A．聚碳酸酯可通过缩聚反应制得B．合成高聚物的单体一共有三种C．的单体不能发生银镜反应D．1 mol最多与7 mol H2加成答案：A解析：A．聚碳酸酯可通过缩聚反应制得，A正确；B．合成高聚物的单体一共有2种，单体为：CH2=CH-CH=CH2和，故B错误；C．合成酚醛树脂的单体为苯酚和甲醛，甲醛能发生银镜反应，C错误；D．1 mol，一个链节与7 个H2发生加成，1mol中含有n mol链节，需要7n mol H2，D错误；故选A。
高中化学选择性必修三 第5章 第1节 合成高分子的基本方法 讲义
一、有机高分子化合物1．概念由许多低分子化合物以共价键结合成的，相对分子质量很大(通常在104以上)的一类化合物。
2．基本概念单体—能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物↓聚合高聚物—由单体聚合而成的相对分子质量较大的化合物↓单元链节—高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位，也称重复结构单元↓数目聚合度—高分子链中含有链节的数目，通常用n表示例如：【归纳总结】有机高分子化合物与低分子有机物的区别有机高分子化合物低分子有机物相对分子质量高达10 000以上 1 000以下相对分子质量的数值平均值明确数值分子的基本结构若干重复结构单元组成单一分子结构性质物理、化学性质有较大差别二、合成高分子化合物的基本反应类型 1．加成聚合反应(加聚反应) (1)概念由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应。
(2)加聚反应的特点①单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(例如：烯、二烯、炔、醛等)。
①反应只生成高聚物，没有副产物产生。
①聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。
①聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
(3)常见的加聚反应 ①丙烯的加聚： n CH 2==CH—CH 3―――→催化剂。
①1,3-丁二烯的加聚：n CH 2==CH—CH==CH 2――→催化剂CH 2—CH==CH—CH 2。
2．缩合聚合反应(缩聚反应) (1)概念有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时生成小分子化合物的反应。
(2)缩聚反应的特点①单体分子中至少含有两个官能团(如—OH 、—COOH 、—NH 2、—X 等)。
①缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物(如H 2O 、NH 3、HCl 等)生成。
①所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。
①缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。
如：(3)常见的缩聚反应 ①羟基酸缩聚如HOCH 2COOH 的缩聚： n HOCH 2COOH 催化剂①＋(n －1)H 2O 。
第5章-液晶高分子材料
3） 根据高分子液晶的形成过程分类
形成条件
热致液晶 溶致液晶
依靠温度的变化，在某一温度范围 形成的液晶态物质
依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度 范围形成的液晶态物质
热致液晶
热
固体
冷
热
液晶
冷
液体
溶致液晶
固体 +溶剂
+溶剂
液晶
液体
- 溶剂
- 溶剂
第一节 高分子液晶概述 高分子液晶与小分子液晶相比特殊性
① 热稳定性大幅度提高； ② 热致性高分子液晶有较大的相区间温度； ③ 粘度大，流动行为与一般溶液明显不同。
CN , NO N(CH 3 )2
第一节 高分子液晶概述
1.5 高分子液晶的分子结构与性质
2） 影响聚合物液晶形态和性能的因素
内在因素:
结构, 分子组成, 分子间作用力。刚 性部分的形状，连接单元，
外部因素: 液晶形成过程中的条件主要包括: 形成
温度, 溶剂（组成、极性、量等）,液晶 形成时间等。
4
第一节 高分子液晶概述
1.2 液晶的发展历史
在1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔（F. Reinitzer）首次发现物质的液晶态。
胆甾醇苯甲酸酯
高分子化合物的液晶性能是在20世纪 50 年代发现。最 早发现的高分子液晶材料为聚（4-氨基苯甲酸）以及聚对苯 二甲酰对苯胺。 我国高分子研究是在1972年起步, 最近高分子液晶材 料已成为高分子研究领域的一个重要部分。
