材料化学引言.ppt

材料化学基本研究方法元素周期表原子半径电负性理论研究第一性原理多粒子系统薛定谔议程绝热近似轨道近似密度泛函理论HK定理KS方程固体能带理论基本假设布洛赫定理化学键方法分子动力学模拟蒙特卡罗模拟实验研究水热法燃烧法溶胶-凝胶法固相反应气相沉积高通量筛选材料化学研究中的突出问题尺度和维度宏观、微观，介观设计设计、合成新方法纳米结构与晶体结构相关性复合结构的构筑功能结构与功能的关系复合与功能的关系交叉性3．偶联法4．缩聚中的交换反应5．力化学法5.3聚合度变小的化学转变－聚合物的降解一、水解、化学降解和生化降解二、热降解1.解聚反应2.无规断链反应3.侧基脱除热降解三、热氧化降解和稳定四、光降解和光氧化五、机械降解和超声波降解六、聚合物的防老化和绿色高分子概念1聚合物的防老化2绿色高分子概念第六节典型高分子材料1塑料：通用塑料、工程塑料、特种塑料2橡胶：天然橡胶、合成橡胶、特种橡胶3纤维4涂料5胶粘剂6功能高分子材料7高分子复合材料8生物高分子材料9纳米高分子材料Gx－聚体的数量分布函数为：x－聚体的质量分布函数为：数均聚合度和重均聚合度分别为：2偶合终止时聚合度分布2.2.7聚合方法1本体聚合本体聚合是不加其他介质，只有单体本身在引发剂、热、光、辐射的作用下进行的聚合。（ⅰ）均相聚合、（ⅱ）非均相聚合（沉淀聚合）2溶液聚合溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应。均相溶液聚合、非均相溶液聚合与本体聚合相比，溶液聚合的优点：（i）聚合反应温度易控制；（ii）自动加速作用不明显；反应物料易输送；（iii）产物分子量易控制，分子量分布较窄；（iv）可以溶液方式直接成品。溶液聚合的缺点：（i）设备生产能力和利用率较低；（ii）聚合物分子量较低；（iii）溶剂分离回收、环境污染。3悬浮聚合悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液滴悬浮于水中，由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。悬浮聚合体系一般由单体、引发剂、水、分散剂四个基本组分组成。悬浮聚合兼有本体聚合和溶液聚合的优点。①产品分子量及其分布比较稳定。②产品分子量比溶液聚合高，杂质含量比乳液聚合产品中少。③后处理工序比溶液聚合、乳液聚合简单，生产成本较低，粒状树脂可以直接用来加工。悬浮聚合的主要缺点是：必须使用分散剂。4乳液聚合乳液聚合是在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳状液，由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应。乳液聚合最简单的配方，由单体、水、水溶性引发剂、乳化剂四组分组成。乳化剂在乳液聚合中起着特殊的作用：（ⅰ）有利于使单体分散成细小液滴；（ⅱ）使乳液稳定；（ⅲ）增溶作用。乳液聚合有许多优点：①以水作分散介质，价廉安全。乳液的粘度与聚合物分子量及聚合物含量无关。②聚合速率快，同时产物分子量高，可以在较低的温度下聚合。②直接应用胶乳的场合，更宜采用乳液聚合。乳液聚合有若干缺点：①需要固体聚合物时，生产成本较悬浮法高。②产品中留有乳化剂等。2.3阳离子聚合反应阳离子聚合引发剂都是亲电试剂，主要包括以下几类：（1）质子酸：无机酸、有机酸、超强酸；（2）Lewis酸：主要为金属卤化物、有机金属化合物以及它们的复合物。快引发、快增长、易转移、难终止。2.4阴离子聚合反应阴离子聚合引发剂是电子给体，亲核试剂，属于碱类。（1）电子转移类引发剂：锂、钠、钾等碱金属原子最外层只有一个价电子，容易转移给单体或其他物质，生成阴离子，引发聚合。2）阴离子加成类引发剂引发剂离解产生的阴离子与单体加成引发聚合反应。阴离子聚合单体和引发剂活性各不相同，只有某些引发剂才能用以引发某些单体。和阳离子聚合一样，阴离子聚合溶剂的性质在相当大程度上决定离子对的结合状态，从而影响离子对的反应活性。快引发，慢增长，无终止。聚合反应?自由基聚合?离子聚合阳离子聚合阴离子聚合聚合单体弱吸电子基的烯类