有机高分子化合物PPT学习教案

1、会计学1 有机高分子化合物有机高分子化合物 高分子化学发展简史高分子化学发展简史 第1页/共85页 第2页/共85页 第3页/共85页 第4页/共85页 第5页/共85页 第6页/共85页 第7页/共85页 第8页/共85页 也叫也叫聚合物分子聚合物分子或或大分子大分子，具有，具有高的相对分子量高的相对分子量，其结，其结 构必须是由多个构必须是由多个重复单元重复单元所组成，并且这些重复单元实所组成，并且这些重复单元实 际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。 CH2-CH CH2-CH CH2-CH ClClCl 第一节第一节 高分子化合物概论高分子化合物概

2、论 CH2CH OH 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚乙烯醇聚乙烯醇 H2C CH Cl CH2CH OH 实际上 概念上 一、一、 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念 第9页/共85页 高高 分分 子子小小 分分 子子 聚聚 合合 反反 应应 Polymerization 单单 体体 能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元 的小分子。的小分子。 高分子化合物高分子化合物Polymeric Substance Monome r 或称或称聚合物聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的 物质。物质。 第1

3、0页/共85页 链链 原原 子子 Chain Atoms 构成高分子构成高分子主链骨架主链骨架的单个原子。的单个原子。 链链 单单 元元Chain Units 由由链原子及其取代基链原子及其取代基 组成的原子或原子团。组成的原子或原子团。 聚丙烯聚丙烯 CC H H CH 3 H C H H C CH 3 H C H H C CH 3 H 聚乙二醇聚乙二醇 C H H C H H O C H H C H H O C H H C H H O CC H H CH 3 H C H H C CH 3 H C H H C CH 3 H C H H C H H O C H H C H H O C H H

4、C H H O 第11页/共85页 重复重复组成高分子分子结构的组成高分子分子结构的最小最小的结构单元。的结构单元。 重重 复复 结结 构构 单单 元（或链节）元（或链节） CC H H CH 3 H C H H C CH 3 H C H H C CH 3 H CH2CH CH3 () n 第12页/共85页 CH2CH Cl n 例如：例如： 第13页/共85页 第14页/共85页 由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚 合物。如：合物。如： 均均 聚聚 物物 Homopolymer 氯乙烯单体氯乙烯单体 由对苯二甲酸和乙二醇反应由对

5、苯二甲酸和乙二醇反应 生成的生成的“隐含单体隐含单体”： HOOC-Ph-COOCH2CH2OH “假设单体假设单体”：乙烯醇：乙烯醇 CH2CH Cl C O C O OCH2CH2O CH2CH OH 生成均聚物的聚合反应称生成均聚物的聚合反应称均聚反应均聚反应 （Homopolymerization) )。 第15页/共85页 由一种以上（两种或两种以上）单体聚合而成的聚由一种以上（两种或两种以上）单体聚合而成的聚 合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应。合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应。 共共 聚聚 物物 Copolymer 判别均聚物判别均聚物：聚合物分子有且只有一种聚合物分子

6、有且只有一种CRUCRU（重（重 复结构单元），复结构单元），并且该并且该CRUCRU可以只由一种可以只由一种单体衍生单体衍生 而来。而来。 第16页/共85页 1 1、性、性 质质 和和 用用 途途 塑塑 料料 纤纤 维维 橡橡 胶胶 涂涂 料料 胶粘胶粘 剂剂 功能高分子功能高分子 以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂 和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料 。 具有可逆形变的高弹性材料。具有可逆形变的高弹性材料。 纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的 100倍。倍。 二、二、

7、 高高 分分 子子 的的 分分 类类 涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和 保护作用的聚合物材料保护作用的聚合物材料 能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在 一起的聚合物材料一起的聚合物材料 具有特殊功能与用途但用量不大的精细具有特殊功能与用途但用量不大的精细 高分子材料高分子材料 第17页/共85页 第18页/共85页 2 2、来、来 源源 天然高分子天然高分子：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。 半天然高分子半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。经化学改性后的天然高分子。 3、主链元、主链元 素

8、（链原子素（链原子 ）组成）组成 碳链高分子碳链高分子：主链（链原子）完全由主链（链原子）完全由C C原子组成原子组成 杂链高分子杂链高分子：链原子除链原子除C外，还含外，还含O,N,S等杂原子等杂原子 元素有机高分子元素有机高分子：链原子由链原子由Si,B, O,N,S,P等杂原子组成等杂原子组成 合成高分子合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。 无机高分子无机高分子：主：主链或侧链不含有碳原子链或侧链不含有碳原子 第19页/共85页 碳链高分子碳链高分子 杂链高分子杂链高分子 元素有机高分子元素有机高分子 C H H C H H C H H C H H C H