OR
Si CH2 m O
R
第二节 高分子液晶的性能分析和合成方法
•
高分子液晶的合成主要基于小分子液晶的高
分子化，即先合成小分子液晶（液晶单体），在
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第五章高分子材料混合与制备
混合机理
1、扩散 通过各组分的物理运动
组分的非均匀性减少 组分的细化
混合的基本运动形式 （Brodkey混合理论）
分子扩散 体积扩散 涡流扩散
第五章高分子材料混合与制备
分子扩散
由浓度梯度驱使自发地发生的一种过程，各组分的 微粒由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域，从而达 到各处组分的均化。
第五章高分子材料混合与制备
二、 混合的分类 1、 按混合形式分类
基本的过程
混合 分散
混合
非分散混合（简单混合）
分散混合
第五章高分子材料混合与制备
混合—— 指将两种或两种以上组分相互分布在各自 所占的空间中，即两种或多种组分所占空 间的最初分布情况发生变化。
分散—— 指混合中一种或多种组分的物理特性发生 一些内部变化的过程，如颗粒尺寸变小， 或溶于其他组分中等。
不同物态的物料，其分子扩散的程度不同。 聚合物的混合是高粘度熔体间的混合，不是靠分子 扩散实现。但低分子组分在聚合物熔体中的混合，可通 过分子扩散实现。
第五章高分子材料混合与制备
混合物料的状态与分子扩散程度的关系
混合物料的状态
气体与气体间的混合
低粘度液体与低粘度液体间的混合源自低粘度液体与固体间的混合第五章高分子材料混合与制备
（1）非分散混合
在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒
子初始尺寸的过程，称为非分散混合或简单混合。主要通过
对流实现。
非分散混合
分布性混合。主要发生在
固－固 固－液 液－液
层状混合。主要发生在液－液。
第五章高分子材料混合与制备
（2）分散混合 在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界
第五章高分子材料混合与制备
三、 混合状态的判定
1、 混合状态的直接判定 直接对聚合物取样、观察、分析和判定。
NBR/PVC(70/30)
第五章高分子材料混合与制备
混合状态的直接判定
液体物料：分析混合物不同部分的组成。若不同部分的 组成与整个物料的平均组成一致，或相差很小，说明混合效 果好；反之，则差。
高粘度液体与高粘度液体间的混合 高粘度液体与固体间的混合
固体与固体间的混合
分子扩散的程度 较快地、自发地进行 也能较显著地进行
不显著，较困难进行
极慢，很难进行
第五章高分子材料混合与制备
涡流扩散（紊流扩散）
紊流扩散的必要前提是体系粘度很低，或物料运动 的速度很高，达到紊流的程度。由于高分子熔体或浓溶 液粘度很高，要达到紊流，必须有很高的流速。
第五章高分子材料混合与制备
粘性流体的混合要素
剪切 分流 位置交换
混合操作
搅拌 混合 混炼
混炼三要素
压缩 剪切 分配置换
第五章高分子材料混合与制备
混炼三要素
三者的关系： “分布”由“置换（D）”来完
成； “剪切（S）”为进行“置换
（D）”起辅助作用； “压缩（P）”则是提高物料的
密度，为提高“剪切（S）” 速率起辅助作用。
第五章 高分子材料混合与制备
高分子材料是以高分子化合物为主体，加上其它添加 剂组成的多相复合体系。
对绝大部分高分子材料而言，都不是单独使用高分子 化合物。
加入其它物料的目的： 1、改善高分子材料制品的使用性能 2、改善成型工艺性能 3、降低成本
第五章高分子材料混合与制备
高分子材料成型加工前的准备工艺
由于高分子材料由多种组分组成，因此在成型前必须要 将各种组分相互混合，制成合适形态的物料再进行成型加工， 这一过程就称为混合，又称为配料，实际上是成型加工前的 准备工艺。
第五章高分子材料混合与制备
第一节 混合与分散理论
一、 混合机理
混合的定义： 混合是一种操作，是一个过程，是一种趋向于减少
混合物非均匀性的操作，是在整个系统的全部体积内各 组分在其基本单元没有发生本质变化的情况下的细化和 分布过程。
第五章高分子材料混合与制备
混合的问题
在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到物料所需 的良好的分散，混合问题就变成一种物料发生形变和重新分布 的问题，同时，还要防止分散颗粒的凝聚趋势。
这样，混合就需要有外加的作用力（主要是剪切力），这 种外加作用力主要起两个作用：
（1）使物料发生形变和重新分布； （2）克服颗粒的凝聚。
