有机高分子化.

1、 人们对有机高分子化合物已不陌生，棉、麻、人们对有机高分子化合物已不陌生，棉、麻、丝、毛、角、胶、塑料、橡胶、纤维，无论是天丝、毛、角、胶、塑料、橡胶、纤维，无论是天然的还是合成的然的还是合成的 ，这类材料在人们日常生活和工，这类材料在人们日常生活和工程技术中都占有越来越重要的地位。早就有人断程技术中都占有越来越重要的地位。早就有人断言，言，21世纪将成为高分子的世纪。这一方面说明世纪将成为高分子的世纪。这一方面说明高分子材料种类、数量之多，另一方面也说明高高分子材料种类、数量之多，另一方面也说明高分子材料在社会生活的各个领域中的作用之大分子材料在社会生活的各个领域中的作用之大 ，同时，也意味

2、着高分子材料将有更迅速的发展。同时，也意味着高分子材料将有更迅速的发展。 本章将以高分子化合物的最基本概念为基础，介本章将以高分子化合物的最基本概念为基础，介绍一些重要的有机高分子材料以及某些复合材料。绍一些重要的有机高分子材料以及某些复合材料。 高分子就在我们每一个人的身边。人们的衣食住行都离不开高分子，甚至人们自身的肌体也是由大量的高分子组成的。 如我们穿的衣服，不外是棉麻、丝毛、尼龙、的确良 等纤维构成；吃的食物，如米、面、豆、肉、蛋中都含有大量淀粉、蛋白质；建房子用的木料，屋内摆设的木质家具是植物纤维构成；而有些灯具等是塑料制品；交通工具使用的轮胎、穿的球鞋、雨衣是橡胶制品，而所有这些

3、都是高分子物质。可见高分子物质在我们日常生活中的重要地位。 虽然高分子物质的应用如此广泛，但人工合成虽然高分子物质的应用如此广泛，但人工合成高分子化合物，还是高分子化合物，还是20世纪的事。世纪的事。 历史表明，历史表明，新型材料的每一次出现都促进了人类文明的巨大新型材料的每一次出现都促进了人类文明的巨大飞跃。如从石器时代到青铜时代再到铁器时代，飞跃。如从石器时代到青铜时代再到铁器时代，都是以新型材料的出现和使用为标志的。在科学都是以新型材料的出现和使用为标志的。在科学技术突飞猛进的当代，人工合成纤维、合成橡胶技术突飞猛进的当代，人工合成纤维、合成橡胶和塑料等种种新型材料的问世，对人们的社会生

4、和塑料等种种新型材料的问世，对人们的社会生产产 和日常生活产生了更加重大而深远的影响。和日常生活产生了更加重大而深远的影响。 现代科技告诉我们，原子不是不可再分现代科技告诉我们，原子不是不可再分的。但是原子是保持物质化学性质的最小的。但是原子是保持物质化学性质的最小微粒。同种或不同种的原子组成的分子则微粒。同种或不同种的原子组成的分子则是保持物质的物理性质，即颜色、是保持物质的物理性质，即颜色、 形状、形状、气味等性质的最小微粒。人们现在发现的气味等性质的最小微粒。人们现在发现的原子数目只有百余种，但组成的分子化合原子数目只有百余种，但组成的分子化合物却是五彩缤纷、难以计数的。物却是五彩缤纷、

5、难以计数的。 每个原子有固定的原子量。分子的分子量是每个原子有固定的原子量。分子的分子量是组成分子的所有原子的原子量总和。组成分子的所有原子的原子量总和。 那么什么是那么什么是高分子化合物呢？高分子化合物就是那些分子量高分子化合物呢？高分子化合物就是那些分子量特别大的物质。常见的化合物一般由几个或几十特别大的物质。常见的化合物一般由几个或几十个原子组成，分子量也在几十到几百之间。高分个原子组成，分子量也在几十到几百之间。高分子则不同，它的分子量子则不同，它的分子量至少要大于至少要大于 1万。高分子万。高分子化合物的分子一般由几千、几万甚至几十万个原化合物的分子一般由几千、几万甚至几十万个原子组

6、成，子组成，它的分子量也就是几万、几十万、甚至它的分子量也就是几万、几十万、甚至以亿来计算。以亿来计算。 高分子的高分子的“高高”就是指它的分子量高。就是指它的分子量高。 高分子物质有个共同的结构特性，即都是由高分子物质有个共同的结构特性，即都是由简单的结构单元以重复的方式连接而成的。这种简单的结构单元以重复的方式连接而成的。这种结构单元被称为链节。一个高分子结构单元被称为链节。一个高分子 中链节的数目中链节的数目被称为聚合度。链节间连接的方式不同，所形成被称为聚合度。链节间连接的方式不同，所形成的高分子化合物也不同，的高分子化合物也不同， 其性质会有很大差别。其性质会有很大差别。如线型高分子

7、是由许多链节组成的长链，其连接如线型高分子是由许多链节组成的长链，其连接方式就像许多方式就像许多 铁圈一个接一个地套起来形成一条铁圈一个接一个地套起来形成一条长形链一样。在这种结构中，不仅有分子中的化长形链一样。在这种结构中，不仅有分子中的化学键力的作用，还由于长链很长，分子间接触点学键力的作用，还由于长链很长，分子间接触点很多。因此，分子间的范德华力也起明显的作用。很多。因此，分子间的范德华力也起明显的作用。这正是高分子化合物有其特殊性能的原因。这正是高分子化合物有其特殊性能的原因。 一般的小分子化合物，如我们吃的食盐、庶糖等，几乎没有强度。但高分子化合物具有相当大的机械强度，有些甚至超过钢

