PolymerChemistry

高分子化學(xué)1

聚乙烯丙綸高分子

防水膠復(fù)合防水卷材

人類正進(jìn)入合成材料時(shí)代新時(shí)代，新生活新工藝，新產(chǎn)品高分子化學(xué)2高分子化學(xué)尼龍四大塑料“四烯”聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纖維“六綸”滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸合成橡膠“四膠”順丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、異戊橡膠三大合成高分子材料3我被高分子包圍了呀！酚醛塑料滌綸聚氯乙烯有機(jī)玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料聚丙烯45全塑汽車時(shí)代即將來臨

神七出艙服請(qǐng)同學(xué)們課外閱讀/content/2012-10-18/116455.html6高分子化學(xué)阿斯匹林(Aspirin)是一個(gè)“古老”的解熱鎮(zhèn)痛藥物，而緩釋長(zhǎng)效阿斯匹林又使阿斯匹林煥發(fā)了青春。近年，科學(xué)家通過乙二醇的橋梁作用把阿斯匹林連接在高聚物上，制成緩釋長(zhǎng)效阿斯匹林，用于關(guān)節(jié)炎和冠心病的輔助治療，緩釋長(zhǎng)效阿斯匹林可分為三部分：①高分子載體（聚甲基丙烯酸）；②低分子藥物（阿斯匹林）；③作為橋梁作用的乙二醇。腸胃中水解變?yōu)榘⑺蛊チ?。【高分子藥物】現(xiàn)代醫(yī)藥發(fā)展方向之一：合成藥物長(zhǎng)效化和低毒化，其有效途徑是低分子藥物高分子化。例如可將藥物分子連在安全無毒的高分子鏈上。緩釋長(zhǎng)效阿斯匹林的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：7高分子化學(xué)緩釋長(zhǎng)效阿斯匹林在體內(nèi)的分解過程人造器官組織

人造器官組織

人造器官組織

8高分子化學(xué)人造器官組織

人造器官組織

人造器官組織

【人造器官組織

】由于某些合成高分子材料（如：有機(jī)硅聚合物、有機(jī)氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纖維素等）與生物體中的天然高分子有極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，生物相容性較好，較少受到排斥，安全無毒，可用于制作醫(yī)用組織和人造器官的高分子材料。從皮膚到內(nèi)臟，從血液到五官都有用醫(yī)用高分子材料制成的人造器官組織，如人造血管、人造心臟、人造腎臟、人造皮膚、人造骨髓等，最早應(yīng)用的醫(yī)用高分子材料是代替手術(shù)縫合線的聚乳酸。使聚乳酸作為外科手術(shù)的縫合線，因聚乳酸極易水解、縫合傷口愈合后，不需拆線，縫合線經(jīng)體液水解為乳酸，由代謝循環(huán)排出體外。9高分子化學(xué)人造器官組織

人造器官組織

人造器官組織

【光致變色高分子

】螺苯并吡喃類衍生物是一類典型的光致變色化合物，將其引入纖維素類聚合物分子鏈上，用這種聚合物仿制的纖維就具有光致變色功能。變色反應(yīng)式如下：共軛鏈變化引起顏色變化通過上述反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了人們的服裝可以隨光線強(qiáng)弱變化而變化。10主要成份是聚氯乙烯，表面附著一層金屬。光盤11Chapter1

緒論本章內(nèi)容1.1高分子的基本概念1.2高分子化合物的分類和命名1.6凝聚態(tài)及熱轉(zhuǎn)變1.5大分子微結(jié)構(gòu)1.4分子量及其分布1.3聚合反應(yīng)分類（*）（△）（*）高分子化學(xué)1.7高分子材料和力學(xué)性能（*）12教學(xué)目的及要求掌握

基本概念、聚合反應(yīng)分類;聚合物平均分子量、分子量分布的幾種表示方法；

熟悉

高分子特點(diǎn)；線型、支鏈和體型大分子以及高分子的微觀結(jié)構(gòu)、聚合物分類及命名方法；了解高分子化學(xué)研究的主要問題，聚合物分子量、分子量分布對(duì)聚合物性能影響，聚合物的物理狀態(tài)和主要性能、高分子材料和機(jī)械強(qiáng)度、高分子化學(xué)簡(jiǎn)史。

13高分子化學(xué)既是一門應(yīng)用科學(xué)，又是一門基礎(chǔ)科學(xué).它是建立在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而成的一門新興學(xué)科。目前，已經(jīng)發(fā)展成四個(gè)主要分支.高分子化學(xué)繼“四大化學(xué)”之后被稱為“第五大化學(xué)”。屬于高分子科學(xué)的一個(gè)分支.

