高分子的分类命名聚合反应PPT学习教案

1、会计学1高分子的分类命名聚合反应高分子的分类命名聚合反应碳链高分子碳链高分子 其分子主链完全由碳原子组成。由烯烃、共其分子主链完全由碳原子组成。由烯烃、共轭二烯烃单体通过加成聚合反应得到。轭二烯烃单体通过加成聚合反应得到。聚乙烯聚乙烯CHHCHHCHHCHHCHHCHH聚丙烯聚丙烯CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H第1页/共39页杂链高分子杂链高分子 其分子主链除碳原子外还含有其分子主链除碳原子外还含有O O、N N、S S等杂原等杂原子。绝大部分缩聚物如聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚子。绝大部分缩聚物如聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚等均属于杂链高分子。醚等均属于杂链高分子。 CHHCHH

2、O CHHCHHO CHHCHHO聚乙二醇聚乙二醇尼龙尼龙6NHCHHCHHCHHCHHCHHCO第2页/共39页元素有机高分子元素有机高分子 其分子主链不含碳原子而由其分子主链不含碳原子而由SiSi、A1A1、O O、N N、S S、P P等原子组成，但其侧基含等原子组成，但其侧基含C C、H H、O O的有机基的有机基团，如甲基、乙基、苯基等。团，如甲基、乙基、苯基等。 聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷SiCH3CH3OSiCH3CH3SiCH3CH3O第3页/共39页 按照制备高分子化合物的聚合反应类型包括缩按照制备高分子化合物的聚合反应类型包括缩聚反应和加聚反应两大类，可将相应的聚合物分为

3、聚反应和加聚反应两大类，可将相应的聚合物分为缩聚物和加聚物缩聚物和加聚物。 按照高分子化合物的化学结构类别可分为按照高分子化合物的化学结构类别可分为聚酯聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚烯烃、聚酰胺、聚氨酯、聚烯烃等等。等等。 按照聚合物受热时的不同行为可分为按照聚合物受热时的不同行为可分为热塑性聚热塑性聚合物合物? 和热固性聚合物和热固性聚合物。第4页/共39页 热固性聚合物：热固性聚合物：指聚合物在加热或外加交联指聚合物在加热或外加交联剂存在下，发生交联反应形成不溶不熔的体形高剂存在下，发生交联反应形成不溶不熔的体形高分子化合物，叫分子化合物，叫热固性聚合物。热固性聚合物。其特点是受热不其特点是受热

4、不再软化，强热则分解破坏。再软化，强热则分解破坏。例如例如: :环氧树脂、酚醛树脂、天然橡胶等。环氧树脂、酚醛树脂、天然橡胶等。 热塑性聚合物：热塑性聚合物：一般指线形或支链形聚合物一般指线形或支链形聚合物，具有可反复加热软化或熔化而成型的性质，具有可反复加热软化或熔化而成型的性质，例如例如: :聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等；聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等；第5页/共39页 按照聚合物的相对分子质量大小可分为按照聚合物的相对分子质量大小可分为高聚物高聚物、低聚物、齐聚物、预聚物、低聚物、齐聚物、预聚物等等。等等。 低聚物低聚物是指通常情况下相对分子质量小于合格是指通常情况下相对分

5、子质量小于合格高聚物产品的副产物或者使用于某些特殊用途如涂高聚物产品的副产物或者使用于某些特殊用途如涂料、胶黏剂等的聚合物。料、胶黏剂等的聚合物。 齐聚物齐聚物是指那些相对分子质量极低，根本不具有是指那些相对分子质量极低，根本不具有高分子特性的高分子特性的“缩合物缩合物”，现在多叫低聚物。，现在多叫低聚物。 预聚物预聚物是指那些可以在特定条件下发生交联固化是指那些可以在特定条件下发生交联固化反应的低聚物。反应的低聚物。 第6页/共39页性性 能能 和和 用用 途途塑塑 料料以聚合物为基础，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，

6、经加工形成的塑性材料或刚性材料橡橡 胶胶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纤 维维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100100倍倍涂涂 料料涂布于物体表面能成坚韧的薄膜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、起装饰和保护作用的聚合物材料料胶粘剂胶粘剂能通过粘合的方法将两种以上的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物体连接在一起的聚合物材料功能高分功能高分子子具有特殊功能与用途但用具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料量不大的精细高分子材料第7页/共39页 功能高分子功能高分子是指在高分子主链和侧链