面和提高混合物组分均匀性的混合过程。 分散混合的目的： 是把少组分的固体颗粒和液滴分散开来，成为最终粒子或
允许的更小颗粒或液滴，并均匀地分布到多组分中。
第五章高分子材料混合与制备
a非分散混合 b分散混合
第五章高分子材料混合与制备
2、 按物料状态分类 （1） 固体与固体混合
主要是固体聚合物（粉状、粒状或片状）与其他固体组 分（如粉状添加剂）的混合。
第五章高分子材料混合与制备
（3）固体与液体混合
有两种形式： 液态添加剂与固态聚合物的掺混，主要发生在准备工艺阶 段，此时固态聚合物不会在混合中熔融。 固态添加剂混到熔融态聚合物中，而固态添加剂不会在混 合中熔融（其熔点高于熔融混合温度），如填充剂和补强 剂在聚合物中的混合就属这种情况。 聚合物加工中的主要混合形式： 液－液混合（共混）、液－固混合（填充）
在聚合物加工中，体积扩散占支配地位。
体积扩散
体积对流混合 （可发生在固体物料间，或液体物料间）
层流对流混合 （主要发生在液体物料间）
第五章高分子材料混合与制备
混合机理
2、 混合过程要素
混合的目的： 使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料
从一种物料按照可接受的概率分布到另一种物料 中去，以便得到组成均匀的混合物。
聚合物熔体的流速很高时，剪切速率一定也很高， 会造成聚合物降解，成型加工中不允许。因此，聚合物 加工中通常很少发生涡流扩散。
第五章高分子材料混合与制备
体积扩散（对流扩散）
流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位置 向另一个空间位置的运动，两种或多种组分在相互占有 的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。
这种混合一般在正式成型前进行，属无规分布性混合。
第五章高分子材料混合与制备
（2） 液体与液体混合
有两种情况：低粘度体系和高粘度体系。
低粘度体系：参与混合的液体是低粘度的单体、中间 体或非聚合物添加剂，通常发生在单体或预聚体成型 中，以及液体添加剂的预混合。
高粘度体系：参与混合的是高粘度的聚合物熔体，如 两种或多种聚合物的并用（共混）体系、聚合物与液 体添加剂的熔融态混合等。
混合机理
1、扩散 通过各组分的物理运动
组分的非均匀性减少 组分的细化
混合的基本运动形式 （Brodkey混合理论）
分子扩散 体积扩散 涡流扩散
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分子扩散
由浓度梯度驱使自发地发生的一种过程，各组分的 微粒由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域，从而达 到各处组分的均化。
第五章高分子材料混合与制备
二、 混合的分类 1、 按混合形式分类
基本的过程
混合 分散
混合
非分散混合（简单混合）
分散混合
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混合—— 指将两种或两种以上组分相互分布在各自 所占的空间中，即两种或多种组分所占空 间的最初分布情况发生变化。
分散—— 指混合中一种或多种组分的物理特性发生 一些内部变化的过程，如颗粒尺寸变小， 或溶于其他组分中等。
不同物态的物料，其分子扩散的程度不同。 聚合物的混合是高粘度熔体间的混合，不是靠分子 扩散实现。但低分子组分在聚合物熔体中的混合，可通 过分子扩散实现。
第五章高分子材料混合与制备
混合物料的状态与分子扩散程度的关系
混合物料的状态
气体与气体间的混合
低粘度液体与低粘度液体间的混合源自低粘度液体与固体间的混合第五章高分子材料混合与制备
（1）非分散混合
在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒
子初始尺寸的过程，称为非分散混合或简单混合。主要通过
对流实现。
非分散混合
分布性混合。主要发生在
固－固 固－液 液－液
层状混合。主要发生在液－液。
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（2）分散混合 在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界
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三、 混合状态的判定
1、 混合状态的直接判定 直接对聚合物取样、观察、分析和判定。
NBR/PVC(70/30)
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混合状态的直接判定
