材料科学概论(5)市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

材料科学概论;概述

高分子合成、结构与性能

经典高分子品种;有机高分子材料：有机高分子材料包含木材、棉花、皮革等天然高分子材料和塑料、合成纤维及合成橡胶等有机聚合物合成材料。它们质地轻、原料丰富、加工方便、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快。塑料、橡胶和合成纤维是有机高分子材料经典代表，另外，还有涂料和黏合剂等。伴随合成、加工技术发展，耐高温、高强度、高模量和含有特定性能和功效高分子材料也应运而生。;一、高分子基本概念

高分子材料是由可称为单体原料小分子经过聚合反应而合成。绝大部分原料单体为有机化合物。在有机化合物中，除碳原子外，其它主要元素为氢、氧、氮等。因为碳原子是4价，所以能够形成为数众多、结构不一样有机化合物，已知有机化合物总数已靠近千万，而且新有机化合物还不停合成出来。;1、高分子链结构：

聚合物：一个大分子往往由许多相同、简单结构单元经过共价键重复连接而成。所以，高分子又称为聚合物。缩写称为结构单元，也可称为重复单元。

链节：许多重复单元连接成线型大分子，类似一条链子，所以有时又将重复单元称为链节。

单体：由形成结构单元小分子组成化合物称为单体，是合成高分子原料。

聚合度：对于聚乙烯一类高分子，结构单元、重复单元是相同，式中（P103）括号表示重复连接，通惯用n代表重复单元个数，又称聚合度。聚合度是衡量高分子大小指标。;2.高分子聚合度及其计算

高分子相对分子质量是重复单元相对分子质量（M0）与聚合度（）（或重复单元数n）乘积，即

比如惯用聚乙烯相对分子质量为5－15万，其重复单元相对分子质量为62.5，由此能够计算得聚合度约为800－。

;3、立体规整度

高分子立体异构：化学组成相同高分子，链结构也相同，但立体构型不一样，即原子或原子团在三维空间由化学键连结排列不一样，这种情况称为高分子立体异构。立体异构体简称立构。

立构分类：可分为两类：一是手性碳原子产生光学异构体，二是分子中双键或环上取代基空间排步不一样几何异构体。

影响：高分子立体规整性对材料性质极为主要，它影响邻近分子聚集方式，从而影响分子间力，从而使材料力学性能不一样。比如聚乙烯，商品聚乙烯是全同立构，它含有良好力学性能，相反，无规立构聚乙烯不能作为工程材料使用。;4、碳链高分子与杂链高分子

碳链高分子：高分子主链由碳原子组成，称为碳链高分子。比如聚乙烯。

杂链高分子：高分子主链上不但含碳，还含有少许其它原子，称为杂链高分子。如聚酰胺类高分子。

杂链高分子个聚合度：以尼龙6,6为例进行说明：式中（P104)重复单元由和两种结构单元组成。这两种结构单元比其单体己二胺和己二酸少几个原子，是聚合过程失水结构。可将两种结构单元总数称为聚合度并记作，也可将重复单元数称为聚合度并记作，这是两种不一样表示方法，显然，;5、共聚物

（1）共聚物定义：两种或两种以上小分子一个接一个地连接成链状或网状结构而形成高分子，称为共聚物。

（2）共聚物分类：共聚物中可能含有各种结构单元，结构单元连接次序和数量可能有各种不一样情况，以二元共聚物为例，把共聚物大分子写成以下形式：（P104)。其中M1为第一个单体结构单元，它连续连接数目为a，M2为第二种单体结构单元，它连续连接数目为b，依据结构单元连接次序和数量，常把共聚物分成以下四种类型。;无规共聚物：a不等于b，a与b均不等于常数，但数目较小。由两种小分子单体进行共聚反应产物普通属于这种类型。

交替共聚物：a等于b且等于1，M1与M2交替排列。是无规共聚物特例。

嵌段共聚物：a不等于b，a与b均不等于常数，但数目很大，共几十到几百甚至几千。相当于一个均聚物分子嵌在另一均聚物大分子之中，但二者相互连接。可经过各种方法制备。

接枝共聚物：大分子主链上a数目很大，b等于0，支链a等于0，b数目很大。即大分子主链上只有M1，支链上只有M2。接枝共聚物是在均聚物大分子主链上接上另一个结构单元主链。

由两种单体小分子共聚，普通只能得到无规或交替共聚物，且以无规共聚物为主。接枝共聚物和嵌段共聚物通常要在聚合中采取一些特定方式。;6、高分子相对分子质量与机械强度

高分子相对分子质量往往是平均值。原因是单体聚合反应随机性使得分子聚合度不一样，所以高分子材料是由大小不一样高分子同系物组成。算出聚合度也是统计平均聚合度。

有各种测定相对分子质量方法，各种方法符合不一样统计数学模型，故测定统计平均值不相等，常见相对分子质量有数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量等。

由高分子相对分子质量高赋予性质特点，主要是使高分子聚合物含有一定机械强度，能够作为结构材料