MolecularMolecularchemistryMolecularMolecularstructureandmolecularNomenclatureof1.Definition:whatisaTheyareverylargemoleculesandoftenreferredtoasmacromolecules.Withinea olecule,theatomsareboundtogetherbycovalentinteratomicbonds.Formostpolymers,thesemoleculesareintheformoflongandflexiblechains.結(jié)構(gòu)單元通過化學(xué)鍵連接而成的高分子量的化合1.PolymerScience:fromdailylifetohigh-劍蠶甲（亞麻等（蜘蛛絲（膠乳（多糖作為織作為織作為輪生物醫(yī)1.PolymerScience:fromdailylifetohigh-個大類： 核酸：如核糖核酸、脫氧核糖核酸 聚氨基化合物：如蛋白質(zhì)、聚氨基酸 多糖：如纖維素、淀粉、黃原 有機聚氧脂：如聚羥基脂肪酸、聚蘋果 聚硫酯 無機聚酯：以聚磷酸為代表 聚異戊二烯：如天然橡膠或杜仲膠 聚酚：如木質(zhì)素、腐植酸1.PolymerScience:fromdailylifetohigh- 涂料塑料血管支(高分子基質(zhì)集成（光刻膠1.FromAgeoferatoModern纖維素(cellulose)的利用——造紙公元105年（東漢時期 造纖維素(cellulose)的改性（1846年

OHOH

H

Cell-OH+ 纖維

Cell-ONO2+硝酸纖維素 棉FromAgeoferatoModern蛋白質(zhì)（protein）的利用—— 1838 Muller研究 、蛋清、蠶絲等物質(zhì)的元素成后,命名它們?yōu)?9190219301950195319581961

從蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物分離得到了13,Hofmeister同時提出肽鍵理論 結(jié)Anfinsen證明蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定 結(jié)FromAgeoferatoModern最早的涂料——生漆（國漆、大漆、土漆 生漆的改性。生漆主成分是具有雙鍵側(cè)鏈的漆酚（Urushiol），經(jīng)氧化后聚合成高分FromAgeoferatoModern最早的黏合劑——中國公元179－253年，韋誕發(fā)＝灰膠（粘合劑Pierre-GillesdeGennes弱鍵相互作用引起大變化。即以 理獎獲

FromAgeoferatoModern FromAgeoferatoModern天然橡膠現(xiàn)在我們知道是硫使橡膠分子發(fā)生了適 nSn FromAgeoferatoModern1次，而天然橡膠可以20-30次天然橡膠的三大產(chǎn)地（、、）主要是，這點使很緊張。1. tonePolymer第一個合成的高第一個合成的熱第一個合成的熱第一個合成第一個合成第一個熱塑性彈產(chǎn)量最大的高產(chǎn)量最大的熱固產(chǎn)量最大的產(chǎn)量最大的橡

產(chǎn)量最大的1.TheNobelPrizeWinnersinPolymerYves

RobertH.

RichardR.20052005年Noble“forthedevelopmentofthemetathesis（開環(huán)易位聚合）methodinorganicsynthesis”1.TheNobelPrizeWinnersinPolymerJohnB.

Koichi

Kurt“for“forhisdevelopmentofnuclearmagneticresonancespectroscopyfordeterminingthethree-dimensionalstructureofbiologicalmacromoleculesinsolution”2002年Noble“forthedevelopmentofmethodsforidentificationandysesofbiological“fortheirdevelopmentofsoftdesorptionionizationmethodsfor ysesofbiologicalmacromolecules”1.TheNobelPrizeWinnersinPolymerAlanJ.

AlanG.

Hideki20002000年Noble“forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers”1.TheNobelPrizeWinnersinPolymerRobertBruce19841984年Noble化學(xué)獎“forhisdevelopmentofmethodologyforchemicalsynthesisonasolidmatrix固相合成1.TheNobelPrizeWinnersinPolymerPaul

