高分子材料简介
1.1 高分子基本概念
单 体: 能够进行聚合反应,并转化成高分子基本结构 组成单元的小分子。
小分子 单体
聚合反应
Polymerization Monomer
高分子
1.1 高分子基本概念
重复结构单元
重复组成高分子的分子结构的最小结构单元。
如聚丙烯,单体是:CH2=CH-CH3
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
项目
热塑性塑料
热固性塑料
加工特性
受热软化、熔融、 塑制成一定形状, 冷却后固化定型
重复加工性 溶剂中情况
再次受热,仍可软 化、熔融,反复多 次加工
可溶
未成型前受热软化,熔融 可塑制成一定形状,在热 和固化剂作用下,一次硬 化定型
受热不熔融,达到一定温 度分解破坏,不能反复加 工
不溶
化学结构 线性高分子
碳链高分子:主链(链原子)完全由C原子组成。 杂链高分子:主链原子除C外,还含S,O,N等杂原子。 元素有机高分子:主链由Si,B,Al高分子
聚乙烯
HHHHHH
C C C C C C 聚丙烯
HHHHHH
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
橡胶是有机高分子弹性化 合物。在很宽的温度(- 50~150℃)范围内具有 优异的弹性,所以又称为 高弹体。
能把各种材料紧 密地结合在一起 的物质。
生物医学材料的要求
医疗功能,就必须强调安全性。外用医疗材料与肌体接触 时间短,要求稍低,而与血液直接接触或植入体内材料则 要求较高,即要有良好的生物相容性。
杂链高分子
聚乙二醇
HH HH HH
CCOCCOCCO 尼龙—6
HH HH HH
HHHHHHO NCCCCCC
HHHHH
元素有机高分子
聚二甲基硅氧烷
CH3 CH3 CH3 Si O Si Si O CH3 CH3 CH3
高分子分类
按性能和用途分类
涂布在物体表面 而形成具有保护 和装饰作用膜层 的材料。
Polymer Materials 高分子材料
认识高分子与高分子材料
高分子无处不在!
现实生活中的高分子材料
现实生活中的高分子材料
现实生活中的高分子材料
现实生活中的高分子材料
现实生活中的高分子材料
现实生活中的高分子材料
现实生活中的高分子材料
现实生活中的高分子材料
白色污染
至今高分子科学诺贝尔奖获得者
( CH2CH)n CH3
1.1 高分子基本概念
单 体 单 元 Monomer(ic) Unit
聚合物分子结构中由单个单体分子生成的最大的结构单元。
聚 合 度 Degree of Polymerization,DP
每个聚合物分子所含单体单元的数目。
聚合物
单体
单体单元
聚合度
聚对苯二甲酸乙二酯, O
涤纶,PET
塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料、功能高分子
在常温下具有固定的形状和 强度,在高温下具有可塑性 的高分子化合物。在外力的 作用下,可以产生形变,加 工成任何所需的形状。
纤维是指长度比其直径 大很多倍(大于1000/1), 并具有一定柔韧性的纤 细物质。
具有特定的功能 作用,可作功能 材料使用的高分 子化合物。
O C O2 C 2 O HH
1.2 高分子材料的结构特点
由很多结构单元组成,单元间以共价键连接 主链有内旋转自由度 单元间、链之间范德华力作用明显 可交联,交联对力学性能影响大 聚集态分结晶态和非晶态,结晶不完整 高分子材料常是多种填料、助剂和色料的混合
物,织态结构复杂
1.3 小知识
所有医用材料应满足如下基本要求: (1)聚合物纯度高;(2)化学性能不活泼;(3)无毒,
不引起肿瘤或过敏反应,没有异物反应;(4)稳定的物理 化学性能和良好的力学性能;(5)优良的生物相容性(6) 能经受必要的消毒处理;(7)易加工成必须的复杂形状; (8)良好的生物降解性
塑料
塑料的分类 按加工——热塑性塑料和热固性塑料
C
HO
O
O
(C
COC 2CH 2H O)n
O
C HO
O
C + HO2C2 H OH OH
O
O
C
C
OC 2CH 2H O
O COC 2CH 2H OH
O C
O COC 2CH 2H O
2n n
1.1 高分子基本概念
末 端 基 团 End Groups
高分子链的末端结构单元。
O
涤纶: HC O
O
O
C O2 C 2 O H C
商品名 AND 俗称
尼龙 特氟隆 涤纶 腈纶 有机玻璃 电木 电玉
聚酰胺 聚四氟乙烯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚丙烯腈 聚甲基丙烯酸甲酯 酚醛树脂 脲醛树脂
1.4 高分子的分类
来源
主链元素 (链原子)
组成
天然高分子:自然界天然存在的高分子。 半天然高分子:经化学改性后的天然高分子。 合成高分子:由单体聚合人工合成的高分子。
de Gennes(法国):软物质、液晶(1991年)。 H. Shirakawa白川英树(日本), Alan G.
MacDiarmid (美国), Alan J. Heeger (美国) :对导 电聚合物的发现和发展(2000年)。
1.1 高分子基本概念
高 分 子 Polymer , Macromolecule
也叫聚合物或大分子。主链由1共价键结合,具有2高的 分子量,其结构必须是由3多个重复单元所组成,并且这 些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子(单体) 衍生而来。概括的说,高分子是由许多相同的重复单元 通过化学键连接而成的大分子。
C2-H CC H 2-H CC H2-H CH Cl Cl Cl
聚氯乙烯
H. Staudinger (德国) : 把“高分子”这个概念 引进科学领域,并确立了高分子溶液的粘度与分 子量之间的关系(1953年)
K.Ziegler(德国), G.Natta (意大利) : 乙烯、 丙烯配位聚合(1963年)
P. J. Flory (美国): 聚合反应原理、高分子物理性 质与结构的关系(1974年)。
由线性分子变为体形分子
举例
PE、PP、PVC、ABS PF、UF、MF、EP
用途
通用塑料
产量大、价格较低、力学性能一般,主要作 非结构材料使用的塑料。 如PVC、PE、PP、PS等
工程塑料
一般指可作为结构材料使用,能经受较宽的温度变 化范围和较苛刻的环境条件,具有优异的力学性能、 耐热、耐磨性能和良好的尺寸稳定性的塑料。 主要品种有PA、PET、PC、ABS、PTFE等