高分子的基本概念

一:高分子和高分子材料是如何定义的?有何区别

高分子是一个化学概念。高分子材料是一个工程概念。高分子材料肯定是高分子,但高分子不一定成为高分子材料,如淀粉,DNA,蛋白质。

二:简述高分子概念的诞生

简述高分子概念的诞生

高分子化学

1. 官能团等活性理论

不同长度链的相同端基官能团具有相同的反应活性和反应几率。

初一看不对,考虑取代基、主链结构这活性不可能相当啊。但化学是一门实验性很强的学科,前人不断实验,他们的发现都惊人的相似,活性会随着主链的增加而减小,但到达某一临界值后,就保持不变,至少在实验误差范围内可以认为是恒定的。

实验结果是最有力的证据,现在我们要做的就是创造一个理论,可以合理的解释这个现象,并能适当的做出预测。于是,官能团等活性理论便诞生了。如果一个理论可以合理的解释已有的现象,预测的现象又能被证实,那她就是真理了。

科学界比较接受的解释如下:首先,取代基的电子效应只对相邻的两三个键又影响。所以,起初官能团活性随着链增长而降低(默认取代基对活性是增强的),但到一临界值后就不变了。因为此时链足够的长,电子效应鞭长莫及。其次,官能团的活性和他们的扩散速率和有效碰撞频率有关,而与大分子的扩散速率关系不大。随着反应的进行,体系粘度增大,达分子链扩散速率显然要下降,但端基比整条链活动能力强很多,低的分子链扩散速率反而有利于有效碰撞。综上两点,等活性理论是成立的。

但是我们也必须看到,有些因素还是没有考虑进去,如小分子的影响,外界条件,分子间作用力、、、同时我们可以想象,当一个人老的寸步难行时,哪怕三米之外尽时黄金,也只能望金兴叹了。同理,端基的活动能力在体系粘度很高时将急剧下降,变成寸步难行的老人。由此,本理论只适用于低转化率下的体系。

2. 反应程度

转化率是指反应到一定程度时,消耗的单体占初始单体的百分数。

反应程度是针对某一特定官能团而言的,指的是反应到一定程度时,已经反应了的官能团占总官能团的百分数。

他们的数学表达式都很简单,这里重点分析一下使用反应程度的优越性。

对于缩聚反应,我们知道,在很短的时间内,就有90%以上单体参加反应,形成二聚体、三聚体等低聚体,随着时间的延长,转化率已没有太多变化的空间,但低聚体之间相互反应,逐渐变成高聚物,大概要花几十个小时,这在链式聚合中时不可思议的,他们只要零点几秒就形成高聚合物,以至于根本没有中间产物。换句话说,用转化率来表征反应进行的程度是不合理的,而反应程度却能很好的表征反应深度。假设两小时内,单体全部反应生成二聚体,转化率已达1,而反应程度却只有0.5,随着反应的进行,转化率已不再变化,反应程度却不断增加。这充分说明了反应程度表征反应深度的科学性。

正是因为反应程度表征反应深度的科学性让他得到了广泛的应用,也是他和聚合度搭上了关系,在缩聚反应中扮演着不轻的角色。

3. 官能度

官能度是指单体中能参与反应得官能团的数目。这个概念很简单,但很有用,特别是在预测凝胶点时。下面给出几种常见官能团的官能度。

苯酚 3,甲醛 2,氨基 2,亚麻油酸 1,尿素 4,其它的基本为 1。

4. 体型缩聚

定义:f=2单体与另一官能度f≥3单体缩聚时,先产生支链,而后交联成体形结构的缩聚反应。

缩聚反应初期产物能溶能熔,当反应进行到一定程度时,体系粘度将急剧增大,迅速转变成具有弹性的凝胶状态,即凝胶化(gelation),进而形成不溶不熔的热固性聚合物。

体型缩聚的特点:反应单体之一的f >2(必要条件);体型缩聚物的合成一般分为A、B、C三阶段;A阶段(ppc):体型,不熔不熔,成型固化产物为不溶不熔的体形分子——热固性聚合物。

5. 凝胶点

凝胶点(gel ......余下全文>>

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