高分子化学：第一章 绪论2

1、1/38第一章 绪论（）2/381.单体及高分子聚合反应2.高分子的一些基本概念3.高分子化合物的基本特征4.高分子化合物的命名和分类3/381.单体及高分子聚合反应4/381.1 高分子的合成反应低分子高分子合成反应 人工合成高分子具有天然高分子所没有的新的性质，其合成不受自然条件限制，如何最合理、最便利地制备出具有所需特性的高分子是高分子科学的重要内容高分子高分子化学反应5/38C2H4 EthylenePolyethylene, PE聚合/Polymerization（1）通过键的打开CCHHHH连锁聚合自由基聚合CCHHHHn阴离子聚合阳离子聚合带双键的烯类化合物6/38H2CCH2O

2、M+A-CH2 CH2Onn(CH2 )mCONHH+NH(CH2 )mCOnn开环聚合成环状的化合物7/38逐步聚合COOCOHOCOHCHHHHn聚酯化反应（2）通过官能团间的反应COHOCOHOCOHCHOHHHH+带双官能团的化合物逐步聚合8/382.高分子的一些基本概念9/38高分子化合物分子量大（ 10,000）由重复单元链接而成高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物 Macromolecules, High Polymer, Polymer这些术语一般可以通用10/38高分子Polymer单体MonomerPolymerizationCCHHHHCCHHHHn

3、聚合结构单元Structure unit聚合度Degree of polymerization烯类单体11/38n 表示重复单元数，也称为链节数， 在此等于聚合度结构单元单体单元重复单元链节结构单元有时也称为单体单元 (Monomer unit)、 重复单元 (Repeating unit)、链节 (Chain element)聚合度（Degree of polymerization）是衡量高分子大小的一个指标 有两种表示法：以大分子链中的结构单元数目表示，记作以大分子链中的重复单元数目表示，记作DPXn12/38 对于烯类单体的聚合，结构单元和重复单元一致，两种聚合度相等，都等于 n结构单元

4、的分子量由聚合度可计算出高分子的分子量： 高分子的平均分子量M = Xn M0 = DP M0 nDPXn=13/38两种由单体衍生而来的结构单元构成一个重复结构单元结构单元重复结构单元双官能团类单体NH2(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH H HN (CH2)6 NH2OC(CH2)4CO nOH+ (2n-1)H2O结构单元14/38注意：Mo为两种结构单元的平均分子量此时，Xn和DP的意义并不一致结构单元 重复单元 = 链节 单体单元 通常情况下由多于一种的单体聚合而成 形成高分子的过程中要失掉一些原子15/383.高分子化合物的基本特征16/38(1)分子量大- -

5、- - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 Mv Mn，Mv略低于MwMn靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分对Mn影响较大Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分对Mw影响较大一般用Mw来表征聚合物比Mn更恰当，因为聚合物的性能如强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子平均分子量的各自特点30/38 单独一种平均分子量不足以表征聚合物的性能，还需要了解分子量多分散性的程度 以分子量分布指数D表示高分子分子量多分散性的表示方法 D 分子量分布情况 1 均一分布 接近 1 (1.5 2 ) 分布较窄 远离 1 (20 50) 分布较宽

6、高聚物的分子量分布曲线重量分率平均分子量D = Mw / Mn 由于Mw总是大于Mn，所以D总是大于1；D越接近于1，分子量分布越窄31/38分子量过高的部分使聚合物强度增加，但加工成型时塑化困难低分子量部分使聚合物强度降低，但易于加工分子量分布是影响聚合物性能的因素之一聚合物的不同用途对分子量分布的要求不一样: 合成纤维 分子量分布易窄 塑料薄膜 橡 胶分子量分布可较宽32/38（3）高分子的结构复杂结构聚合方法聚合反应高分子的化学反应链结构近程结构(化学结构)远程结构构造构型取代基的空间排列大小构象柔顺性原子的种类和排列取代基和端基的种类单体单元的排列支链的类型和长度交联 非晶态结构晶态结

7、构取向态结构液晶态结构织态结构（高分子合金）分子运动规律聚集态结构高强度高弹性高粘度力学状态的多重性结构的多样性 33/38链的形态 高分子链的几何形状大致有三种：序列结构 具有取代基的乙烯基单体可能存在头尾或头头或尾尾连接(设有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾)头-尾结构头-头、尾-尾结构构造线形支链形体形CH2CH-CH2CHY Y CH2CH-CHCH2CH2-CHY Y Y 34/38全同立构Isotactic间同立构Syndiotactic高分子链的立构规整性无规立构Atactic 连有四个不相同的原子或基团的碳原子称为不对称碳原子。当高分子链中含有不对称碳原子时，则会形成立

8、体异构体 立体异构WC XZY构型35/38分子运动规律微观结构特征要在材料的宏观物理性质上表现出来，则必须通过材料内部分子的运动结构复杂物性丰富高分子各种单元的运动 结构的不同所引起的不同运动规律 同一结构在不同条件下的运动规律运动36/38整个分子链可以运动。受外力作用时分子链相互间滑移，宏观表现为沿外力作用方向发生粘性流动，形变量很大，且为不可逆形变。粘流性为高分子提供了可塑特性。TgTf玻璃态高弹态粘流态温度T形变虎克弹性（普弹性）高弹性键角、侧基、支链和小链节的运动液态：链段固态：分子链液态：分子链无定型高分子的力学三态分子链可以通过单键内旋转和链段构象的改变来适应外力作用。受拉伸力

9、作用，高分子链就从蜷曲状变为伸展状，宏观上呈现很大的形变。固态：分子链及链段37/384.高分子化合物的命名和分类38/381.命名以单体名称为基础，在前面加“聚”字 乙烯 丙烯 氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯取单体简名，在后面加“树脂” 、“橡胶”二字 如 苯酚 甲醛 酚醛树脂 尿素 甲醛 脲醛树脂 甘油 邻苯二甲酸酐 醇酸树脂 丁二烯 苯乙烯 丁苯橡胶39/38商品名 合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀 涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙纶 聚丙烯 锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别聚酰胺 聚酯 聚氨酯 聚醚第一个数字表示二元胺的碳原子

10、数第二个数字表示二元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数字含义 以高分子链的结构特征命名C- OO=ON- CH-O=N- COH-O=40/38IUPAC（系统）命名法1) 确定重复单元结构,排出次级单元(subunit)的次序，遵循两个原则:2) 给重复单元命名，并在前面加“聚”字 对乙烯基聚合物，先写有取代基的部分 连接元素最少的次级单元写在前面命名程序：取代基X、YCCYXHHCH2CYXn41/38聚1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯Poly1-(methoxycarbonyl)-1-methyl ethylene 聚(亚胺基六次甲基亚胺基己二酰)Poly(iminohexamethylene imino adipoyl)聚甲基丙烯酸甲酯/PMMA尼龙-66聚 (1苯基乙烯 )Poly(1-phenylethylene)聚苯乙烯/PS42/382.分类塑料橡胶纤维涂料 胶粘剂功能高分子产量最大，与国民经济、人民生活关系密切，故称为“三大合成材料”涂料是涂布于物体表面能结成坚韧保护膜的涂装材料胶粘剂是指具有良好的粘合性能，可将两种相同或不相同的物体粘接在一起的连接材料 根据材料的性能和用途分类功能高分子是指在高分子主链和侧枝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43/