股價(jià)指數(shù)與證券監(jiān)管

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1、1 上章小結(jié)Brief Summary 2 一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能 一級(jí)結(jié)構(gòu)（化學(xué)結(jié)構(gòu)） 是構(gòu)成高分子最基本的微觀結(jié)構(gòu)， 包括高分子基本結(jié)構(gòu)單元的化學(xué) 結(jié)構(gòu)，立體化學(xué)結(jié)構(gòu)。 一級(jí)結(jié)構(gòu)研究?jī)?nèi)容 大分子內(nèi)一個(gè)結(jié)構(gòu)單元或幾個(gè)結(jié)構(gòu) 單元之間的關(guān)系，又稱近程結(jié)構(gòu)。一級(jí)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的性能 極性、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、密度、溶解性、 折光指數(shù)、等規(guī)度等。 3 二級(jí)結(jié)構(gòu)與性能二級(jí)結(jié)構(gòu)（稱遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)） 單個(gè)高分子在空間呈現(xiàn)的各種形狀 和分子量及其分布。二級(jí)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的性能 粘度、柔韌性、剛性、粘彈性等。 完全伸展的高分子鏈一個(gè)卷曲的無規(guī)線團(tuán)周期性有規(guī)律高分子鏈由于單鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)和分子熱運(yùn)動(dòng)常常處于各種不同的形狀。 4 三級(jí)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 聚集態(tài)

2、結(jié)構(gòu) 大分子與大分子之間的幾何排列， 受二次結(jié)構(gòu)影響較大，在加工成 型過程中形成（晶態(tài)、非晶態(tài)、 取向態(tài)、液晶態(tài)等）。三次結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的性能 使用性能（應(yīng)用性能）、 機(jī)械性能等宏觀性能。 5 高級(jí)結(jié)構(gòu) 稱織態(tài)結(jié)構(gòu) 高分子與小分子的復(fù)合體， 高分子在生物體中的結(jié)構(gòu)。 如涂料，橡膠制品，人類 或動(dòng)物的毛發(fā)、皮膚等等。 具有更復(fù)雜的功能。 6 加聚縮聚小分子單鏈旋轉(zhuǎn)復(fù)合成型一級(jí)結(jié)構(gòu)primary structure二級(jí)結(jié)構(gòu)secondary structure三級(jí)結(jié)構(gòu)tertiary structure高分子化學(xué)Macromolecular chemistry高分子物理Macromolecular ph

3、ysics高分子加工工程Macromolecular processing project 功能高分子 functional polymer 高分子鏈低勢(shì)能分布高分子構(gòu)象Vander wals force Hydrogen bond 聚集態(tài)MoleculesPolymerizationPolymerizationchain Single chain rotation Conformation AggregationComplexMolding5、 小 結(jié) 高級(jí)結(jié)構(gòu) 7 高 分 子 鏈 的 一 級(jí) 結(jié) 構(gòu) Composition 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成 Connect way 結(jié)構(gòu)單元的 鏈接方式

4、支 化 與 交 聯(lián)Branching and crossing結(jié)構(gòu)單元間鏈接順序 Placement sequence 立體構(gòu)型的空間排列Stereorgular space arrangement 高分子鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)高分子的大小Polymer size 高分子形態(tài) Polymer conformation 高 分 子 鏈 結(jié) 構(gòu) 高分子三級(jí)結(jié)構(gòu) 高 聚 物 結(jié) 構(gòu)化學(xué)性能決定功能分子間作用力決定功能構(gòu)象大小決定功能共同決定功能高分子功能性 晶態(tài)結(jié)構(gòu) Crystalline structure 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)Amorphous structure 取向結(jié)構(gòu)Oriented structure 結(jié)晶態(tài)

5、結(jié)構(gòu)Crystal structure 8 高分子材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 功能高分子材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 構(gòu)效關(guān)系功能高分子材料的許多獨(dú)特的物化性能及特殊功能功能團(tuán)性質(zhì)關(guān)鍵作用聚合物骨架性質(zhì)通用性能：潤(rùn)濕性、疏水性等特殊性能、功能 9 結(jié) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 性 能 功 能 10 第3章 高分子材料的合成 The synthesize of the polymer 11 高分子材料設(shè)計(jì)與實(shí)施設(shè)計(jì)包括目標(biāo)設(shè)定，應(yīng)用要求所要求特定性能的提煉由性能根據(jù)基本原理推測(cè)結(jié)構(gòu)由推測(cè)所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)合成 加工設(shè)計(jì)加工實(shí)驗(yàn) 結(jié)果分析、表征 功能 是否符合目標(biāo)是否分析結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)思路整個(gè)過程始終伴隨著文獻(xiàn)的查閱設(shè)計(jì)

