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文檔簡介

1、1、 藥用高分子材料:指藥品生產和加工制造過程中所應用的高分子材料2、2、 高分子:相對分子質量很高的一類化合物,其分子鏈是由許多簡單的結構單元通過共價鍵重復連接而成。分子量在100000以上。3、 高聚物:當一個化合物的相對分子質量足夠大,以致多一個鏈節少一個鏈節不會影響其物理性質時,稱為高聚物。4、 低聚物:如果組成該大分子的單元數較少,增減幾個單元對其物理性質有顯著影響或分子中僅有少數幾個重復單元,類同于一般低分子化合物。5、均聚物:由一種單體聚合而成的高分子。6、共聚物:有兩種或兩種以上的單體聚合而成的聚合物。二、高分子的分類和命名1、按性能與用途分:塑料,橡膠,纖維2、科學分類法:有

2、機高分子,元素有機高分子,無機高分子3、高分子的結構近程結構:單個大分子鏈結結構單元的化學結構和立體化學結構遠程結構:分子的大小與構象。高分子的構象與其柔性有關聚集態結構:高分子材料整體的內部結構,包括晶態結構,非晶態結構,取向結構和織態結構等(1) 高分子鏈結構單元的鍵接順序1均聚物結構單元的鍵接順序:頭頭鍵接,尾尾鍵接,頭尾鍵接2共聚物的序列結構:無規共聚物,交替共聚物,嵌段共聚物(由較長的M1鏈段和另一較長的M2鏈段構成大分子)接枝共聚物(主鏈由M1組成,而支鏈由另一單元的M2組成)(2) 支鏈、交聯、端基1支鏈:當分子內重復單元并不都是線性排列時,在分子鏈上帶有一些長短不一的支鏈,這類

3、高分子稱為支化高分子。特點:支鏈多,結晶性密度較低,韌性抗拉強度和耐溶劑性不如少支鏈者。2交聯:線型高分子或支化高分子上若干點彼此通過支鏈或化學鍵相鍵接可形成一個三維網狀的大分子,稱為體型大分子。這種由線型或支鏈高分子轉變成網狀高分子的過程稱作交聯。特點:材料的形狀不易改變,高度交聯的材料剛硬,不易變形,難以軟化;低度交聯的材料溶脹度較大,柔韌性好,加熱易軟化。3互穿4端基:高分子鏈終端的化學基團。影響高分子的熱穩定性。鏈斷裂可以從端基開始,所以有些東西高分子需要封端,以提高其熱穩定性能。(3) 高分子鏈的構型(分子中由化學鍵所固定的原子在空間的幾何排布,這種排布是穩定的,除非化學鍵斷裂,構型

4、才會改變)分類:旋光異構(分類全同異構,無歸異構,間同異構) 幾何異構(幾何異構是由于雙鍵不能內旋轉而引起的異構現象)(1) 高分子鏈的構象:高分子主鏈中的單鍵可以繞鍵軸旋轉,這種現象稱為單鍵內旋轉。由于內旋而產生產生的分子在空間的不同形態稱為構象。通過分子熱運動,各種構象之間轉換速度極快。構象改變不引起化學鍵的斷裂,它是由熱運動引起的單鍵內旋轉造成的。(2) 高分子鏈的柔性:由于內旋轉而使高分子鏈便表現出不同程度卷曲的特性稱為柔性。與柔性有關的因素:主鏈結構:主鏈中含有C-O、C-N和Si-O鍵,其內旋轉均比C-鍵容易,故聚醚、聚氨酯分子鏈均為柔性鏈。主鏈中含有雙鍵的高分子,雖然雙鍵本身不發

5、生旋轉,但卻使相鄰單鍵的內旋轉變得容易,導致聚丁二烯、聚異戊二烯在室溫下具有良好的彈性。主鏈中的共軛雙鍵、苯環、雜環使柔性減少。側鏈:側鏈極性越強,數量越多,相互作用就越大,鏈的柔性也越差。非極性側基,體積越大,空間位阻就越大,鏈的剛性增大。側基對稱,使鏈間距離增大,相互作用力減少,柔性增大。交聯:交聯程度高時則失去柔性。一些分子或分子間能形成強氫鍵的高分子也趨向于轉變成剛性鏈。溫度:溫度越高。分子熱運動能量越大,分子鏈內旋轉越自由,構象數越多,鏈的柔性越大。但高度交聯的聚合物和氫鍵扥相互作用很強的聚合物,在高溫下柔性也很差。、 聚合物結晶后,比容減小,密度增加,透明度降低,耐熱性和剛熱性提高