高分子化學(xué)

學(xué)科地位高分子化學(xué)高分子科學(xué)高分子化學(xué)高分子物理高分子材料高分子工藝14高分子化學(xué)高分子化學(xué)高分子化學(xué)是研究高分子合成和化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)。學(xué)習(xí)高分子化學(xué)的目的是了解聚合反應(yīng)的機(jī)理和聚合方法，以便合成出具有指定相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量分布、指定性能、能滿足實(shí)際需要的高分子化合物。研究目的15高分子化學(xué)①提高產(chǎn)量、增加品種、改進(jìn)性能、處理三廢、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域；②研制新型引發(fā)劑，降低能源和材料消耗，使得合成方便易行；③采用新的聚合方法獲得新性能、新品種、新用途的高聚物；④開發(fā)功能高分子材料和生物工程高分子材料。高分子化學(xué)

發(fā)展方向16

高分子是由碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素組成的分子量足夠高的有機(jī)物。高分子量對(duì)化合物性質(zhì)的影響就是使它具有一定強(qiáng)度，從而可作材料使用。又因高分子一般具有長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，每個(gè)分子好像一條長(zhǎng)長(zhǎng)的線，許多分子糾集在一起，就成了一個(gè)扯不開的線團(tuán)，這就是高分子化合物具有較高強(qiáng)度，可以作為結(jié)構(gòu)材料使用的根本原因。另一方面，還可以通過各種物理的或化學(xué)的方法，使高分子成為能完成特殊功能的功能高分子材料。

高分子化合物簡(jiǎn)介高分子化學(xué)171.1

高分子的基本概念（*）又稱高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物。

（注：這些術(shù)語有時(shí)可以通用）

Macromolecules,HighPolymer,Polymer什么是高分子?高分子是由許多簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)單元主要通過共價(jià)鍵重復(fù)鍵接而成.

且相對(duì)分子量高達(dá)104～107.18高分子的特征——相對(duì)分子質(zhì)量很大-----<103<--------------<104<---------<107<---------------低分子過渡區(qū)（齊聚物）高聚物超高分子量的聚合物一般高分子的分子量在104～10719高分子的特征——共價(jià)鍵連接、

由相同簡(jiǎn)單化學(xué)結(jié)構(gòu)重復(fù)鍵接20211.1高分子的基本概念

聚合物分子結(jié)構(gòu)必須是由多個(gè)重復(fù)單元所組成，并且這些重復(fù)單元是由相應(yīng)的小分子衍生而來。高分子化學(xué)聚合反應(yīng)單體n結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元單體單元鏈節(jié)元素組成同電子結(jié)構(gòu)異n聚合度（DP）

結(jié)構(gòu)單元數(shù)

重復(fù)單元數(shù)表示重復(fù)連接221.1高分子的基本概念高分子小分子聚合反應(yīng)Polymerization單體能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子。即合成聚合物的起始原料。單體（Monomer）在大分子鏈中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán)。即構(gòu)成大分子鏈的基本結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)單元（Structureunit）231.1高分子的基本概念重復(fù)單元（Repeatingunit）聚合物中化學(xué)組成相同的最小單位。鏈節(jié)(Chainelement）即一個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。單體單元（Monomerunit

）聚合物中具有與單體相同化學(xué)組成而不同電子結(jié)構(gòu)的單元。和結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元單體單元鏈節(jié)單體（Monomer）高分子化學(xué)聚合反應(yīng)n241.1高分子的基本概念

高分子的三種組成情況高分子化學(xué)比較差異：n251.由一種結(jié)構(gòu)單元組成的高分子1.1高分子的基本概念

高分子的三種組成情況

例如：聚苯乙烯聚合高分子結(jié)構(gòu)可以縮寫成單體結(jié)構(gòu)單元＝單體單元＝重復(fù)單元＝鏈節(jié)此時(shí)說明：n

表示重復(fù)單元數(shù)，也稱為鏈節(jié)數(shù),在此等于聚合度。高分子化學(xué)261.1高分子的基本概念

聚合度是衡量高分子大小的一個(gè)指標(biāo)。聚合度有兩種表示法：以大分子鏈中的結(jié)構(gòu)單元數(shù)目表示，記作以大分子鏈中的重復(fù)單元數(shù)目表示，記作此時(shí)聚合度（Degreeofpolymerization，縮寫為DP）說明：絕大多數(shù)高聚物是一組不同聚合度和不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的同系物的混合物，因此，聚合物分子量或聚合度是大小不一的大分子的統(tǒng)計(jì)平均值，或者說分子量或聚合度具有一定的分布范圍。一種結(jié)構(gòu)單元組成的高分子271.2高分子的基本概念另一種情況：結(jié)構(gòu)單元＝重復(fù)單元＝鏈節(jié)

