高分子材料的合成与性质
高分子建筑材料基本知识
2021年7月22日星期四
第九章 高分子建筑材料
用于建筑工程中的有机材料(organic materials)主要 有：木材(timber)、沥青材料(bitumen)、合成高分子材料 (synthetic polymer)。
合成高分子材料包括三大类：塑料(plastic)、橡胶 (rubber)、合成纤维(synthetic fiber)（其中塑料占3/4）。 在塑料、橡胶的基础上衍生出胶粘剂(adhesive)、涂料 (paint)。合成高分子材料的基本成分是合成高分子化合物。 预计到21世纪初，合成高分子材料将占建筑材料用量的25% 以上，主要用于制作建筑材料与制品、对传统建筑材料进行 改性。合成高分子建筑材料，除少数用作结构材料代替钢材 和木材外，绝大多数用作非结构材料及装饰装修材料。
根据受热时的性能，高聚物分为：热塑性 (thermoplastic)、热固性(thermosetting)。热塑性高聚物为 线型、支链型结构，热固性高聚物为体型结构。
第九章 高分子建筑材料
第一节 高分子建筑材料的基本性质 (The basic properties of polymer materials for construction)
（5）隔热性、电绝缘性好：塑料的热导率一般为 0.024~0.81W/(m.K)，是金属的1/1500、混凝土的1/40。 （6）耐热、耐燃、耐老化性差
第九章 高分子建筑材料
第一节 高分子建筑材料的基本性质 (The basic properties of polymer materials for construction) 二、塑料的基本知识(The elementary knowledge of plastics ) 2. 塑料的特性(The characters of plastics) （7）弹性模量（刚度）小（仅为钢材的1/10~1/20） （8）经济性较好：目前塑料的成本较高，但随着高分子工业的发 展，其成本在逐渐下降；而塑料生产的低能耗及优良的使用性能 也会带来良好的综合效益。
有机硅高分子的结构与性能_2
有机硅高分子的结构与性能
• 力学性能 • 聚硅氧烷的分子间弱的作用力，力学性能比较
差，在一定程度上限制了其应用范围大多数商用 的聚硅氧烷通常含有百分之四十到百分之五十的 二氧化硅补强填料。采用适当补强可使橡胶硫化 胶的强度达到10mpa，相对伸长百分之百到百分 之四百。这主要是由于补强后的硅橡胶存在着交 联。在硅原子上引入占有较大空间的取代基也能 产生具有较高柔韧性的漆膜。因此在结构相似的 情况下甲基苯基硅树脂比相应的甲基硅树脂软些。
氧化，生成甲醛，甲酸，二氧化碳和水，质量减少，同时 黏度上升，逐渐成为凝胶。硅橡胶的耐臭氧性和耐热性也 优于其他橡胶。长期暴露在室外和臭氧浓度很高的环境中， 也不会发生龟裂和黏性蠕变。用有机树脂改性的硅树脂， 其耐候性并不随共聚物中有机树脂含量的增高而成比例降 低。因此即使含有百分之五十有机树脂改性的硅树脂，仍 然具有突出的耐候性。例如在醇酸树脂中只要加入百分之 十的有些类型的硅树脂，就能显著提高产品的耐候性。在 甲基硅油中加入抗氧剂可显著延长硅油的寿命，通常所用 的抗氧剂有；有机钛等。
有机硅高分子的结构与性能
• 生理惰性
• 从生理学的观点来看，聚硅氧烷类聚合物 是惰性气体，他们十分耐生物老化，与动物 机体无排异反应，具有较好的抗凝血性能。 硅橡胶无毒，无味，对人体无不良影 响，与机体组织反应轻微，具有优良生理 惰性和老化性，可用作医用材料。
有机硅高分子结构与性能
• 低表面张力和低表面能
合物，它们兼有有机聚合物和无机聚合 物 的特性。因此在性能上有许多独特之处，具 有耐高低温，耐气候老化，电气绝缘， 耐臭氧，憎水，难燃，生理惰性等许多优 异性能。这些卓越性能是其他高分子材料 所不及的。
有机硅高分子的结构与性能
• 硅氧烷链分子结构