7、上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子是指在高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子涂料涂料是涂布于物体表面能结成坚韧保护膜的涂装材料是涂布于物体表面能结成坚韧保护膜的涂装材料产量最大，与国民经济、人民生活关系密切产量最大，与国民经济、人民生活关系密切故称为故称为“三大合成材料三大合成材料”第8页/共39页通常所说的塑料、橡胶，正是按照通常所说的塑料、橡胶，正是按照T Tm m和和 T Tg g在在室室温之上或室温之下划分的温之上或室温之下划分的只能是非晶态高聚物，处于高弹态只能是非晶态高聚物，处于高弹态 Tg是

8、使用的下限温度，是使用的下限温度， Tg应低于室温应低于室温7070以上以上 T Tf f ( (黏流温度黏流温度) )是使用的上限温度是使用的上限温度大部分纤维是晶态高聚物大部分纤维是晶态高聚物 T Tm应高于室温应高于室温150150以上以上也有非晶态高聚物也有非晶态高聚物 分子排列要有一定规则和取向分子排列要有一定规则和取向纤维纤维塑料塑料晶态高聚物晶态高聚物 处于部分结晶态处于部分结晶态 ，Tm是使用的上限温度是使用的上限温度非晶态高聚物非晶态高聚物 处于玻璃态，处于玻璃态，Tg是使用的上限温度是使用的上限温度第9页/共39页通用塑料通用塑料聚苯乙烯（聚苯乙烯（polystyrene)

9、polystyrene)，PSPSCH2CHn聚乙烯聚乙烯(polyethylene)(polyethylene)，PEPECH2CH2n聚氯乙烯（聚氯乙烯（polyvinylene)polyvinylene)，PVCPVCClCH2CHn聚丙烯（聚丙烯（polypropylene)polypropylene)，PPPPCH2CHCH3n第10页/共39页塑塑 料料聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA:PMMA:篮球框架，飞机舷窗，树脂镜片篮球框架，飞机舷窗，树脂镜片CH2CCH3COOCH3n聚碳酸酯，聚碳酸酯，PCPCOCCH3CH3OCOn第11页/共39页 一般有与其来源、化学

10、性能与作用、主要用途一般有与其来源、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（来源相关的专用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、酶（化学作用）。与化学性能）、酶（化学作用）。（1 1）由）由1 1种单体合成的高分子：以单体名称为基础，种单体合成的高分子：以单体名称为基础， “聚聚”+ + 单体名称单体名称（一）（一） 习习 惯惯 命命 名名 法法1. 1. 天然高分子天然高分子2. 2. 合成高分子合成高分子乙烯乙烯 丙烯丙烯 氯乙烯氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯聚乙烯聚乙烯 聚丙烯聚丙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯二、高分子化合

11、物的命名二、高分子化合物的命名第12页/共39页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产物名称对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物聚对苯二甲聚对苯二甲酸乙二醇酯酸乙二醇酯己二酸和己二胺的缩聚产物己二酸和己二胺的缩聚产物聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺（2 2）由）由2 2种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物类型或不表明产物类型第13页/共39页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”或或 苯酚和甲醛的缩聚产物苯酚和甲醛的缩聚产物“酚醛树脂酚醛树脂”

12、尿素和甲醛的缩聚产物尿素和甲醛的缩聚产物“脲醛树脂脲醛树脂”?聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂等（成型加工原料聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂等（成型加工原料）?丁苯橡胶丁苯橡胶”第14页/共39页（3 3）由）由2 2种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：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 +“-”+“+“-”+“共聚物共聚物”：如：乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物如：乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物“乙烯乙烯- -乙酸乙酸乙烯酯共聚物乙烯酯共聚物”第15页/共39页（4 4）以高分子链的结构特征命名：以高分子链的结构特征命名：“聚聚”+ +高分子主链结构中的特征功能团高分子主

13、链结构中的特征功能团O -C-O-NH-C-O-OO -C-NH- -O-聚酰胺聚酰胺：HN(CH2)6HNHCO(CH2)4CO OHnHO COCOOCH2CH2O H()n聚酯聚酯：?第16页/共39页 商品名商品名 合成纤维最普遍，我国以合成纤维最普遍，我国以“纶纶”作为作为合成纤维的后缀合成纤维的后缀 涤纶涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙纶丙纶 聚丙烯聚丙烯 锦纶锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别聚酰胺（尼龙），后面加数字区别 氯纶氯纶 聚氯乙烯聚氯乙烯 腈纶腈纶 聚丙烯腈聚丙烯腈第一个数字表示二元胺的碳原子数；第二个数字表第一个数字表示二元胺的碳