液体物料：分析混合物不同部分的组成。若不同部分的 组成与整个物料的平均组成一致，或相差很小，说明混合效 果好；反之，则差。
高粘度液体与高粘度液体间的混合 高粘度液体与固体间的混合
固体与固体间的混合
分子扩散的程度 较快地、自发地进行 也能较显著地进行
不显著，较困难进行
极慢，很难进行
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涡流扩散（紊流扩散）
紊流扩散的必要前提是体系粘度很低，或物料运动 的速度很高，达到紊流的程度。由于高分子熔体或浓溶 液粘度很高，要达到紊流，必须有很高的流速。
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粘性流体的混合要素
剪切 分流 位置交换
混合操作
搅拌 混合 混炼
混炼三要素
压缩 剪切 分配置换
第五章高分子材料混合与制备
混炼三要素
三者的关系： “分布”由“置换（D）”来完
成； “剪切（S）”为进行“置换
（D）”起辅助作用； “压缩（P）”则是提高物料的
密度，为提高“剪切（S）” 速率起辅助作用。
第五章 高分子材料混合与制备
高分子材料是以高分子化合物为主体，加上其它添加 剂组成的多相复合体系。
对绝大部分高分子材料而言，都不是单独使用高分子 化合物。
加入其它物料的目的： 1、改善高分子材料制品的使用性能 2、改善成型工艺性能 3、降低成本
第五章高分子材料混合与制备
高分子材料成型加工前的准备工艺
由于高分子材料由多种组分组成，因此在成型前必须要 将各种组分相互混合，制成合适形态的物料再进行成型加工， 这一过程就称为混合，又称为配料，实际上是成型加工前的 准备工艺。
第五章高分子材料混合与制备
第一节 混合与分散理论
一、 混合机理
混合的定义： 混合是一种操作，是一个过程，是一种趋向于减少
混合物非均匀性的操作，是在整个系统的全部体积内各 组分在其基本单元没有发生本质变化的情况下的细化和 分布过程。
第五章高分子材料混合与制备
混合的问题
在没有分子扩散和分子运动的情况下，为了达到物料所需 的良好的分散，混合问题就变成一种物料发生形变和重新分布 的问题，同时，还要防止分散颗粒的凝聚趋势。
这样，混合就需要有外加的作用力（主要是剪切力），这 种外加作用力主要起两个作用：
（1）使物料发生形变和重新分布； （2）克服颗粒的凝聚。
面和提高混合物组分均匀性的混合过程。 分散混合的目的： 是把少组分的固体颗粒和液滴分散开来，成为最终粒子或
允许的更小颗粒或液滴，并均匀地分布到多组分中。
第五章高分子材料混合与制备
a非分散混合 b分散混合
第五章高分子材料混合与制备
2、 按物料状态分类 （1） 固体与固体混合
主要是固体聚合物（粉状、粒状或片状）与其他固体组 分（如粉状添加剂）的混合。
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（3）固体与液体混合
有两种形式： 液态添加剂与固态聚合物的掺混，主要发生在准备工艺阶 段，此时固态聚合物不会在混合中熔融。 固态添加剂混到熔融态聚合物中，而固态添加剂不会在混 合中熔融（其熔点高于熔融混合温度），如填充剂和补强 剂在聚合物中的混合就属这种情况。 聚合物加工中的主要混合形式： 液－液混合（共混）、液－固混合（填充）
在聚合物加工中，体积扩散占支配地位。
体积扩散
体积对流混合 （可发生在固体物料间，或液体物料间）
层流对流混合 （主要发生在液体物料间）
第五章高分子材料混合与制备
混合机理
2、 混合过程要素
混合的目的： 使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料
从一种物料按照可接受的概率分布到另一种物料 中去，以便得到组成均匀的混合物。
聚合物熔体的流速很高时，剪切速率一定也很高， 会造成聚合物降解，成型加工中不允许。因此，聚合物 加工中通常很少发生涡流扩散。
第五章高分子材料混合与制备
体积扩散（对流扩散）
流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位置 向另一个空间位置的运动，两种或多种组分在相互占有 的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。
这种混合一般在正式成型前进行，属无规分布性混合。
第五章高分子材料混合与制备
（2） 液体与液体混合
有两种情况：低粘度体系和高粘度体系。
低粘度体系：参与混合的液体是低粘度的单体、中间 体或非聚合物添加剂，通常发生在单体或预聚体成型 中，以及液体添加剂的预混合。
高粘度体系：参与混合的是高粘度的聚合物熔体，如 两种或多种聚合物的并用（共混）体系、聚合物与液 体添加剂的熔融态混合等。