《高分子化学》PPT课件
纤维增强可以显著提高高分子材料的拉伸强度、弯曲强度 、冲击强度等力学性能，同时还可以改善材料的耐塑料、复合材料等领域，如 玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP） 等。
加工成型技术
加工成型方法
高分子材料的加工成型方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。这些方 法各有特点，适用于不同形状和尺寸的高分子制品的生产。
高分子催化剂
高分子催化剂在石油化工、有机合成 等领域具有催化效率高、选择性好等 优点。
生物医用高分子材料
生物医用高分子材料如人工器官、药 物载体、生物传感器等在医疗卫生领 域具有广泛应用前景。
发展趋势
向高性能、高功能化、智能化方向发 展，同时注重环保和可持续发展。
06
实验部分：高分子化学实验操作与注意事 项
汽车工业
轮胎、密封件、减震件等是汽车橡胶制品的 主要应用领域。
医疗卫生
医用手套、输液管、医用胶布等橡胶制品在 医疗卫生领域具有广泛应用。
日常生活
橡胶鞋、橡胶管、橡胶带等橡胶制品在日常 生活中随处可见。
发展趋势
向高性能、高耐磨、环保型橡胶方向发展， 如绿色轮胎、热塑性弹性体等。
纤维领域应用及发展趋势
发展历程
从天然高分子到合成高分子，经 历了漫长的岁月，随着科技的进 步，高分子化学得到了迅速的发 展。
高分子化合物分类与特点
分类
根据来源可分为天然高分子和合成高 分子；根据性能可分为塑料、橡胶、 纤维等。
特点
高分子化合物具有相对分子质量大、 分子链长、多分散性、物理和化学性 质独特等特点。
高分子化学研究意义
《高分子化学》PPT 课件
目录
• 高分子化学概述 • 高分子化合物合成方法 • 高分子化合物结构与性能 • 高分子材料改性与加工技术 • 高分子材料应用领域及发展趋势 • 实验部分：高分子化学实验操作与注意事
高分子材料制备方法
高分子材料制备方法
高分子材料制备方法有很多种，以下是常见的几种方法：
1. 添加聚合法：通过将单体加入反应体系中，在适当的温度和反应条件下进行聚合反应，来制备高分子材料。
常见的添加聚合法有自由基聚合法、阴离子聚合法、阳离子聚合法、共聚法等。
2. 缩聚法：通过合成可溶性低聚物和聚合物，然后通过化学反应或物理处理将其聚合成高分子材料。
常见的缩聚法有聚酯缩聚法、聚酰胺缩聚法、聚酰胺缩聚法等。
3. 乳液聚合法：将单体与表面活性剂、乳化剂等混合形成乳液，并通过反应引发剂或共聚催化剂进行聚合反应，得到乳液聚合物。
乳液聚合法具有操作简便、能够得到高纯度、高分子量聚合物等优点。
4. 溶液聚合法：将单体溶解在溶剂中，添加引发剂或催化剂，然后通过聚合反应得到高分子溶液。
常见的溶液聚合法有溶液聚合法、聚合溶胶-凝胶法等。
5. 辐射聚合法：通过辐射源（如光、电子束、离子束等）照射单体或预聚合体，使其发生聚合反应。
辐射聚合法具有反应速度快、操作简单等优点。
6. 其他方法：还有一些其他制备方法，如发泡法、交联法、剪切聚合法、纺丝
法等。
需要根据具体的高分子材料的性质和用途来选择适合的制备方法。
高分子科学导论天然高分子材料课件
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
高中学习课件：高分子材料
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(2)常见的合成纤维 ①聚酯纤维——涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)，制备原理：
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②聚酰胺纤维——锦纶66、尼龙66，制备原理：
