《股價指數(shù)與證券監(jiān)管》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《股價指數(shù)與證券監(jiān)管（45頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、1 上章小結(jié)Brief Summary 2 一級結(jié)構(gòu)與功能 一級結(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)。 一級結(jié)構(gòu)研究內(nèi)容 大分子內(nèi)一個結(jié)構(gòu)單元或幾個結(jié)構(gòu) 單元之間的關(guān)系，又稱近程結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的性能 極性、沸點、熔點、密度、溶解性、 折光指數(shù)、等規(guī)度等。 3 二級結(jié)構(gòu)與性能二級結(jié)構(gòu)（稱遠程結(jié)構(gòu)） 單個高分子在空間呈現(xiàn)的各種形狀 和分子量及其分布。二級結(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卷曲的無規(guī)線團周期性有規(guī)律高分子鏈由于單鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)和分子熱運動常常處于各種不同的形狀。 4 三級結(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）、 機械性能等宏觀性能。 5 高級結(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)合成型一級結(jié)構(gòu)primary structure二級結(jié)構(gòu)secondary structure三級結(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) 高級結(jié)構(gòu) 7 高 分 子 鏈 的 一 級 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特的物化性能及特殊功能功能團性質(zhì)關(guān)鍵作用聚合物骨架性質(zhì)通用性能：潤濕性、疏水性等特殊性能、功能 9 結(jié) 構(gòu) 運 動 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)計與實施設(shè)計包括目標(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)基本原理推測結(jié)構(gòu)由推測所得結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計實驗合成 加工設(shè)計加工實驗 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)計思路整個過程始終伴隨著文獻的查閱設(shè)計
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軌道上的電子移動的方式?jīng)Q定了反應(yīng)是以自由基形式還是離子型進行。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(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，速終止陰離子聚合(anioni
10、c polymerization) ：快引發(fā)，慢增長，無終止陽離子聚合(cationic polymerization) ：快引發(fā)，快增長，易轉(zhuǎn)移，速終止各類聚合特點比較： 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行配位。在作為陰離子的烷基鋁的烷基上進行加成，加成在丙烯的-C上，鏈增長在-C上進行，依次吸附新單體，反復(fù)配位進行加成而完成的。 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，即至少含有兩個反應(yīng)點，可概括為三大類：（1）含兩個（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為鏈?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、粘合劑的粘接料時分子量僅要求103數(shù)量級，而當(dāng)用于纖維、工程塑料時則要求達到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，低聚物b對
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，可作為特殊領(lǐng)域中的功能材料。 當(dāng)n100時，b對F的貢獻是可以忽略的。n增加到某一臨界點時，分子鏈間會發(fā)生纏繞效應(yīng)，可以增加材料的使用強度(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，是以高分子側(cè)鏈鏈運動性(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)一級結(jié)構(gòu)(primary structure)特點功能的區(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)語言材料、功能（性能）工程、技術(shù)語言性能：對外部刺激（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：對某物質(zhì)輸入信號時，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 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值的特點。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)計合成 預(yù)期的評價（表征）u工程開發(fā)研究： 加工設(shè)計 （復(fù)合材料的設(shè)計）功能高分子“材料”設(shè)計 加工及評價 26 2、高分子材料設(shè)計與實施設(shè)計包括目標(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)基本原理推測結(jié)構(gòu)由推測所得結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計實驗合成 加工設(shè)計加工實驗 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)計思路整個過程始終伴隨著文獻的查閱設(shè)計成功表征表征 27 設(shè)計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：分子鏈酸-收縮 堿-伸展合成實驗 加工設(shè)計加工實驗 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)計思路整個過程始終伴隨著文獻的查閱設(shè)計成功表征表征 28 設(shè)計包括兩部分主要內(nèi)容，首先是高分子物質(zhì)(結(jié)構(gòu))的設(shè)計(design of polymer structure)，即分子設(shè)計，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(primary struction)、二級結(jié)構(gòu) (secondary structure)階段?？紤]到最終的應(yīng)用狀態(tài)，進行材料(Material)化設(shè)計（加工、復(fù)合），制備出理想的最終產(chǎn)品功能高分子材
19、料，此時是三級結(jié)構(gòu)(tertiary structure)（聚集態(tài)aggregational state）或超級結(jié)構(gòu)(superstructure)。3、設(shè)計(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： 是利用有機合成技術(shù)，合成含功能性基團(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(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)語言材料、功能（性能）工程、技術(shù)語言性能：對外部刺激（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：對某物質(zhì)輸入信號時，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)合成型一級結(jié)構(gòu)primary structure二級結(jié)構(gòu)secondary structure三級結(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) 高級結(jié)構(gòu) 42 高 分 子 鏈 的
28、一 級 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 動 性 能 功 能 44 高分子材料設(shè)計與實施設(shè)計包括目標(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)基本原理推測結(jié)構(gòu)由推測所得結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計實驗合成 加工設(shè)計加工實驗 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)計思路整個過程始終伴隨著文獻的查閱設(shè)計成功表征表征 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)擴散(diffusion)流變性紡織染整制衣復(fù)合粘合
股價指數(shù)與證券監(jiān)管