6、成功表征表征 12 3. 1 高聚物的合成(The synthesize of the polymer materials)聚合方法回顧 小分子合成高分子的聚合方法在大類上有以下五類。加成聚合(additive polymerization)：含烯烴類加成聚合。陰陽(yáng)離子聚合(anionic and cationic polymerization)、自由基聚合(free radical polymerization)、原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(atom transfer free radical polymerization)、光引發(fā)(light initiation)、熱引發(fā)(heat initia

7、tion） 配位聚合(coordinate polymerization)： 利用齊格勒納塔金屬催化劑(Ziegler-Natta catalyst) 13 縮合聚合(condensation polymerization)：二醇 二酸 ，二胺 二酸，二異氰酸酯 二醇開環(huán)聚合(ring opening polymerization)： 環(huán)狀化合物開環(huán)聚合加成縮聚(addition polycondensation)：(甲醛+酚、二甲酚類) + 尿 素、三聚氰胺 大分子高分子改性(the modification of the macromolecular materials)： 纖維素、淀粉等

8、改性 14 1、 加成聚合(additive polymerization) 含雙鍵(double bond)類乙烯基單體：P軌道上的電子移動(dòng)的方式?jīng)Q定了反應(yīng)是以自由基形式還是離子型進(jìn)行。按照單烯CH =CH X中取代基(substiturent)X電負(fù)性次序和聚合傾向的關(guān)系排列如下：取代基X： NO 2 CN COOCH 3 CH =CH 2 C6H 5 CH 3 OR自由基聚合(free radical polymerization) 陰離子聚合(anionic polymerization) 陽(yáng)離子聚合(cationic polymerization) 15 離子聚合(ionic pol

9、ymerization)在介電常數(shù)(dielectric constant)大的介質(zhì)中，反應(yīng)速度快，離子對(duì)(ion pair)松弛,易于形成游離的離子(dissociative ion)?；钚苑N(reactive species)引發(fā)速度(rate of initiation)增長(zhǎng)速度(propagation rate)活化能(activation energy)終止反應(yīng)(termination reaction)離子聚合離子快慢小水、酸堿性物 自由基聚合自由基慢快大鏈轉(zhuǎn)移劑 自由基聚合(free radical polymerization) ：慢引發(fā)，快增長(zhǎng)，速終止陰離子聚合(anioni

10、c polymerization) ：快引發(fā)，慢增長(zhǎng)，無終止陽(yáng)離子聚合(cationic polymerization) ：快引發(fā)，快增長(zhǎng)，易轉(zhuǎn)移，速終止各類聚合特點(diǎn)比較： 16 2、 配位聚合(coordinate polymerization) 常溫常壓下，以齊格勒納塔金屬催化劑(Ziegler-Natta catalyst來合成立構(gòu)規(guī)整性(stereoregularity)高聚物， -烴與催化劑結(jié)晶表面上的過渡金屬原子進(jìn)行配位。在作為陰離子的烷基鋁的烷基上進(jìn)行加成，加成在丙烯的-C上，鏈增長(zhǎng)在-C上進(jìn)行，依次吸附新單體，反復(fù)配位進(jìn)行加成而完成的。 17 3、 縮合聚合(condensat

11、ion polymerization) 二元酸 + 二元胺 聚酰胺 + 水 平衡常數(shù)K =400/200縮合反應(yīng)易產(chǎn)生逆反應(yīng)，尤其是酯化，所以在反應(yīng)過程中要不斷的 移去反應(yīng)產(chǎn)生的水。 二元醇 + 二元酰氯 聚酯此反應(yīng)特殊，由于反應(yīng)速度極快，所以只能通過界面聚合 (interfacial polymerization)來達(dá)到目的。注意注意 二元酸 + 二元醇 聚酯 + 水 平衡常數(shù)K =4/200(Equilibrium constant) 18 5、 其他聚合反應(yīng)加聚反應(yīng)(addition polymerization)：加成縮聚反應(yīng)(addition polycondensation)： 甲