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3．合成橡胶 (1)橡胶的分类 橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶的主要成分是 __顺__式__聚__异__戊__二__烯____。 (2)顺丁橡胶 以1，3-丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为 主的聚合物，制备原理：
聚合反应条件
左右，使用引发剂
100 ℃、使用催化剂
高分子链的结构 含有较多支链(支链型结构) 支链较少(线型结构)
相对分子质量
较低
较高
密度/(g·cm－3) 软化温度/℃
较低(0.91～0.93) 较低(105～120)
较高(0.94～0.97) 较高(120～140)
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②酚醛树脂
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2．合成纤维 (1)纤维的分类
接，构成一条很长的卷曲状态的 共价键交联起来，形成三维空
“链”
间网状结构
溶解性
能缓慢溶解于适当溶剂
不溶于一般溶剂，但往往有一 定程度的胀大
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线型高分子
网状高分子
性能
具有热塑性，无固定熔点
具有热固性，受热不能软化或 熔融
强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘
特性
强度大、绝缘性好，有可塑性
性好
常见 物质
聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶
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解析：A.生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等都属于功能高分 子材料，选项A正确； B.高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等，选项B 正确； C.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅属于传统无机非金属材料， 选项C不正确； D.在淀粉、纤维素的主链上再接入带有强亲水基团的支链，可提高它们的 吸水能力，选项D正确。
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。
高分子材料加工原理
高分子材料加工原理一、高分子材料加工原理：1．高分子材料的加工性质：1）、高分子材料的加工性：高分子具有一些特有的加工性质，如良好的可塑性，可挤压性，可纺性和可延性。
正是这些加工性质为高分子材料提供了适于多种多样加工技术的可能性，也是高分子能得到广泛应用的重要原因。
高分子通常可以分为线型高分子和体型高分子，但体型高分子也是由线型高分子或某些低分子物质与分子量较低的高分子通过化学反应而得到的。
线型高分子的分子具有长链结构，在其聚集体中它们总是彼此贯穿、重迭和缠结在一起。
在高分子中，由于长链分子内和分子间强大吸引力的作用，使高分子表现出各种力学性质。
高分子在加工过程所表现的许多性质和行为都与高分子的长链结构和缠结以及聚集态所处的力学状态有关。
根据高分子所表现的力学性质和分子热运动特征，可将其划分为玻璃态、高弹态和粘流态，通常称这些状态为聚集态。
高分子的分子结构、高分子体系的组成、所受应力和环境温度等是影响聚集态转变的主要因素，在高分子及其组成一定时，聚集态的转变主要与温度有关。