8、铁的强度。生活中常常会见到这样的事情：一根很细的尼龙鱼线能吊起几斤重的大鱼，而手指般粗细的尼龙绳可以吊起满载货物的大卡车。 此外，还有支链型高分子和网形高分子。线型高分子的分子链上长出了许多枝杈就形成支链型高分子。塑料就是这种类型的高分子。其特点是在受热时能变软，没有确定的熔点，易于塑造成各种形状，冷却后又可变为固定形状，再加热还能熔化。这种性质叫热塑性热塑性。 在线型高分子链上，有些能起反应的基因跟别的单体或物质起化学反应后，分子链间的化学链会把他们联接起来，形成的结构像渔网，被称为网状高分子；又因其结 构不只是一张网，网与网之间又相互交联，形成立体结构，所以又叫立体型高分子。 这种高分子性

9、质奇特，它不溶于溶剂，而且一经热加工或成型后，再受热不能再熔化。 硫化橡胶就属于这一类高分子。 高分子化合物都具有很好的电绝缘性。这是因为其化学高分子化合物都具有很好的电绝缘性。这是因为其化学键为共价键，不能发生电离，没有传递电子的能力。而且，键为共价键，不能发生电离，没有传递电子的能力。而且，热和声也不易引起高分子的振动。因此，可用作隔热和声也不易引起高分子的振动。因此，可用作隔 热保热保温或隔音材料。宇宙飞船的外层就涂有一层高分子物质。温或隔音材料。宇宙飞船的外层就涂有一层高分子物质。飞船在回到大气层时，飞船在回到大气层时， 虽然其表面温度可达虽然其表面温度可达 5千多度，千多度，这远远超

10、过了任何物质的熔点，但由于高分子传热性这远远超过了任何物质的熔点，但由于高分子传热性 极极差，这也只能使外层高分子物质燃烧脱落。飞船本体没有差，这也只能使外层高分子物质燃烧脱落。飞船本体没有受到高温的威胁，因而能安全返回地面。受到高温的威胁，因而能安全返回地面。 高分子的独特而优良的性能，决定了它在工业生产和高分子的独特而优良的性能，决定了它在工业生产和人民生活中的巨大作用。人民生活中的巨大作用。 一、基本概念一、基本概念 1.高分子化合物的组成 特定结构单元多次重复而成，例如聚乙烯：重复n次得链节 聚合度 2.相对分子质量相对分子质量 （1）高分子化合物的相对分子质量应为： M = 链结化学

11、式量 n但是，同种高聚物，其聚合度并不相同。因此，每一个大分子的相对分子质量都不相同。 （2） 高聚物的相对分子质量只有平均意义。常用数均摩尔质量表示。 （3） 由于聚合度不同引起的高聚物相对分子质量各不相同的现象 高聚物相对分子质量的多分散性。 所以，高聚物链节相同而聚合度不同的混合物。 3.高分子化合物的几高分子化合物的几何形状何形状 （1） 线型结构（包括支链型）。分子易蜷曲。制品有弹性(热塑性)； （2） 体型（网状）结构。大分子被化学键交联起来，不易蜷曲。制品无弹性和塑性（热固性）。 二、高分子化合物的制备二、高分子化合物的制备 1.加聚反应 （1） 不饱和的低分子化合物相互加成，或

12、易开环的环状化合物相互作用形成高聚物的反应。 如：聚乙烯聚氧乙烯聚乙烯聚氧乙烯 （2）加聚物可能是线状也可能是体型结构； （3）加聚反应又可分为：均聚，共聚。 2.缩聚反应缩聚反应 （1） 低分子化合物（至少有两个可反应的官能团）相互作用形成高聚物时，同时析出小分子物质的反应。 如：二元醇 二元酸聚酯 （2） 缩聚反应可以得到体型高聚物；（3） 缩聚反应又可分为： 体型缩聚，线型缩聚；均缩，混缩，共缩。 三、高聚物的结构和性能三、高聚物的结构和性能 1.高聚物的结构特点 （1）高聚物的相对分子质量很大，所以，分子间力很强。 因此，高聚物无气态。 （2）高分子链中有许多CC键，此单键可按键角自由

13、旋转。因此，高分子的形状便有无数种可能（构象） 高分子链的柔顺性。（3） 高聚物的聚集态有：高聚物的聚集态有： 晶晶 态态大分子排列有大分子排列有序；序； 非晶态非晶态大分子排列大分子排列无序；无序； 取向态取向态大分子经拉大分子经拉伸后定向排列。伸后定向排列。 高聚物整体无序，但在小区域内有不同状态：高聚物整体无序，但在小区域内有不同状态：晶区和非晶区。一个大分子可穿过几个不同的区晶区和非晶区。一个大分子可穿过几个不同的区域。高聚物中晶区多的结晶度大，力学性能强。域。高聚物中晶区多的结晶度大，力学性能强。 线性、非晶态高聚物恒压下的形变线性、非晶态高聚物恒压下的形变-温度曲线：温度曲线： 温度温度Tg：玻璃化温度：玻璃化温度Tf：粘流化温度：粘流化温度 （1）粘流态：）粘流态：T Tf ， 分子动能大。大分子可运动，具有流动性和可塑性，不会复原，属塑性变形。是高聚物的工艺状态 。（2）高弹态：）高弹态：Tf T Tg ， 分子动能不大