12、醛 + 酚類 酚醛樹脂加成二異氰酸酯 + 含活潑氫 加聚產(chǎn)物 19 所有單體必須至少是雙功能化的，即至少含有兩個(gè)反應(yīng)點(diǎn)，可概括為三大類：（1）含兩個(gè)（或以上）末端功能基(functional group)的單體，如： 羥基酸(carboxyl acid)：H O-Z-COOH 氨基酸(amino acid)：H 2N-Z-COOH 二元 胺(diamine)：H 2N-Z-NH 2 二元羧酸(dibasic carboxylic acid)：H OOC-Z-COOH 二元醇(dihydric alcohol)：H O-Z-OH等 聚合反應(yīng)：通過單體功能基之間的反應(yīng)進(jìn)行，為逐步聚合反應(yīng)(step

13、 reaction polymerization)。聚合反應(yīng)的單體(monomer of polymerization) 20 （2）含多重鍵的單體，如： C=C雙鍵：乙烯、丙烯、苯乙烯等 CC三鍵：乙炔及取代乙炔 C=O雙鍵：甲醛等 聚合反應(yīng)(polymerization reaction)：多通過單體中重鍵加成反應(yīng)(additional polymerization)進(jìn)行，為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)(chain polymerization)。（3）雜環(huán)單體(heterocyclic monomer)，如： O O CN H O OCO聚合反應(yīng)：開環(huán)聚合(ring opening polymeriza

14、tion) ，依條件不同可為逐步或?yàn)殒準(zhǔn)骄酆戏磻?yīng)。 21 3. 2 分子量和分子量分布Molecular weight and molecular weight distribution 功能高分子的分子量影響著聚合物的性能，不同的應(yīng)用對(duì)分子量的要求不同。如同樣是聚酰胺，作為涂料、油墨、粘合劑的粘接料時(shí)分子量?jī)H要求103數(shù)量級(jí)，而當(dāng)用于纖維、工程塑料時(shí)則要求達(dá)到106左右。 聚合物聚合度(polymerization degree)的大小值n與聚合物某種性質(zhì)F有一定的關(guān)系：F = a + bn a，b是取決于特定高聚物結(jié)構(gòu)的常數(shù)。 b 反映了鏈狀分子末端結(jié)構(gòu)的特性。 22 n較小時(shí)，低聚物b對(duì)

15、F有較大的影響，利用末端基(end group)反應(yīng)活性及其使用穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，可作為特殊領(lǐng)域中的功能材料。 當(dāng)n100時(shí)，b對(duì)F的貢獻(xiàn)是可以忽略的。n增加到某一臨界點(diǎn)時(shí)，分子鏈間會(huì)發(fā)生纏繞效應(yīng)，可以增加材料的使用強(qiáng)度(strength)和其他力學(xué)性能(mechanical property )。 23 研究高分子材料力學(xué)性能(mechanical property )以外的功能時(shí)，是以高分子側(cè)鏈鏈運(yùn)動(dòng)性(the property of side chain motion)及反應(yīng)性(reaction property)為研究中心的，為使這些性能有效的發(fā)揮出來，n 值以10n1034范圍較好。 1

16、0 102 103 104 105F n（聚合度）反應(yīng)一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure)特點(diǎn)功能的區(qū)域 24 3. 3 高分子“材料”的制備The preparation of the functional macromolecular materials物 質(zhì)材 料物質(zhì)、特性純科學(xué)語(yǔ)言材料、功能（性能）工程、技術(shù)語(yǔ)言性能：對(duì)外部刺激（外力、熱、光、電、磁等物理刺激 或藥品等化學(xué)刺激）的產(chǎn)生抵抗。 功能：對(duì)某物質(zhì)輸入信號(hào)時(shí)，物質(zhì)因發(fā)生質(zhì)和量的變 化，或其中任何一種變化而產(chǎn)生的輸出作用。 有效的加工及利用 25 高分子材料的特點(diǎn) The characterization of fun

17、ctional polymer materials1. 高分子材料必備條件：必須具備可利用功能和價(jià)值的特點(diǎn)。2.高分子材料的研究：u純科學(xué)研究：功能高分子“物質(zhì)”設(shè)計(jì)合成 預(yù)期的評(píng)價(jià)（表征）u工程開發(fā)研究： 加工設(shè)計(jì) （復(fù)合材料的設(shè)計(jì)）功能高分子“材料”設(shè)計(jì) 加工及評(píng)價(jià) 26 2、高分子材料設(shè)計(jì)與實(shí)施設(shè)計(jì)包括目標(biāo)設(shè)定，應(yīng)用要求所要求特定性能的提煉由性能根據(jù)基本原理推測(cè)結(jié)構(gòu)由推測(cè)所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)合成 加工設(shè)計(jì)加工實(shí)驗(yàn) 結(jié)果分析、表征 功能 是否符合目標(biāo)是否分析結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)思路整個(gè)過程始終伴隨著文獻(xiàn)的查閱設(shè)計(jì)成功表征表征 27 設(shè)計(jì)活性藥物控制釋放體系，要求緩釋、靶向無毒、避免胃部失活、指