9、 H C H H CC H H CH 3 H C H H C CH 3 H C H H C CH 3 H 聚乙烯聚乙烯聚丙聚丙 烯烯 C H H C H H O C H H C H H O C H H C H H O聚乙二聚乙二 醇醇 N H C H H C H H C H H C H H C H H C O 尼龙尼龙6 聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧 烷烷 Si CH3 CH3 OSi CH3 CH3 Si CH3 CH3 O 第20页/共85页 第21页/共85页 第22页/共85页 1. 1. 习习 惯惯 命命 名名 法法 天然高分子天然高分子 一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相一般有

10、与其来源、化学性能与作用、主要用途相 关的专用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化关的专用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化 学性能）、酶（化学作用）。学性能）、酶（化学作用）。 合成高分子合成高分子 （1）由一种单体合成的高分子由一种单体合成的高分子：“聚聚”+ + 单体名单体名 称称 如聚氯乙烯、聚乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等 三、三、 高高 分分 子子 的的 命命 名名 第23页/共85页 （2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不：表明或不 表明产物类型表明产物类型 表明产物类型表明产物类型：“聚聚”+ + 两单体生成的产物名称两单体生成的

11、产物名称，如，如 对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯” 己二酸和己二胺的缩聚产物叫己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺” 不表明产物类型不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀两单体名称或简称加后缀“树脂树脂”，如，如 苯酚和甲醛的缩聚产物叫苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂酚醛树脂” 尿素和甲醛的缩聚产物叫尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂脲醛树脂” 第24页/共85页 （3）由由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物： 两单体名称或简称之间两单体名称或简称之间 +“-”+“+“-

12、”+“共聚物共聚物”：如：如 乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯乙烯- -乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物” （4） “聚聚”+ +高分子主链结构中的特征功能团高分子主链结构中的特征功能团： 指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如： 聚酯聚酯： HO C O C O OCH2CH2O H() n 聚酰胺聚酰胺 ： HN(CH2)6HNHCO(CH2)4CO OHn 第25页/共85页 第26页/共85页 第27页/共85页 第28页/共85页 第29页/共85页 第30页/共85页 第31页/共85页 四、高分子化合物的合成方

13、法四、高分子化合物的合成方法 第32页/共85页 n CH2CH CH2 CHn 烯类单体通过加成聚合成高分子的反应称为加聚反应。烯类单体通过加成聚合成高分子的反应称为加聚反应。 加聚反应按加聚反应按参加反应的单体的种类参加反应的单体的种类不同：均不同：均 聚反应和共聚反应。聚反应和共聚反应。 第33页/共85页 C CH3 CH3 OHHO+C O ClCl nn C CH3 CH3 OOC O n+ (n-1) HCl 第34页/共85页 第35页/共85页 第36页/共85页 第37页/共85页 五、高分子化合物结构和特性五、高分子化合物结构和特性 第38页/共85页 （4）其它形状的聚

14、合物）其它形状的聚合物 v 除了上述三种基本形状外，还发展了新型结构的高分除了上述三种基本形状外，还发展了新型结构的高分 子，如子，如星形聚合物、梯形聚合物、星形聚合物星形聚合物、梯形聚合物、星形聚合物等。等。 第39页/共85页 线形高分线形高分 子子 环状高分环状高分 子子 支化高分支化高分 子子 梳形高分梳形高分 子子 梯形高分梯形高分 子子 网状高分网状高分 子子 星形高分星形高分 子子 体型高分体型高分 子子 第40页/共85页 2、高聚物的结晶态、高聚物的结晶态 第41页/共85页 v无定型高分子的例子：无定型高分子的例子：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯

15、等聚甲基丙烯酸甲酯等；结晶高分子的例子：；结晶高分子的例子：聚聚 乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯等。乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯等。 定义：结晶度定义：结晶度聚合物中结晶部分所占百分数聚合物中结晶部分所占百分数 第42页/共85页 样样 品品 密度法密度法 % X衍射法衍射法 % 红外光谱法红外光谱法 % 聚乙烯聚乙烯 菲利浦法菲利浦法 齐格勒法齐格勒法 高压法高压法 75 66 43 74 68 45 72 65 45 聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 1 2 3 4 5 20 18 42 56 61 29 31 27 39 40 61 41 58 81 75 第43页/共85