不同聚集态的高分子，由于主价健与次价健共同作用构成的内聚能不同而表现出一系列独特的性质，这些性能在很大程度上决定了高分子材料对加工技术的适应性，并使高分子在加工过程表现出不同的行为。
高分子在加工过程中都要经历聚集态转变，了解这些转变的本质和规律就能选择适当的加工方法和确定合理的加工工艺，在保持高分子原有性能的条件下，能以最少的能量消耗，高效率地制备良好的产品。
玻璃态高分子不宜进行引起大变形的加工，表现为坚硬的固体，但可通过车、铣、削、刨等进行加工。
在玻璃化温度Tg以下的某一温度，材料受力容易发生断裂破坏，这一温度称为脆化温度，它是材料使用的下限温度。
在Tg以上的高弹态，高分子的模量减少很多，形变能力显著加大。
在Tg－Tf温度区靠近Tf，由于高分子的粘性很大，可进行某些材料的真空成型、压力成型、压延和弯曲成型等。
把制品温度迅速冷却到Tg以下温度是这类加工过程的关键。
高分子聚合材料
高分子聚合材料高分子聚合材料是一类由大分子化合物构成的材料，分子量通常较大。
它们是由许多重复单元组成的聚合物，通过化学反应合成而得。
高分子聚合材料在工业和日常生活中得到广泛应用，其优点包括良好的物理性质、化学稳定性、耐热性以及可塑性等。
高分子聚合材料有许多种类，其中最常见的包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
聚乙烯是一种热塑性聚合材料，具有良好的化学稳定性和隔热性，广泛用于塑料制品、电缆绝缘材料等领域。
聚丙烯具有较高的软化温度和抗冲击性，被广泛用于汽车零部件、电器外壳等领域。
聚氯乙烯是一种重要的热塑性聚合材料，具有良好的电绝缘性能和耐化学腐蚀性，广泛用于建筑、医疗、电子等行业。
聚苯乙烯是一种无色透明的塑料，常用于食品包装、玩具制造等领域。
高分子聚合材料具有许多优点，首先是良好的物理性质。
高分子聚合材料通常具有较低的密度和较高的强度，使得它们既轻便又坚固。
其次，高分子聚合材料具有良好的化学稳定性，对大多数化学品具有较好的抵抗能力，不易受到腐蚀和氧化。
此外，高分子聚合材料还具有良好的耐热性，可以在高温下保持稳定性。
最后，高分子聚合材料具有良好的可塑性，可以通过加工方法如注塑、挤出等进行加工成各种形状，满足不同需求。
高分子聚合材料的应用广泛。
首先，在日常生活中，高分子聚合材料被广泛应用于塑料制品、纤维和橡胶制品等方面。
塑料制品如桶、衣架、水杯等，纤维制品如衣服、被子等，橡胶制品如胶鞋、胶管等都是由高分子聚合材料制成的。
其次，在工业领域中，高分子聚合材料也发挥着重要作用。
例如，汽车零部件、电子器件、建筑材料等都使用了高分子聚合材料。
此外，医疗领域也广泛使用高分子聚合材料，如医用手套、输液管等。
总之，高分子聚合材料是一类由大分子化合物构成的材料，具有良好的物理性质、化学稳定性、耐热性和可塑性。
它们在工业和日常生活中广泛应用，为我们的生活提供了方便和便利。
随着科技的发展，高分子聚合材料将继续创新和发展，为我们的生活带来更多的惊喜。
各类功能高分子合成以及应用介绍
10.1.1 功能高分子分类
（1） 具有分离功能的高分子 （2） 高分子试剂 （3） 高分子催化剂
（4） 医用高分子和高分子药物
（5） 其他
10.1.2 功能高分子的合成方法
（1） 功能单体聚合或缩聚反应
离子交换膜的应用
电渗析
离子选择电极
人工肾
10.6.2高分子反渗透膜、超滤膜
目前反渗透膜、超滤膜在许多领域都得到了应用。
海水淡化
血液透析
超滤设备
电镀废液处理设备
10.7 生物医用功能高分子
10.7.1 生物医用功能高分子
1.高分子医用材料的要求和种类 作为医用材料特别是在体内使用的材料应具备许多特 性，由这两方面来考虑： （1）材料对人体的影响 材料应该是无毒，不致癌，不引起 过敏反应，不破坏邻近组织，抗凝 血，不引进血栓，不引起蛋白质和 酶分解等。 （2）人体对材料的影响 耐磨耗，不产生力学性老化，表面状态和形态 要稳定，无化学变质或分解，不吸附或沉淀物 出现等。