18、定在小腸緩釋、納米顆粒 胃部 酸性；小腸 堿性分子設(shè)計(jì)：分子鏈酸-收縮 堿-伸展合成實(shí)驗(yàn) 加工設(shè)計(jì)加工實(shí)驗(yàn) 結(jié)果分析、表征 功能 是否符合目標(biāo)是否分析結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)思路整個(gè)過程始終伴隨著文獻(xiàn)的查閱設(shè)計(jì)成功表征表征 28 設(shè)計(jì)包括兩部分主要內(nèi)容，首先是高分子物質(zhì)(結(jié)構(gòu))的設(shè)計(jì)(design of polymer structure)，即分子設(shè)計(jì)，然后合成出理想的化合物（聚合物），這種物質(zhì)僅僅留在一級(jí)(primary struction)、二級(jí)結(jié)構(gòu) (secondary structure)階段?？紤]到最終的應(yīng)用狀態(tài)，進(jìn)行材料(Material)化設(shè)計(jì)（加工、復(fù)合），制備出理想的最終產(chǎn)品功能高分子材

19、料，此時(shí)是三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure)（聚集態(tài)aggregational state）或超級(jí)結(jié)構(gòu)(superstructure)。3、設(shè)計(jì)(Designing) 29 4、功能高分子物質(zhì)的合成the synthesize of functional polymer materials(1) 單體的功能化： 是利用有機(jī)合成技術(shù)，合成含功能性基團(tuán)(functional group)的功能單體，然后再聚合制得功能性高分子物質(zhì)。x 功能化(functionalization) y加聚(additional polymerization) ( CH 2-CH )n 取代基(subst

20、ituent） 功能基(functiopnal group) y1）功能型小分子的高分子化 30 （2）聚合物包埋(embedment of polymer) 單體monomer 功能性聚合物functional polymer 小分子功能化合物 聚合、包埋(polymerization,embedment ) 31 2) 高分子物質(zhì)的功能化：x ( CH 2-CH )n 取代基(substituent） 功能基y 功能化functionalization 加聚 Additional polymerization ( CH 2-CH )nx先用普通單體聚合得高分子物質(zhì)，再賦予其功能化基團(tuán)(fu

21、nctional group)：（1）高分子物質(zhì)功能化的化學(xué)方法 32 天然高分子改性(the modified of natural polymer)：纖維素(cellulose)、淀粉(starch)、殼聚糖(chitosan)等天然產(chǎn)物本來就有一定的功能，但為了改善其性能，常常還需進(jìn)行改性。Cell Cell - OCH 2CH 2=CH CONH CH 2OH NH COCH =CH 2N羥甲基丙烯酰胺 33 (2) 聚合物功能化的物理方法聚合物熔融態(tài)共混(molten state mixing)或溶液共混(solution mixing) 小分子 功能化合物功能性聚合物(functi

22、onal polymer) 34 4、高分子材料化Materialization of the polymer 高分子物質(zhì)(polymer materials)必須經(jīng)過成型加工(moulding processing)才能得到可以直接使用的高分子材料，而加工程度不同，它們的應(yīng)用領(lǐng)域以及附加值高低也不同。下面我們來看一下功能高分子物質(zhì) 材料化要經(jīng)過哪些過程？ 35 石油聚合物化工原料共混改性、雜混聚合溶解熔融聚合物溶液聚合物熔融體相分離脫溶劑冷卻 固化 成型(moulding)旋轉(zhuǎn)涂布 濕法澆鑄濕法干法壓延、吹塑 擠出熔融 紡絲(filature) 薄膜 (membrane)成型 復(fù)合溶解性(s

23、olubility)相互作用(interaction)流變性(rheological property)溶液性質(zhì)(solution property)擴(kuò)散(diffusion)流變性紡織染整制衣復(fù)合粘合 36 在材料成型的每一個(gè)過程 中，都可以賦予其功能。例如在薄膜(film)的制備過程中，加入微凝膠(microgel)（親水性hydrophilic）可以賦予薄膜一定的親水性（呼吸），在干燥環(huán)境中放出水份，潮濕環(huán)境中吸入水份，這種薄膜可以保持一定的室內(nèi)環(huán)境溫度。而涂布導(dǎo)電涂層可以使其具有導(dǎo)電性(conductibility)，加入光敏劑會(huì)使其存在光敏性(photosensitivity)，等等