16、页 （二）（二） 高分子的特性高分子的特性 v1、不挥发性、不挥发性：高分子之间以次价键（范德华力）高分子之间以次价键（范德华力） 聚集。由于相对分子质量很大，总的次价键力超过聚集。由于相对分子质量很大，总的次价键力超过 共价键力。因此高分子只有固态和液态，没有气态共价键力。因此高分子只有固态和液态，没有气态 。 v2、弹性和可塑性、弹性和可塑性 v内因：高分子链之间的作用力及链的柔顺性内因：高分子链之间的作用力及链的柔顺性 v外因：温度外因：温度 “形状形状” ：一般是卷曲成无规的线团：一般是卷曲成无规的线团 卷曲成团的特性称高分子链的柔顺性卷曲成团的特性称高分子链的柔顺性 第44页/共85

17、页 1. 玻璃 态 2. 高弹 态 3. 粘流 态 第45页/共85页 v无定型高分子的热转变温度为无定型高分子的热转变温度为玻璃化转变温度玻璃化转变温度Tg ；结晶高分子的热转变温度为；结晶高分子的热转变温度为熔点熔点Tm。 v作为塑料使用时，作为塑料使用时，Tg是无定型高分子的使用上限是无定型高分子的使用上限 温度温度; v做为橡胶使用时，做为橡胶使用时， Tg是其使用下限温度是其使用下限温度, Tm是结是结 晶高分子的使用上限温度。化学纤维一般为结晶晶高分子的使用上限温度。化学纤维一般为结晶 高分子。高分子。 v部分高分子可呈现部分高分子可呈现液晶液晶状态。状态。 第46页/共85页 3

18、、良好的电绝缘性：、良好的电绝缘性：高分子中的原子共价键结合，因高分子中的原子共价键结合，因 此高分子具有良好的电绝缘性。此高分子具有良好的电绝缘性。 4、良好的柔顺性和机械强度、良好的柔顺性和机械强度 v柔顺性好（原因）：柔顺性好（原因）：由于高分子原子间的由于高分子原子间的 键能自键能自 由旋转，使得高分子链发生自由旋转。由旋转，使得高分子链发生自由旋转。 v机械强度高：由于高分子化合物机械强度高：由于高分子化合物具有高分子量。具有高分子量。 5、良好的化学稳定性、良好的化学稳定性 第47页/共85页 一、塑料中的一、塑料中的“四烯四烯” 英文缩写英文缩写 系统命名系统命名 聚乙烯聚乙烯

19、PE 聚次乙基聚次乙基 聚丙烯聚丙烯 PP 聚聚1-甲基乙烯甲基乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 PVC 聚聚1-氯乙烯氯乙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 PS 聚聚1-苯乙烯苯乙烯 第二节第二节 重要高分子的合成方法及应用重要高分子的合成方法及应用 第48页/共85页 二、二、“四胶四胶”（合成橡胶（合成橡胶 ） 丁苯橡胶：丁苯橡胶： 丁二烯和苯二烯共聚丁二烯和苯二烯共聚 顺丁橡胶顺丁橡胶: 丁二烯为单体丁二烯为单体 第49页/共85页 异戊橡胶异戊橡胶: 异戊二烯为单体异戊二烯为单体 乙丙橡胶：乙丙橡胶：乙烯与丙烯共聚乙烯与丙烯共聚 第50页/共85页 橡胶硫化橡胶硫化（vulcanization): 含双键

20、橡胶的硫化和不含含双键橡胶的硫化和不含 双键橡胶的硫化。双键橡胶的硫化。 工业上多采用硫或含硫有机化合物进行交联，以工业上多采用硫或含硫有机化合物进行交联，以 天然橡胶的硫化为例：天然橡胶的硫化为例： 第51页/共85页 第52页/共85页 第53页/共85页 三、纤维中的三、纤维中的“四纶四纶” 锦纶（尼龙）锦纶（尼龙） 尼龙尼龙-6 （聚已内酰胺（聚已内酰胺 ）： “6”表示已内酰胺的碳原子数表示已内酰胺的碳原子数 ； 尼龙尼龙-66（聚已二酰已二胺）（聚已二酰已二胺）：前面数字表示二元胺的碳：前面数字表示二元胺的碳 原子数，后面的数字表示二元酸的碳原子数。原子数，后面的数字表示二元酸的碳

21、原子数。 聚已内酰胺（尼龙聚已内酰胺（尼龙-6） 聚已二酰已二胺（尼龙聚已二酰已二胺（尼龙-66） 第54页/共85页 聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯 PETP 聚丙烯腈聚丙烯腈 PAN 聚乙烯醇聚乙烯醇 第55页/共85页 四、离子交换树脂四、离子交换树脂 离子交换树脂的单元结构由三部分组成：不溶不离子交换树脂的单元结构由三部分组成：不溶不 熔的熔的三维网状骨架三维网状骨架、固定在骨架上的、固定在骨架上的功能基功能基和功能基和功能基 所带的所带的可交换离子。可交换离子。 最常用的是聚苯乙烯类的离子交换树脂，它是由最常用的是聚苯乙烯类的离子交换树脂，它是由 苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚得