醇（PVA）。
分子式
聚乙烯醇
（2）配位原子为氮的高分子螯合剂
配位原子为氮的螯合剂主要有胺、肟、席夫碱、羟肟酸等。 含有席夫碱结构的高分子螯合物：具有良好的热稳定性、 耐温材料。 （3）配位原子为磷、硫、砷、硒的高分子螯合剂
这类螯合剂对不同的金属有不同的螯合能力，可以合成各
种功能的新型功能树脂。 （4）具有冠醚结构的大分子配位树脂 冠醚能够与钠、钾等碱金属配合，引入聚合物的主链或侧 链中，具有分离碱金属离子的特性。
医用材料要解决血液相容问题的途径： 1.解决材料表面的光滑性 2.材料表面带负电荷 3.调节材料表面的亲水性的疏水性的比例 4.接枝肝素 5.选择具有抗凝血作用的微相分离材料 6.伪内膜化
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高分子材料的合成与性质
高分子材料是一类由大量重复单元组成的材料，具有较高的分子量和较高的强度、硬度、耐磨性等特点。
它们广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维等。
本文将探讨高分子材料的合成方法以及其性质。
一、高分子材料的合成方法
1. 缩聚反应
缩聚反应是高分子材料合成的常用方法之一。
它通过将小分子单体进行聚合反应，形成长链高分子。
例如，聚乙烯是由乙烯单体通过缩聚反应合成的。
在缩聚反应中，需要使用催化剂来促进反应的进行。
2. 聚合反应
聚合反应是另一种常见的高分子材料合成方法。
与缩聚反应不同，聚合反应是将单体分子中的双键开裂，使其与其他单体分子发生共价键连接。
例如，聚丙烯是通过丙烯单体的聚合反应合成的。
3. 共聚反应
共聚反应是指两种或多种不同的单体分子在反应中同时参与聚合。
这种反应可以产生具有不同单体结构的高分子材料，从而赋予其特殊的性质。
例如，苯乙烯与丙烯酸酯的共聚反应可以得到具有优异耐候性的聚苯乙烯。
二、高分子材料的性质
1. 物理性质
高分子材料的物理性质主要包括密度、熔点、玻璃化转变温度等。
由于高分子材料通常具有较高的分子量，因此其密度较低。
同时，高分子材料的熔点和玻璃化转变温度也较高，使其具有较好的热稳定性。
2. 机械性能
高分子材料的机械性能是其最重要的性能之一。
高分子材料通常具有较高的强
度和硬度，使其具有良好的抗拉伸、抗压缩等机械性能。
此外，高分子材料还具有较好的耐磨性和耐冲击性。
3. 热性能
高分子材料的热性能主要包括热稳定性和热膨胀性。
高分子材料通常具有较好
的热稳定性，能够在高温环境下保持其结构和性能的稳定。
然而，高分子材料的热膨胀性较大，容易受到热胀冷缩的影响。
4. 化学性质
高分子材料的化学性质主要包括溶解性、耐腐蚀性等。
高分子材料通常具有较
好的溶解性，可以在适当的溶剂中溶解或胶化。
然而，高分子材料的耐腐蚀性较差，容易受到酸、碱等化学物质的侵蚀。
三、高分子材料的应用
高分子材料在各个领域都有广泛的应用。
在塑料领域，高分子材料被用于制造
各种塑料制品，如塑料袋、塑料瓶等。
在橡胶领域，高分子材料被用于制造橡胶制品，如轮胎、密封件等。
在纤维领域，高分子材料被用于制造纤维制品，如衣物、绳索等。
此外，高分子材料还在医药、电子、环境保护等领域有着重要的应用。
例如，
高分子材料可以用于制造药物缓释系统，实现药物的定时释放。
在电子领域，高分子材料可以用于制造电子元件，如有机发光二极管等。
在环境保护领域，高分子材料可以用于制造环保材料，如可降解塑料等。
总结
高分子材料的合成与性质是一个复杂而广泛的领域。
通过缩聚反应、聚合反应
和共聚反应等方法，可以合成出具有不同结构和性质的高分子材料。
这些材料具有较低的密度、较高的强度和硬度，以及良好的热稳定性和化学稳定性。
它们在塑料、橡胶、纤维等领域有着广泛的应用，同时也在医药、电子、环境保护等领域发挥着重要作用。
高分子材料的研究和应用将为人类的生活和科技进步提供更多的可能性。