Walter

Frederick1980年Noble化學(xué)獎“forhisfundamentalstudiesofthebiochemistrynucleicacids,withparticularregardto “fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequences（共聚物的序列結(jié)構(gòu)）innucleicacids”1.TheNobelPrizeWinnersinPolymerPaulJ.19741974年Noble化學(xué)獎“forhisfundamentalachievements,theoreticalandexperimental,inthephysicalchemistryofthemacromolecules”1.TheNobelPrizeWinnersinPolymerKarl Giulio19631963年Noble化學(xué)獎“fortheirdiscoveriesinthefieldofthechemistryandtechnologyofhighpolymers（Ziegler- 劑，配位聚合1.TheNobelPrizeWinnersinPolymerHermann19531953年Noble化學(xué)獎“forhisdiscoveriesinthefieldofmacromolecularchemistry（高分子科學(xué)的奠1.TheTrailblazerofPolymerSciencein是我國高分子化學(xué)的開拓者之一1948年， 獲博 回國1950年， 開始講授聚合反應(yīng)課程1953年， 化學(xué)系創(chuàng)辦高分子專門化1955年，培養(yǎng)了首批高分子專業(yè)畢業(yè)1958年， 成立 首個高分子化學(xué)教研室共聚、非共軛烯的環(huán)化聚合、烯類光敏聚合、開環(huán)聚合、嵌段共聚合等；70年始研究功能高分子，特別是高分子生物1.TheTrailblazerofPolymerSciencein錢人元是我國高分子物理的開創(chuàng)者1939年，畢業(yè)于浙江大學(xué)1940-47年， 威斯康星大學(xué)進修1948-51年，任教于廈門大學(xué)及浙江大學(xué)1951-56年， 物理化學(xué)所應(yīng)用化學(xué)所及有機化學(xué)所任1956年后，任化學(xué)所研究員，并歷任 學(xué)會理事長1.TheTrailblazerofPolymerSciencein

1.

Engineering/MaterialReactionFracture

Whatispolymer例題例題 請了 的仍然健在的高分子科學(xué)家及其貢獻MolecularMolecular

(chain

2.Molecularpoly-mer(s)“many”- Q1:Q1:HowtomakeaQ2:Howmanypartsisapolymermade2.MolecularD.Hermann.Staudinger,1920年，觀點”四個重要結(jié)果 的長度無關(guān)。1953年，獲NobelPrize2.Molecular“高分子polymer：具有一定重復(fù)單元的合成(Note：一般不包括天然高分子2.Molecular高分子的分子～之間3---<1000<-<10000<----低分 過渡區(qū)（齊聚物 高聚高聚物與低聚物的比較合理的理這一性質(zhì)使其成為低聚物與高聚物之間比較滿意的分界摘自《當代聚合物化2.Molecular高分子的基本概 單體（monomer）：能夠生成聚合物的化合小分子單體：如烯烴、二元酸和二元胺等大分子單體（macromer）：如末端含碳碳雙聚合（o反應(yīng)。主鏈（backbond,main側(cè)鏈或側(cè)基（sidechainside2.Molecular5單體單元（monomericunit）：結(jié)構(gòu)單元與單體的化學(xué)組6重復(fù)（結(jié)構(gòu)）單元（repeatingstructuralunit）：聚合物中重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)；又稱為鏈節(jié)（chainelement）。7結(jié)構(gòu)單元（structuralunit）：聚合物中單體的殘余部分，（residue） 末端基團（endgroup）：與聚合條件9聚合度（degreeofpolymerization）：聚合物中結(jié)構(gòu) 分子量（molecularweight）：聚合物中所有原原子量的總和，包括結(jié)構(gòu)單元和端2.MolecularMakingaPolymer––CaseCaseI：由一種結(jié)構(gòu)單元組成的高2.MolecularMakingaPolymer––Case結(jié)構(gòu)單元的對于烯烴聚合物，結(jié)構(gòu)單元有側(cè)基時，存在頭-尾、頭-頭兩種鍵接方式常發(fā)生于烯烴的鏈式聚合中，與聚合反應(yīng)的局域選擇性（）相關(guān)（將在自由基鏈式聚合的鏈增長反應(yīng)中詳述2.MolecularMakingaPolymer––Casemonomer(singlepart n結(jié)構(gòu)單元＝單體單＝＝degreeofsidemainrepeatingunitstructuralunitmonomerunit2.MolecularMakingaPolymer––Casen表示重復(fù)單元數(shù)，也稱為鏈節(jié)數(shù)，在此等于聚合聚合度（degreeof聚合度是衡量高分子大小的一個指標。有兩種表示法以大分子鏈中的結(jié)構(gòu)單元數(shù)目表以大分子鏈中的重復(fù)單元數(shù)目表示，記作在這里，兩種聚合度相等，都等于Xn=DP=由聚合度可計算出高分子的分子式中Mn是高分子的分Mo是結(jié)構(gòu)單元的分2.MolecularMakingaPolymer––CaseCaseII：聚合過程中伴隨有小分子消除生成的聚合結(jié)構(gòu)單元＝結(jié)構(gòu)單元＝復(fù)單元＝鏈節(jié)2.MolecularMakingaPolymer––CaseI&II