22、到体型共聚物小珠苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚得到体型共聚物小珠 ，再通过苯环的取代反应及功能基转化而制成：，再通过苯环的取代反应及功能基转化而制成： 类型：阳离子型、阴离子型、两性类型：阳离子型、阴离子型、两性 型型 第56页/共85页 第57页/共85页 第58页/共85页 离子交换树脂的离子交换过程也是化学反应离子交换树脂的离子交换过程也是化学反应，如磺酸，如磺酸 型聚苯乙烯阳离子交换树脂与水中的阳离子如型聚苯乙烯阳离子交换树脂与水中的阳离子如Na+作用时作用时 ，由于树脂上的，由于树脂上的H+浓度大，而浓度大，而-SO3-对对Na+的亲合力比对的亲合力比对H+ 的亲合力强，因此树脂上的的

23、亲合力强，因此树脂上的H+便与便与Na+发生交换，起到消发生交换，起到消 除水中除水中Na+的作用。交换完的树脂又的作用。交换完的树脂又可用高浓度的盐酸处可用高浓度的盐酸处 理再生重复使用：理再生重复使用： P SO3-H+ Na+交换 HCl，再生 P SO3-Na+ HCl 第59页/共85页 （3 3）复合高分子材料应用复合高分子材料应用：宇航材料、汽车工业：宇航材料、汽车工业 、机械工业、体育用品方面等、机械工业、体育用品方面等 （1 1）复合材料的涵义复合材料的涵义：复合材料是指两种或两种：复合材料是指两种或两种 以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为以上材料组合成的一种新型

24、材料。其中一种材料作为 基体，其他的材料作为增强剂。基体，其他的材料作为增强剂。 （2 2）优异的性能优异的性能：强度高、质量轻、耐高温、耐：强度高、质量轻、耐高温、耐 腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。 第三节第三节 新型高分子材料简介新型高分子材料简介 一、复合高分子材料一、复合高分子材料 第60页/共85页 一、复合材料一、复合材料 第61页/共85页 1、功能高分子材料的涵义功能高分子材料的涵义 在天然或合成高分子的主链或支链上带有显在天然或合成高分子的主链或支链上带有显 示示某种功能的官能团某种功能的官能团，使高分子具有特殊的功能，使高分子具有特殊的

25、功能 ，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的 功能要求，这类高分子通称为功能高分子。功能要求，这类高分子通称为功能高分子。 第62页/共85页 2、功能高分子材料的品种和分类、功能高分子材料的品种和分类 功能高分功能高分 子子 光敏高分子光敏高分子 导电高分子导电高分子 高分子催化剂与试剂高分子催化剂与试剂 微生物降解高分子微生物降解高分子 生物医药高分子生物医药高分子 高分子吸附剂高分子吸附剂 高分子膜高分子膜 高吸水性树脂高吸水性树脂 交换型高分子交换型高分子 感光树脂感光树脂 光致变色高分子光致变色高分子 光导电高分子光导电高分子 高分子半导

26、体高分子半导体 高分子导体高分子导体 超超 导导 高高 分分 子子 离子交换树脂离子交换树脂 电子交换树脂电子交换树脂 高分子药物高分子药物 医用高分子医用高分子 仿生高分子仿生高分子 第63页/共85页 第64页/共85页 第65页/共85页 第66页/共85页 （二）药用高分子（二）药用高分子 第67页/共85页 第68页/共85页 第69页/共85页 第70页/共85页 C H 2 C H n N C H 2 C C H 2 C H 2 O I I 第71页/共85页 第72页/共85页 CH2CHn OH CH2CH m NH CO CHN CHC S CH3 CH3 CH CO NH

27、3 乙烯醇乙烯醇乙烯胺共聚物载体青霉素乙烯胺共聚物载体青霉素 第73页/共85页 第74页/共85页 CH2CHn CH2 CHm NH CO CHN CHC S CH3 CH3 CH CO NH3 N O 第75页/共85页 CH2CH n CH2CH m NH CO CH NCH C S CH3 CH3 CH CO N O COOH 乙烯基吡咯烷酮乙烯基吡咯烷酮丙烯酸共聚物载体青霉素丙烯酸共聚物载体青霉素 第76页/共85页 HOOC CH N CCH S CH3 CH3 CH C O NH2 C CH N CCH S CH3 CH3 CH C O NH O n 第77页/共85页 HOOCCHN CCH S CH3 CH3 CH CO NH2 n NHCH C O n CH S NH CCHCOOH CH3 CH3 第78页/共85页 合成方法合成方法：对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它对淀粉、纤维素等天