《工程化学》课程教学资源_第5章 化学与材料科学（2）

山东理工大客5.3高分子化合物材料SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY5.3.1高分子化合物概述5.3.1.1高分子化合物的基本概念→CH2-CH,nnCH2=CH2单体链节聚合度

1 5.3 高分子化合物材料 nCH2=CH2 CH2 CH2 n 单体 链节 聚合度 5.3.1 高分子化合物概述 5.3.1.1 高分子化合物的基本概念

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY高分子化合物的结构特点高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成；{CH2-CH2In 中 :钻2如聚乙烯(或链节)（A）一CH,一CH，一叫聚乙烯的结构单元（B）n表示每个高分子化合物中链节的重复次数，叫聚合度；n越大，相对分子质量越大：（C）合成小分子的物质叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体

2 高分子化合物的结构特点 高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元 重复连接而成； 如聚乙烯 中： （A）－CH2－CH2－叫聚乙烯的结构单元（或链节）； （B）n表示每个高分子化合物中链节的重复次数，叫聚合度； n越大，相对分子质量越大； （C）合成小分子的物质叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。 [CH2 CH2 ]n

山东理工大客SHANDONG UNIVERSITYOFTECHNOLOGY这些高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被称为聚合物。例如，聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物聚乙烯分子模型

3 这些高分子化合物大部分是由小分子聚合而成 的，所以也常被称为聚合物。 例如，聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合 而成的高分子化合物。 聚乙烯分子模型

山东理工大客5.3.1.2高分子化合物的命名SHANDONG UNIVERSITYOFTECHNOLOGY（1）习惯命名法“树脂”在单体名前加“聚”或在单体名称后加（2）商品名称命名法如：聚酰胺的商品名称是尼龙，尼龙-66表示聚已二酰已二胺。（3）系统命名法把高分子化合物的链节按有机化合物系统命名法命名，再在其前面加“聚”字

4 （1）习惯命名法 在单体名前加 “聚”或在单体名称后加“树脂”。 （2）商品名称命名法 如：聚酰胺的商品名称是尼龙，尼龙-66表示聚已二酰 已二胺。 （3）系统命名法 把高分子化合物的链节按有机化合物系统命名法命名， 再在其前面加“聚”字。 5.3.1.2 高分子化合物的命名

山东理工大客5.3.1.3高分子化合物的合成SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY由低分子化合物经过聚合形成高分子化合物的化学反应称为聚合反应．聚合反应可分为加聚反应和缩聚反应。（1）加聚反应由一种或多种单体经过加成反应相互结合生成高分子化合物的反应称为加聚反应。(2)丝缩聚反应由两个或两个以上官能团的单体相互缩合形成高分子化合物，同时析出某些由低分子化合物（如水、醇、氨等）的反应称为缩聚反应

5 由低分子化合物经过聚合形成高分子化合物的化学 反应称为聚合反应．聚合反应可分为加聚反应和缩聚反应。 （1）加聚反应 由一种或多种单体经过加成反应相互结合生成高分 子化合物的反应称为加聚反应。 （2）缩聚反应 由两个或两个以上官能团的单体相互缩合形成高分 子化合物，同时析出某些由低分子化合物（如水、 醇、 氨等）的反应称为缩聚反应。 5.3.1.3 高分子化合物的合成

山东理工大客5.3.1.4高分子化合物的分类SHANDONG UNIVERSITYOFTECHNOLOGY1) 按分子主链结构分类按分子主链结构，高分子化合物可分为碳链，杂链，元素有机，芳、杂环等四大类。(2)3按聚合反应类型分类按聚合反应类型，可将聚合产物分为加成聚合物（加聚物）和缩合聚合物（缩聚物）(3)按高分子材料的使用性能分类按高分子材料的使用性能，可分为塑料、橡胶和纤维

6 （1）按分子主链结构分类 按分子主链结构，高分子化合物可分为碳链，杂链， 元素有机，芳、杂环等四大类。 （2）按聚合反应类型分类 按聚合反应类型，可将聚合产物分为加成聚合物 （加聚物）和缩合聚合物（缩聚物）。 （3）按高分子材料的使用性能分类 按高分子材料的使用性能，可分为塑料、橡胶和纤 维。 5.3.1.4 高分子化合物的分类