n

n（低分子量聚醚nO n2.MolecularMakingaPolymer––CaseCaseIII：由兩種結(jié)構(gòu)單元組成例如，Nylon-66（尼龍-H2N(CH2)6NH2+ +(2n-1)n結(jié) 結(jié)單 單重復(fù)重復(fù)單元是結(jié)構(gòu)單元是－NH(CH2)6NH－和－CO(CH2)4CO－兩2.MolecularMakingaPolymer––Case單體單但是，重復(fù)單元＝鏈注意：Mo兩種結(jié)構(gòu)單元的分子量之和的平2.MolecularMakingaPolymer––CaseCaseIV：由無規(guī)則排列的結(jié)構(gòu)單例如：丁苯橡(CH2--CH=CH--CH2--(-CH2--CH--nx,y為任意值，故在分子鏈上結(jié)構(gòu)單元的排列是任意M1M2M1M1M2M1M2M2M2在這種情況下，無法確定它的重復(fù)單元2.Molecular由由一種單體聚合而成的高分子稱為均聚物由兩種及以上的單體聚合而成的高分子稱為共聚物共聚物（copolymer）種類交替共聚（alternating）：同結(jié)構(gòu)單元交替接枝共聚物（graft）：一結(jié)3.MolecularMolecular

(chain

3.MolecularOnefinalproblem--Polydispersity(分子量的多分散性)--allsyntheticpolymershaveadistributedchainlengths(i.ewhenwesynthesizeapolymerweendupwithabunchofchainsofdifferentlength,rangingfromtheveryshorttotheverylongones).Asaresult,weusuallyhavetodefineaveragemolecularweight,whichisnotquiteaseasyasitsounds,becausetherearedifferenttypesofaveragelengths.Also,certainexperimentalmeasurementswillgiveyouoneaverage,whileothersmaygiveyouanother.Thereisalsoonetechniquethatgiveyoutheentire3.Molecular按聚合物中含有的分子數(shù)目統(tǒng)計平均的分高分子樣品中所有分子的總重量除以其分子(摩爾)數(shù)Mn

W 式中Wi，Ni，Mi分別為i-聚體的重量、分子數(shù)、分子i=數(shù)均分子量是通過依數(shù)性方法（冰點降低法、沸點升高法、滲透壓法、蒸汽壓法）端基滴定法測定。3.Molecular是按照聚合物的重量進行統(tǒng)計平均的分i-聚合物的分子量乘以其重量分數(shù)的加Mw

NiMi測定方法：3.MolecularZ均分子量(Z-averagemolecularweight按照Z值(熔體粘度)統(tǒng)計平均的分 Mz

WiMi

NiMiNiMi Niq q 3.Molecular黏均分子量(ViscosityaveragemolecularMark-Houwink方Kα方Mark-Houwink方Kα方[]KMK,α是與聚合物、溶劑有關(guān)的 WiMi 3.Molecular例題3：一種高聚物有30個大分子，其中100個的分子量為00個的分子量為00個的分子量為0 Mn 3.7105100Mw

(104)2100(105)2100(106)2100 z 100(104)3100(105)3100(106z100(104)2100(105)2100(106

9.910Mv

(104)(0.51)100(105)(0.51)100(106100104

1]

8.71053.Molecular

MzMolecularWeightDistribution(MWD)inatypicalpolymersample3.MolecularMz>Mw>Mv>Mn，Mv略低于合物的性能如強度、熔體粘度地依賴于樣3.Molecular高分子分子量多分散性以分子量分布指數(shù)即重均分子量與數(shù)均分子量的比值PDI）：Mw/Mw/ 分子量分布11(1.5~1(20~

分布較分布較