單體單元

注意：聚合有小分子生成，結(jié)構(gòu)單元不等于單體單元。式中:M是高分子的分子量

M0是結(jié)構(gòu)單元的分子量

由聚合度可計(jì)算出高分子的分子量：

281.1高分子的基本概念結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)結(jié)構(gòu)單元2.由兩種結(jié)構(gòu)單元組成的高分子合成尼龍-66的特征：

其重復(fù)單元由兩種結(jié)構(gòu)單元組成，且結(jié)構(gòu)單元與單體的組成不相同，所以，不能稱為單體單元。但單體在形成高分子的過程中要失掉一些原子高分子化學(xué)29單個(gè)聚合物分子所含單體單元的數(shù)目。

聚合物單體結(jié)構(gòu)單元聚合度2n聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，滌綸，PETn例：1.1高分子的基本概念結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元單體單元；但,重復(fù)單元＝鏈節(jié)

注意：Mo為兩種結(jié)構(gòu)單元的平均分子量高分子化學(xué)30解：

====50000-150000/62.5=800-2400

通過計(jì)算可知，聚氯乙烯的平均聚合度應(yīng)在800-2400聚氯乙烯分子約由800-2400個(gè)氯乙烯單元組成。1.1高分子的基本概念例1：以氯乙烯單體為原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根據(jù)其用途不同可在5萬至15萬之間，其結(jié)構(gòu)單元的分子量為62.5，計(jì)算其聚合度。31解：已知-O(CH2)2O-結(jié)構(gòu)單元分子量為60，-OC-C6H5-CO-

結(jié)構(gòu)單元分子量為132。由=·（M+M

）/2得：

20000=·（60+132）/2

則=208

=/2=1041.1高分子的基本概念例2：以對(duì)苯二甲酸與乙二醇為原料，經(jīng)縮聚制得聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其分子量一般在2萬左右，計(jì)算及。

高分子化學(xué)32生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均聚反應(yīng)（Homopolymerization)。真實(shí)的：氯乙烯單體由對(duì)苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)生成的“隱含單體”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH假設(shè)單體：乙烯醇例：1.1高分子的基本概念均聚物

Homopolymer：由一種單體聚合而成的聚合物。33說明：

x,y為任意值，故在分子鏈上結(jié)構(gòu)單元的排列是任意的：

M1M2M1M1M2M1M2M2M2

在這種情況下，無法確定它的重復(fù)單元，僅

例如：丁苯橡膠（由單體1,3-丁二烯和苯乙烯聚合而成）由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)。共聚物Copolymer結(jié)構(gòu)單元＝單體單元1.1高分子的基本概念34主鏈元素組成碳鏈高分子：主鏈（鏈原子）完全由C原子組成雜鏈高分子：主鏈除C外，還含O,N,S等雜原子元素有機(jī)高分子：鏈原子均為雜原子，側(cè)鏈為有機(jī)基團(tuán)來源天然高分子：自然界天然存在的高分子半天然高分子（改性）：經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子合成高分子：由單體聚合人工合成的高分子1.分類1.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)35主鏈元素︵鏈原子︶組成碳鏈聚合物：主鏈由C組成。絕大部分烯類聚合物屬于此類雜鏈聚合物：主鏈除C外，還含O,N,S等雜原子。如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚等元素有機(jī)聚合物：主鏈沒碳，主要由Si、B、Al、O、N、S、P等原子組成，側(cè)基則有有機(jī)基團(tuán)無機(jī)高分子：主鏈和側(cè)鏈均無碳，如：耐火橡膠、硅酸鹽等聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龍—6聚二甲基硅氧烷361.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)性質(zhì)和用途塑料纖維橡膠涂料膠粘劑功能高分子以聚合物為基體材料，添加其它助劑（增塑劑、潤(rùn)滑劑、填料、抗氧劑等），經(jīng)加工形成的可進(jìn)行塑性加工的高分子材料。“四烯”以聚合物為基體材料加入適當(dāng)種類和適當(dāng)數(shù)量的助劑（如硫化劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、填料等），經(jīng)過塑練，使其具有可塑性，加熱加壓交聯(lián)后成為具有高彈性的材料。如：“四膠”以聚合物為基體材料加入適當(dāng)助劑（溶劑、防靜電劑、柔順劑和燃料等）配制成的可以進(jìn)行抽絲加工的高分子材料。如：“四綸”涂于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料。有良好粘合性能，可將兩種物體粘接在一起的連接聚合物材料指高分子主鏈和側(cè)鏈上帶功能基團(tuán)，具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)高分子材料。三大合成材料371.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)聚合物的結(jié)構(gòu)形態(tài)線型聚合物體型聚合物指具有線型結(jié)構(gòu)的聚合物?？扇芸扇?。如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸甲酯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物無規(guī)線團(tuán)折疊鏈螺旋鏈星型鏈?zhǔn)嵝玩溄宦?lián)鏈指具有體型交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物。不熔不溶。為熱固性聚合物。如酚醛樹脂、脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂和聚氨酯等等。38按聚合物的熱行為不同熱塑性聚合物熱固性聚合物按聚合物的凝聚狀態(tài)不同橡膠態(tài)部分結(jié)晶態(tài)玻璃態(tài)1.2高分子化合物的分類和命名392.命名I.普通命名法天然高分子一般有與其來源、化學(xué)性能、作用、主要用途相關(guān)的專用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與性能）、酶（化學(xué)作用）。合成高分子(1)由一種單體合成的高分子：“聚”+單體名稱