14、原子数；第二个数字表示二元酸的碳原子数。例如：尼龙示二元酸的碳原子数。例如：尼龙-66-66己二胺己二胺与己二酸的缩聚物与己二酸的缩聚物只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数例如例如: :尼龙尼龙-6-6己内酰胺的聚合物己内酰胺的聚合物数字含义数字含义第17页/共39页习惯名称与商品名称习惯名称与商品名称高聚物的重复结构单元通俗名称系统名称习惯或商品名称英文缩写CH2CH2CH2CH(CH3)CH2CH(Cl)CH2C(CH3)-COOCO(CH2)2O-NH(CH2)5CO聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚对苯二甲酸乙二酯聚已内酰胺聚亚乙基聚亚丙

15、基聚(1-氯亚乙基)聚(1-甲氧基酰基)-1-甲基亚乙基聚(氧亚乙基对苯二酰)高密度聚乙烯低密度聚乙烯（丝用）丙纶（丝用）氯纶有机玻璃涤纶锦纶-6或尼龙-6HDPELDPEPPPVCPMMAPETPPA-6第18页/共39页（二）（二） IUPACIUPAC系统命名法系统命名法(1) (1) 确定重复结构单元；确定重复结构单元；(2) (2) 按规定排出重复结构单元中的二级单元循序：按规定排出重复结构单元中的二级单元循序：规规定主链上带取代基的定主链上带取代基的C C原子写在前，含原子最少的基原子写在前，含原子最少的基团先写团先写；(3) (3) 给重复结构单元命名：给重复结构单元命名：按小分

16、子有机化合物的按小分子有机化合物的IUPACIUPAC命名规则给重复结构单元命名命名规则给重复结构单元命名；(4) (4) 给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀“聚聚”。注意：括弧必不可少注意：括弧必不可少第19页/共39页重复结构单元为：重复结构单元为：Poly(1-chloroethylene)Poly(1-chloroethylene)CHHCClHCHHCClHCHHCClH聚（聚（1-1-氯代乙烯氯代乙烯）CHHCClH举举 例例CH CH2n聚聚?(1苯基乙烯苯基乙烯?)Poly(1-phenylethylene)第20页/共39页NH(CH

17、2)6NHCO(CH2)4COn聚聚( (氧羰基氧氧羰基氧-1,4-1,4-苯撑异丙叉苯撑异丙叉-1,4-1,4-苯撑苯撑) )Poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-isopropylidene-1,4-phenylene)CH3CH3O CO O CnCOOCH3CH3nC CH2第21页/共39页第第1.31.3节节 聚合反应的类别聚合反应的类别 由某些符合特定条件的低分子化合物合成高由某些符合特定条件的低分子化合物合成高分子化合物的化学反应称为分子化合物的化学反应称为聚合反应聚合反应，这些低分，这些低分子化合物叫做子化合物叫做单体单体。可以从两个角度对聚合反

18、应。可以从两个角度对聚合反应进行分类。进行分类。 一一. .按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化分类分类 Carothers Carothers分类法分类法 早期，根据单体与其生成的聚合物之间在分早期，根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的变化把聚合反应分为子组成与结构上的变化把聚合反应分为加聚反应加聚反应和和缩聚反应缩聚反应。第22页/共39页特征：特征：o 加聚反应往往是烯类单体加聚反应往往是烯类单体 键加成的聚合反应键加成的聚合反应，无官能团结构特征，多是碳链聚合物，无官能团结构特征，多是碳链聚合物o 加聚物的元素组成与其单体相同，仅电子

19、结加聚物的元素组成与其单体相同，仅电子结构有所改变构有所改变o 加聚物分子量是单体分子量的整数倍加聚物分子量是单体分子量的整数倍第23页/共39页第24页/共39页缩聚反应的特征缩聚反应的特征：o 缩聚反应通常是官能团间的聚合反应缩聚反应通常是官能团间的聚合反应o 反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等o 缩聚物中往往留有官能团的结构特征缩聚物中往往留有官能团的结构特征, ,如如 -OCO- -OCO- （酯基）、酯基）、-NHCO-NHCO-（酰胺基），故大部分缩聚物都是杂（酰胺基），故大部分缩聚物都是杂链聚合物链聚合物o 缩聚物的结构单元比其单体少

