[农学]高分子化学第一章3.ppt

1.2 聚合物的结构 1.2 聚合物的结构 主链结构的影响 为什么工程塑料高机械性能，热、化学稳定性高。可代替金属、陶瓷和玻璃等应用。 POM（聚甲醛），聚酰胺（尼龙6, 尼龙-6,6）； 聚酯（PET, PBT），PPO，PC, PI, PS, PPS。 线型高分子具有热塑性。如聚乙烯塑料受热到一定温度时开始软化，直到熔化成流动的液体，冷却后又变成固体，加热后又熔化。根据线型高分子的这一性质制成的高分子材料具有良好的可塑性，能制成薄膜、拉成丝或压制成所需的各种形状。 有些线型分子一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热固性，例如酚醛树脂等。 1.3 聚合物的性能与应用 聚合物的热性能 聚合物的燃烧性能 聚合物的透气性能 聚合物渗透性能 1.3 聚合物的性能与应用 2. 力学性能：拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、硬度 弹性模量 ：代表物质的刚性，对变形的阻力， 以起始应力除以相对伸长率表示， 即应力－应变曲线的起始斜率。 抗张强度 ：使试样破坏的应力,单位N/cm2 断裂伸长率 ：最终试样断裂时的伸长率（％） 应 变 应 力 单晶纤维 玻璃态聚合物 半结晶聚合物 橡胶 平均相对分子质量（或平均聚合度）的增大， 有利于增加分子链间的作用力，可使拉伸强度与冲击强度等有所提高。 强度：天然橡胶（M r=20万） 丁苯橡胶（ M r =4~5万） (2) 极性取代基或链间能形成氢键时，能增加分子链之间的作用力而提高其强度。 拉伸强度: 聚氯乙烯(含极性基团-Cl) 聚乙烯 (3) 适度交联有利于增加分子链之间的作用力。 (4) 在结晶区内分子链排列紧密有序，可使分子链之间的作用力增大，机械强度也随之增高。 (5) 主链含苯环或侧链引入芳环、杂环取代基等的高聚物，其强度和刚性比含脂肪族主链的高聚物的要高。 如聚乙烯交联后，冲击强度可提高3~4倍。 机械强度: 高结晶聚乙烯 低结晶聚乙烯 强度： 芳香尼龙(如芳纶-1313) 普通尼龙 高分子化合物通常以共价键结合，一般不存在自由电子和离子，因此高聚物通常是很好的绝缘体，可作为绝缘材料。 高聚物的极性越小，其绝缘性越好。 非极性高聚物 分子链节结构对称的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯等。 极性高聚物 分子链节结构不对称的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺等。 例：试比较下列高聚物的电绝缘性： 聚四氟乙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 3．电绝缘性和抗静电性 电绝缘材料的高聚物可分为： （1）链节结构对称且无极性基团的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯，对直流电和交流电都绝缘，可用作高频电绝缘材料。 （2）无极性基团，但链节结构不对称的高聚物，如聚苯乙烯，天然橡胶等，可用做中频电绝缘材料。 （3）链节结构不对称且有极性基团的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺，酚醛树指等，可用做低频或中频电绝缘材料。 分子的极性可用相对介电常数ε衡量，通常非极性高聚物的ε≈2，弱极性或中等极性高聚物的ε＝2~4，强极性高聚物的ε4。 5.0 ~ 6.5 酚醛树脂 2.45~3.10 聚苯乙烯 4.0 尼龙—66 2.30~2.35 高密度聚乙烯 2.75~4.20 硅树脂 2.25~2.35 低密度聚乙烯 3.3~3.9 聚甲基丙烯酸甲酯 2.2 聚丙烯 3.2~3.6 聚氯乙烯 2.0 聚四氟乙烯 ε 高聚物 ε 高聚物 表7.2 常见高聚物的相对介电常数 静电现象 两种电性不同的物体相互接触或磨擦时，会有电子的转移而使一物种体带正电荷，另一种物体带负电荷的现象。 静电现象具有两面性，它应用于静电印刷、油漆喷涂和静电分离等。但静电往往是有害的，例如腈纶纤维起毛球、吸灰尘；粉料在干燥运转中会结块等。 常用的抗静电剂是一些表面活性剂，其主要作用是提高高聚物表面的电导性，使之迅速放电，防止电荷积累。 另外，在高聚物中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等也同样起到抗静电的作用。 高聚物溶解的两个阶段： 溶胀 溶剂分子渗入高聚物内部，使高分子链间产生松动，并通过溶剂化使高聚物膨胀成凝胶状。 溶解 高分子链从凝胶表面分散进入溶剂中，溶解形成均一的溶液。 （1）溶解性 一般线型（包括带支链）的高聚物，在适当的溶剂中常可以溶解。如聚苯乙烯（彩色玩具）可溶于苯或甲苯，有机玻璃（绘图直尺）可溶于氯仿或丙酮。 但体型高聚时，通常只发生溶胀而不能溶解。 4．溶解性和保水性 溶剂选择的原则是“相似相溶” ，极性大的高聚物选用极性大的溶剂；极性小的高聚物