如聚氯乙烯、聚乙烯等遵循的兩個(gè)原則：既要表明其結(jié)構(gòu)特征，也要反映其與原單體的聯(lián)系。聚合物的命名方法有多種，故同一種聚合物往往有幾個(gè)名稱。1.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)40（2）由兩種單體經(jīng)縮聚反應(yīng)合成的高分子（表明或不表明產(chǎn)物類型）表明產(chǎn)物類型：“聚”+兩單體生成的產(chǎn)物名稱，如

對(duì)苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對(duì)苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺”不表明產(chǎn)物類型：?jiǎn)误w名稱或簡(jiǎn)稱加后綴“樹脂”或“橡膠”，如

苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“酚醛樹脂”

尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“脲醛樹脂”甘油（丙三醇）和鄰苯二甲酸酐產(chǎn)物叫“醇酸樹脂”

丁二烯和苯乙烯產(chǎn)物叫“丁苯橡膠”1.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)41（3）由兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物：

兩單體名稱或簡(jiǎn)稱之間+“-”+“共聚物”：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”（4）“聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)：指的是一類高分子，而非單種高分子，如：聚酰胺：聚酯：另外，還有聚氨酯-HN-CO-O-、聚碳酸酯和聚醚-O-等。1.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)421.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)

合成纖維最普遍，我國(guó)以“綸”作為合成纖維的后綴

滌綸聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）

丙綸聚丙烯

錦綸聚酰胺（尼龍），后面加數(shù)字區(qū)別。如尼龍-66，尼龍-6。

腈綸

聚丙烯腈

有機(jī)玻璃

聚甲基丙烯酸甲酯

電木

酚醛樹脂

第一個(gè)數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)第二個(gè)數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)只附一個(gè)數(shù)字表示內(nèi)酰胺或氨基酸的碳原子數(shù)數(shù)字含義II.商品名“綸”來自英文后綴的音譯字“l(fā)on”4344PE(polyethylene)聚乙烯PAM(Polyacrylamide)聚丙烯酰胺PP(Polypropylene)

聚丙烯PMA(Polymethacrylate)聚丙烯酸甲酯PTFE(Polytetrafluoroethylene)聚四氟乙烯PMMA(Polymethylmethacrylate)聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)PS(polystyrene)聚苯乙烯PVA(Polyvinylalcohol)聚乙烯醇PVC(polyvinylchloride)聚氯乙烯PVAc（Polyvinylacetate）聚醋酸乙烯酯PAA(Polyacrylicacid)聚丙烯酸PA（Polyamides)尼龍（聚酰胺）III.英文縮寫名部分常見高分子化合物的英文縮寫名稱1.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)451.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)命名程序：(1)確定重復(fù)結(jié)構(gòu)單元；(2)按規(guī)定排出重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中的次級(jí)單元（即取代基）的次序：主鏈上帶取代基的C原子寫在前，然后，（i）先排側(cè)基最少的元素；（ii）再排有取代基的元素；（iii）當(dāng)主鏈上有雜原子時(shí)，先排雜原子。(3)給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名：按小分子有機(jī)化合物的IUPAC命名規(guī)則給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名；(4)給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名，并冠以前綴“聚”。IV.IUPAC系統(tǒng)命名法46重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為：1聚（1-氯代亞乙基）Poly(1-chloroethylene)

注意:(1)CH2=CH2,乙烯；（2）-CH2-CH2-,1,2-亞乙基，撐乙基例11.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)47例2聚乙烯聚亞乙基Poly(ethylene)聚丙烯聚亞丙基Poly(propylene)例3聚丙烯酸甲酯聚[1-(甲氧基羰基)亞乙基]Poly[1-(methoxycarbonyl)ethylene]例41.2

高分子化合物的分類和命名高分子化學(xué)48

聚甲基丙烯酸甲