24、。 37 小 結(jié) Brief Summary(前三章) 38 高聚物的合成(The synthesize of the polymer materials)聚合方法回顧 小分子合成高分子的聚合方法在大類上有以下五類。加成聚合(additive polymerization)：含烯烴類加成聚合。陰陽(yáng)離子聚合(anionic and cationic polymerization)、自由基聚合(free radical polymerization)、原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(atom transfer free radical polymerization)、光引發(fā)(light initiation)

25、、熱引發(fā)(heat initiation） 配位聚合(coordinate polymerization)： 利用齊格勒納塔金屬催化劑(Ziegler-Natta catalyst) 39 縮合聚合(condensation polymerization)：二醇 二酸 ，二胺 二酸，二異氰酸酯 二醇開環(huán)聚合(ring opening polymerization)： 環(huán)狀化合物開環(huán)聚合加成縮聚(addition polycondensation)：(甲醛+酚、二甲酚類) + 尿 素、三聚氰胺 大分子高分子改性(the modification of the macromolecular mat

26、erials)： 纖維素、淀粉等改性 40 功能高分子“材料”的制備the prepartion of the functional macromolecular polymer materials物 質(zhì)材 料物質(zhì)、特性純科學(xué)語(yǔ)言材料、功能（性能）工程、技術(shù)語(yǔ)言性能：對(duì)外部刺激（外力、熱、光、電、磁等物理刺激 或藥品等化學(xué)刺激）的產(chǎn)生抵抗。 功能：對(duì)某物質(zhì)輸入信號(hào)時(shí)，物質(zhì)因發(fā)生質(zhì)和量的變 化，或其中任何一種變化而產(chǎn)生的輸出作用。 有效的加工及利用 41 加聚縮聚小分子單鏈旋轉(zhuǎn)復(fù)合成型一級(jí)結(jié)構(gòu)primary structure二級(jí)結(jié)構(gòu)secondary structure三級(jí)結(jié)構(gòu)tertiary

27、 structure高分子化學(xué)Macromolecular chemistry高分子物理Macromolecular physics高分子加工工程Macromolecular processing project 功能高分子 functional polymer 高分子鏈低勢(shì)能分布高分子構(gòu)象Vander wals force Hydrogen bond 聚集態(tài)MoleculesPolymerizationPolymer chainSingle chain rotation Conformation AggregationComplexMolding 結(jié) 構(gòu) 高級(jí)結(jié)構(gòu) 42 高 分 子 鏈 的

28、一 級(jí) 結(jié) 構(gòu) Composition 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成 Connect way 結(jié)構(gòu)單元的 鏈接方式 支 化 與 交 聯(lián)Branching and crossing結(jié)構(gòu)單元間鏈接順序 Placement sequence 立體構(gòu)型的空間排列Stereorgular space arrangement 高分子鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)高分子的大小Polymer size 高分子形態(tài) Polymer conformation 高 分 子 鏈 結(jié) 構(gòu) 高分子三級(jí)結(jié)構(gòu) 高 聚 物 結(jié) 構(gòu)化學(xué)性能決定功能分子間作用力決定功能構(gòu)象大小決定功能共同決定功能高分子功能性 晶態(tài)結(jié)構(gòu) Crystalline structur

29、e 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)Amorphous structure 取向結(jié)構(gòu)Oriented structure 結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)Crystal structure 43 結(jié) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 性 能 功 能 44 高分子材料設(shè)計(jì)與實(shí)施設(shè)計(jì)包括目標(biāo)設(shè)定，應(yīng)用要求所要求特定性能的提煉由性能根據(jù)基本原理推測(cè)結(jié)構(gòu)由推測(cè)所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)合成 加工設(shè)計(jì)加工實(shí)驗(yàn) 結(jié)果分析、表征 功能 是否符合目標(biāo)是否分析結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)思路整個(gè)過程始終伴隨著文獻(xiàn)的查閱設(shè)計(jì)成功表征表征 45 石油聚合物化工原料共混改性、雜混聚合溶解熔融聚合物溶液聚合物熔融體相分離脫溶劑冷卻 固化 成型(moulding)旋轉(zhuǎn)涂布 濕法澆鑄濕法干法壓延、吹塑 擠出熔融 紡絲(filature) 薄膜 (membrane)成型復(fù)合溶解性(solubility)相互作用(interaction)流變性(rheological property)溶液性質(zhì)(solution property)擴(kuò)散(diffusion)流變性紡織染整制衣復(fù)合粘合