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高分子化学第二章课件精品课件_图文

第一章高分子化学的基本概念

(1)高分子化学作为一门重要的科学领域，研究的是高分子化合物的组成、结构、性质及其变化规律。高分子化合物是由大量重复单元通过共价键连接而成的大分子物质，其分子量通常在10000以上。高分子化学的研究涉及从单体到聚合物的整个合成过程，包括聚合反应机理、聚合动力学、聚合物的结构和性能等。例如，聚乙烯（PE）作为一种广泛使用的高分子材料，其分子量通常在10000到1000000之间，由乙烯单体通过加成聚合反应形成。

(2)高分子化学的基本概念包括高分子化合物的分类、链结构和立体结构等。高分子化合物按来源可分为天然高分子和合成高分子；按化学结构可分为线型、支链和交联型高分子。链结构方面，高分子的链节是构成聚合物链的基本单元，链节的结构和排列方式决定了聚合物的性质。立体结构则涉及高分子链的构象，包括无规构象、顺式构象和反式构象等。例如，聚丙烯（PP）的立体结构为无规构象，这使得它具有较好的力学性能和耐热性。

(3)高分子化学的研究对于新材料的发展和应用具有重要意义。随着科学技术的进步，新型高分子材料不断涌现，如纳米复合材料、智能高分子材料等。纳米复合材料是将纳米粒子与高分子材料复合，具有优异的力学性能和耐腐蚀性，广泛应用于航空航天、电子信息等领域。智能高分子材料则能够对外界刺激如温度、光、湿度等产生响应，具有广阔的应用前景。例如，一种基于聚(N-异丙基丙烯酰胺)的智能水凝胶，在温度变化时能够实现体积的收缩和膨胀，可用于制作智能传感器和药物释放系统。

第二章高分子的合成方法

(1)高分子合成方法主要包括加成聚合、缩聚反应和开环聚合等。加成聚合是指单体分子通过链增长的方式形成聚合物，如乙烯通过自由基聚合反应形成聚乙烯。这种聚合方法具有反应速度快、产率高、聚合物分子量分布窄等优点。例如，工业上生产聚乙烯通常采用Ziegler-Natta催化剂，其聚合活性高，聚合物的分子量可达数百万。

(2)缩聚反应是指两个或多个分子在反应过程中失去小分子（如水、醇、酸等）而形成高分子的反应。常见的缩聚反应有聚酯、聚酰胺和聚碳酸酯等。例如，己内酰胺通过缩聚反应形成尼龙6，这是一种重要的合成纤维材料，其分子量一般在10000到20000之间。聚酯的合成方法包括酯交换法和直接酯化法，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是常见的聚酯材料，广泛应用于饮料瓶、薄膜等领域。

(3)开环聚合是指环状单体在催化剂的作用下直接开环形成高分子的过程。这种方法具有反应条件温和、聚合速度快、分子量分布窄等优点。常见的开环聚合有环氧化物的开环聚合、环状酯的开环聚合等。例如，环氧氯丙烷通过开环聚合形成聚环氧氯丙烷，这种材料具有良好的力学性能和耐化学性，可用于生产胶粘剂、密封剂等。此外，环状酯的开环聚合如聚己内酯（PCL），是一种生物可降解材料，在生物医药领域具有广泛应用前景。

第三章高分子的结构与性能

(1)高分子的结构与性能之间存在着密切的关系。高分子材料的性能主要取决于其化学结构、分子量和分子链的排列方式。例如，聚乙烯（PE）是一种常见的塑料材料，其分子链主要由碳氢键构成，这种结构使得PE具有良好的耐化学性、机械强度和热稳定性。然而，PE的结晶度相对较低，其强度和硬度受到一定限制。通过引入不同类型的单体或通过共聚反应，可以改变PE的结构，从而提高其性能。例如，通过引入极性单体如丙烯酸，可以制备出具有良好耐水性、抗冲击性和透明性的聚乙烯-丙烯酸共聚物。

(2)高分子材料的结构对其性能的影响可以从以下几个方面进行阐述。首先，分子链的柔性和刚性对材料的力学性能有显著影响。柔性分子链如聚乙烯、聚丙烯等，其材料的韧性较好，但强度较低；而刚性分子链如聚四氟乙烯、聚苯乙烯等，其材料的强度高，但韧性较差。其次，分子链的交联程度对材料的弹性和耐热性有重要影响。交联程度越高，材料的弹性和耐热性越好，但同时也可能导致材料的脆性增加。例如，聚氨酯（PU）材料通过引入交联剂，可以显著提高其耐磨性和耐冲击性。此外，分子链的结晶度也是影响材料性能的重要因素。结晶度高意味着分子链排列有序，材料的强度、硬度和刚度都会提高。

(3)高分子材料的性能与其应用领域紧密相关。在航空航天领域，对材料的要求是高强度、高刚性和耐高温。碳纤维增强环氧树脂（CFRP）就是一种典型的材料，其由碳纤维和环氧树脂复合而成，具有优异的力学性能和耐高温性能。在生物医药领域，对材料的要求是无毒、生物相容性和生物可降解性。聚乳酸（PLA）是一种生物可降解的高分子材料，被广泛应用于可吸收缝合线和生物植入物。在电子电气领域，对材料的要求是导电性、绝缘性和耐高温性。聚酰亚胺（PI）是一种高性能聚合物，具有良好的导电性、绝缘性和耐高温性能，被广泛应用于高频电子