山东理工大客5.3.2高分子化合物的结构和性能SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY5.3.2.1高分子化合物的结构（1）分子的结构与形态根据分子链的形态不同，分为线型高分子和体型高分子，一个分子链会有许多个分子空间形态。（2）高分子链的聚集态结构固态高分子化合物按其结构形态分为晶态和非晶态两种

7 5.3.2 高分子化合物的结构和性能 5.3.2.1 高分子化合物的结构 （1）分子的结构与形态 根据分子链的形态不同，分为线型高分子和体型高分子。 一个分子链会有许多个分子空间形态。 （2）高分子链的聚集态结构 固态高分子化合物按其结构形态分为晶态和非晶态两种

山东理工大客5.3.2.2高分子化合物的三种物理状态SHANDONGUNIVERSITY OFTECHNOLOGY黏流态英线高弹态理玻璃态TgTr温度高分子化合物的形变与温度的关系

8 5.3.2.2 高分子化合物的三种物理状态 玻璃态 黏流态 高弹态 Tg Tf 温度 高分子化合物的形变与温度的关系

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(1）玻璃态分子的形态和相对位置被固定住，当加外力时形变很小，链段只作瞬时的微小申缩和转向，当外力去除后，形变立即恢复，此时，高分子化合物象玻璃一样坚硬，故称玻璃态。常温下塑料就是玻璃态。Tg较高。理工(2)高弹态热运动能量增加，虽然整个分子链还不能运动，但链段可以自由转动，能产生较大形变，外力去除后，恢复原状，表现出很高弹性，称高弹态。Tg较低。(3）黏流态当温度上升到适当范围，整个分子链都能运动，高分子化合物就能成为流动的黏流状液体

9 (1)玻璃态 分子的形态和相对位置被固定住,当加外力时形变很小,链段只作 瞬时的微小申缩和转向,当外力去除后,形变立即恢复,此时,高分子 化合物象玻璃一样坚硬,故称玻璃态。常温下塑料就是玻璃态。Tg较 高。 （2）高弹态 热运动能量增加，虽然整个分子链还不能运动，但链段可以自由 转动，能产生较大形变，外力去除后，恢复原状，表现出很高弹性， 称高弹态。 Tg较低。 （3）黏流态 当温度上升到适当范围，整个分子链都能运动，高分子化合物就 能成为流动的黏流状液体

山东理工大客5.3.2.3高分子化合物的性能SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(1)弹性和塑性线型高分子化合物分子链呈卷曲状态，具有柔顺性。当受外力拉伸时，分子链由卷曲状态变成伸展状态，外力除去后，分子链又恢复原状，表现出弹性。线型高分子化合物都表现出不同程度的弹性。橡胶具有较好的弹性。体型高分子化合物的弹性一般很差。理工（2）力学性能高分子化合物的力学性能（例如抗压、抗拉、抗冲击、抗弯等）的衡量指标是机械强度、刚性和抗冲击强度等。高分子化合物的力学性能主要取决于影响分子链之间作用力的因素（3）电绝缘性能对于直流电，绝大多数高分子化合物都具有良好的电绝缘性能，但是有些分子链节具有不对称极性基团或极性链节（例如聚氯乙烯）的高分子化合物，在交流电场中，极性基团或极性链节会随交变电场方向作周期性移动，具有一定的导电性

10 （1）弹性和塑性 线型高分子化合物分子链呈卷曲状态，具有柔顺性。当受外力拉伸时， 分子链由卷曲状态变成伸展状态，外力除去后，分子链又恢复原状，表现 出弹性。线型高分子化合物都表现出不同程度的弹性。橡胶具有较好的弹 性 。体型高分子化合物的弹性一般很差。 （2）力学性能 高分子化合物的力学性能（例如抗压、抗拉、抗冲击、抗弯等）的衡 量指标是机械强度、刚性和抗冲击强度等。高分子化合物的力学性能主要 取决于影响分子链之间作用力的因素。 （3）电绝缘性能 对于直流电，绝大多数高分子化合物都具有良好的电绝缘性能，但是， 有些分子链节具有不对称极性基团或极性链节（例如聚氯乙烯）的高分子 化合物，在交流电场中，极性基团或极性链节会随交变电场方向作周期性 移动，具有一定的导电性。 5.3.2.3 高分子化合物的性能