20、若干原子，故分子量缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，故分子量不再是单体分子量的整数倍不再是单体分子量的整数倍第25页/共39页二、二、 按照聚合反应机理进行分类按照聚合反应机理进行分类 FloryFlory分类法分类法： 根据反应机理和动力学性质的不同，分为根据反应机理和动力学性质的不同，分为逐步逐步聚合反应聚合反应( (Step-Growth PolymerizationStep-Growth Polymerization) )和和链式聚链式聚合反应合反应( (Chain-Growth polymerizationChain-Growth polymerization) )。 逐步聚合反应

21、逐步聚合反应通常加入催化剂提高反应速率，通常加入催化剂提高反应速率，催化剂并不参与聚合物分子的组成；催化剂并不参与聚合物分子的组成；1.1.逐步聚合反应逐步聚合反应逐步聚合反逐步聚合反应的分类应的分类逐步缩合聚合反应逐步缩合聚合反应逐步加成聚合反应逐步加成聚合反应第26页/共39页逐步缩合聚合反应逐步缩合聚合反应（PolycondensationPolycondensation） 在反应过程中，聚合物链通过缩合反应生在反应过程中，聚合物链通过缩合反应生成的，简称成的，简称缩聚反应；缩聚反应； 如聚酯、聚酰胺等的合成反应，这类缩聚如聚酯、聚酰胺等的合成反应，这类缩聚反应伴有小分子副产物的生成。反

22、应伴有小分子副产物的生成。第27页/共39页 如果聚合物链是通过加成反应生成的称如果聚合物链是通过加成反应生成的称逐逐步加成聚合反应步加成聚合反应（PolyadditionPolyaddition）。）。简称为逐简称为逐步加聚反应或者聚加成聚合反应。步加聚反应或者聚加成聚合反应。 例如：聚氨酯、环氧树脂等的合成反应以及例如：聚氨酯、环氧树脂等的合成反应以及己内酰胺的开环聚合反应等。聚合反应中一般没己内酰胺的开环聚合反应等。聚合反应中一般没有小分子生成，但有些聚加成聚合反应也有小分有小分子生成，但有些聚加成聚合反应也有小分子生成，有些聚合反应还可能发生个别活泼原子子生成，有些聚合反应还可能发生个

23、别活泼原子的转移。的转移。第28页/共39页逐步聚合反应（逐步聚合反应（Step PolymerizationStep Polymerization）重要特点：）重要特点：o单体转变成聚合物的反应是逐步进行的。单体转变成聚合物的反应是逐步进行的。o聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成成o大部分的缩聚反应（反应中有低分子副产物生大部分的缩聚反应（反应中有低分子副产物生成）都属于逐步聚合；成）都属于逐步聚合；o反应早期，单体很快转变成二聚体、三聚体、反应早期，单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体等中间产物，以后反应在这些低聚体之四聚体等中间产物，以后反

24、应在这些低聚体之间进行间进行o 单体通常是含有官能团的化合物单体通常是含有官能团的化合物第29页/共39页 链式聚合反应链式聚合反应在聚合反应过程中，聚合在聚合反应过程中，聚合物链是物链是仅由单体和聚合物链上的反应活性中心之仅由单体和聚合物链上的反应活性中心之间间的反应生成，并且在新的聚合物链上再生反应的反应生成，并且在新的聚合物链上再生反应活性点。也称活性点。也称连锁聚合反应连锁聚合反应（Chain Chain PolymerizationPolymerization）。）。 重要特点重要特点：反应中一旦形成单体活性中心，就反应中一旦形成单体活性中心，就能很快传递下去，瞬间形成高分子。平均每

25、个能很快传递下去，瞬间形成高分子。平均每个大分子的生成时间很短（零点几秒到几秒）大分子的生成时间很短（零点几秒到几秒）2. 2. 链式聚合反应链式聚合反应 一般必须由引发剂引发后才能聚合。一般必须由引发剂引发后才能聚合。第30页/共39页 连锁聚合反应的特征：连锁聚合反应的特征：o聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大反应组成，各步反应速率和活化能差别很大o反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂o进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物化合物o根据活性中心不同，连锁聚合反应又分为：根据活性中心不同，连锁聚合反应又分为：自由基聚合：活性中心为自由基自由基聚合：活性中心为自由基阳离子聚合：活性中心为阳离子阳离子聚合：活性中心为阳离子阴离子聚合：活性中心为阴离子阴离子聚合：活性中心为阴离子配位离子聚合：活性中心为配位离子配位离子聚合：活性中心为配位离子第31页/共39页产物平均聚合度产物平均聚合度反应时间反应时间单体转化率单体转化率反应程度反应程度链式聚合反应链式聚合反应链式聚合反应链式聚合反应逐步聚