6、。、聚合物結晶結構的基本單元是鏈段、 聚合物只能部分結晶,或者說聚和物的結晶是不完全的,結晶部分與非結晶部分共存,結晶比例受結晶條件影響、 隨著晶相與非晶相之間平衡的改變,聚合物的熔點也相應改變、 結晶聚合物的熔點不是單一溫度值,而是從預熔到全熔的一個溫度范圍,即熔程、 結晶溫度越低,熔點越低,熔程越寬:相反,結晶溫度越高,熔點越高,熔程也較窄、 聚合物的結晶分為成核階段和生長階段。、 成核階段:高分子鏈規則排列成熱力學穩定的晶核。按成核方式分為:均相成核和異相成核、 均相成核:處于無定形態的高分子鏈由于過冷或過飽和形成晶核的過程、 異相成核:高分子鏈吸附在外來固體物質表面或吸附在熔體未破壞晶

7、種表面形成晶核的過程、 生長階段:高分子鏈進一步在晶核表面凝集是晶核長大、 區。無晶核生成區主要是異相成核區主要是均相成核、 次結晶:主結晶完成后在一些殘留非晶部分和結晶結構不完整部分繼續進行結晶的過程。、 影響結晶過程的因素鏈對稱性:高分子的化學結構越簡單,鏈取代基越小以及連接對稱性越高就越易形成結晶鏈規整性:鏈規整性越高,結晶越容易。縮聚分子鏈一般較加聚物規整,結晶性亦較高。與均聚物相比,共聚物的結晶能力較低。分子間相互作用:分子間相互作用較強的聚合物的柔性較差,鏈段不容易在晶核表面聚集形成結晶結構。除上述因素外,溫度、應力、雜質對結晶也有不同程度的影響、 聚合物的取向態:聚合物在外力作用

8、下,分子鏈沿外力方向平行排列形成的結構。分類:單軸取向,雙軸取向、 單軸取向:聚合物沿著一個方向拉伸,分子鏈沿拉伸力平行方向排列、 雙軸取向:聚合物在縱橫兩個相互垂直方向拉伸,分子鏈排列平行于材料平面、 非靜態聚合物的取向按取向單元不同分成整鏈取向和鏈段取向、 晶態聚合物的取向按取向過程是結晶形變過程,經外力拉伸后新的結晶結構、 取向與結晶的大分子鏈和鏈段的整齊排列有本質的不同。在結晶態,分子鏈的原子互相間均有周期性和規則的排布,而取向態的分子僅需成行排列不需要原子在特定位置上定位。2、 1、聚合反應:由低分子單體合成高分子化合物的化學反應。分類:加聚反應和縮聚反應2、 加聚反應:單體進過加成

9、聚合反應。特點:加聚物的元素組成與其單體相同,只是電子結構有所改變,加聚物的相對分子質量是單體相對分子質量的整數倍3、 縮聚反應:單體間通過縮合反應,脫去小分子,聚合成高分子的反應。4、 聚合反應分類:連鎖聚合反應,逐步聚合反應5、 連鎖聚合反應:由鏈引發,鏈增長,鏈終止組成。特征:反應需要活性中心。根據反應活性中心分為:自由基,陽離子,陰離子反應6、 逐步聚合反應:1、 自由基聚合反應機理: (1) 鏈引發反應形成聚合反應活性中心的反應,聚合反應活性中心是自由基A引發劑分解形成初級自由基B形成單體自由基的反應:初級自由基與單體加成活性單體的反應(2) 鏈增長反應:單體自由基能打開另一單體的鍵

10、形成新的自由基,該自由基活性不變,仍能與其他單體繼續不斷地結合生成單元更多的鏈自由基的過程(3)鏈終止反應:鏈自由基失去活性形成穩定聚合物分子的反應、A偶合反應:兩個鏈自由基頭部的獨電子相互結合成共價鍵形成飽和高分子的反應B歧化反應:兩個鏈自由基相遇時,其中一個鏈的自由基奪取另一個鏈自由基上的H原子,即發生原子轉移反應。轉移的結果,鏈的自由基的活性消失鏈增長反應終止,這種終止方式成為歧化終止2、 引發劑:在一定條件下能打開碳碳雙鍵進行連鎖聚合的反應的化合物。分類:熱解型引發劑(偶氮類和過氧化物類)氧化還原型引發劑3、 引發劑的分解反應是控速步驟,也是整個自由基聚合反應的的控速步驟4、 鏈轉移反

11、應:鏈自由基從單體、引發劑、溶劑等低分子或大分子上奪取一個原子而終止并使這些失去原子的分子成為自由基,繼續新的鏈增長反應5、 阻聚反應:自由基與某些物質反應形成穩定的分子或穩定的自由基,使聚合速率下降為零的反應成為阻聚反應。6、 阻聚劑分類:穩定的自由基(本身不能引發聚合,但能與活性自由基結合而終止)帶有強吸電子基的芳香族化合物,某些雜質7、 自由基聚合反應的特征:慢引發,快增長,速終止。引發速率是控制總聚合速率的關鍵,聚合體系中只有單體和聚合物組成,在聚合過程中聚合度變化較小。1、 陰離子型聚合,引發劑:堿金屬,堿土金屬;堿金屬的烷基氧化物及強堿;弱堿類2、 陰離子聚合反應的特點:快引發,快

12、增長,無終止3. 縮聚反應按照生成聚合物的結構分為體型縮聚和線型縮聚。4. 線型縮聚反應的特點:逐步性,成環性,可逆性。5. 線型縮聚反應分子量控制:反應程度P Xn平均=1除以(1-P) (Xn為聚合度)6. 聚合方法:自由基聚合反映的實施方法主要有本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合,乳液聚合,界面聚合和輻射聚合, 縮聚反應一般選擇本體聚合(熔融聚合)、溶液縮聚和界面鎖具, (1)本體聚合:優點:產物純凈,雜質少,透明度高。、電性能好。缺點:體系中午分散介質,體系粘度大,聚合熱不易擴散,反應溫度難控制。(2)溶液聚合,聚合溫度易于控制(3)懸浮聚合:聚合體系一般由單體(非水溶性),油性引發劑,水,

13、分散劑四部分組成(4) 乳液聚合:聚合體系由單體,分散介質(水),水溶性引發劑,乳化劑構成。(5) 乳液聚合發生的場所 是乳化劑分子形成的膠束內。過程分為增速期,恒速期或和降速期三個階段。2、 聚合物的化學反應1、 定義:以聚合物為反應物的化學反應。目的:對聚合物進行化學改性;合成不能有單體直接聚合的得到的高分子化合物。;研究聚合物的結構;了解聚合物在使用中破壞的原因。2、 聚合物化學反應的分類:根據聚合度和側基或端基的變化,可分為三類:(1) 基團反應:聚合度基本不變(2) 交聯反應:高分子鏈間城建而產生交聯結構的化學反應,聚合度增大、(3) 降解反應:聚合度變小3. 聚合物的化學反應特征:(1)通常情況下聚合物的官能團反應活性明顯低于小分子(2) 大分子的反應速度慢,產物不純,副反應多(3) 大分子化學反應只需加入少量的試劑即可引起性質上的巨大變化,而低分子化合物,一般需要等摩爾試劑。4. 影響聚合物化學反應的因素:(1)物理因素:聚集態的影響:結晶態的聚合物幾乎不反應。相容性的影響:聚合物產物之間的相容性;產物在溶劑中的相容性(2) 化學因素的影響:靜電作用和空間位阻。靜電作用包括:抑制作用,促進作用。空間位阻表現為臨近基團影響,鄰基參與對脂類促進3、 聚合物的降解反應

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