大学课件普通化学-第七章高分子化学

1、有机高分子化合物PolymersMacromolecular compound高分子化合物(Macromolecular compound)由众多原子或原子团以共价键结合形成的相对分子量在10,000以上的化合物高分子化合物分为：天然高分子化合物：棉花、淀粉(starch)、丝绸(silk)、纤维素(cellulose)、蛋白质(protein)等合成高分子化合物：聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PFE)、尼龙(nylon)、涤纶(terylene)等Monomers and Polymers聚合物(polymer)由许多小分子结合而成小分子化合物被称为单体(monoers)M

2、onomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomerMonomer聚合物HHCCHHHHCCHHHHCCHHHHCCHHpolyethyleneRepeating Unit重复单元化学组成和结构可重复的最小单位重复单元也称链节重复单元的数量 或链节数n又称聚合度聚合度是衡量高分子化合物相对分子量的重要指标单体重复单元nC CH H H H C CH H H H Carbon-based polymers碳链高分子化合物主链全部由碳原子组成的高分子化合物加

3、聚物一般都是碳链高分子化合物聚乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚四氟乙烯Teflon(PVC)聚丙烯腈monomerpolymeruses最常用的高聚物，塑料袋，电线绝缘层，软瓶泡沬塑料、廉价模具、家用器皿、玩具人造革、瓶、塑料地板、水管水管连接、耐化学腐蚀物件运动衫、毛毯、地毯的纤维example(Orlon, Acrilan)杂链高分子化合物主链中含有非碳原子的高分子化合物绝大部分缩聚物属于杂链高分子化合物polymerusesexample织物、工程零件包装膜、纤维、织物、汽车轮胎及部件尼龙66聚氨酯人造革、纤维等aaaHomopolymer 均聚物由同一种单体聚合而成线形AAAAAAAA单体聚合物

4、乙烯聚乙烯支链形丙烯聚丙烯Copolymer 共聚物由两种以上的单体聚合而成ABABABAB+丁二烯苯乙烯丁苯橡胶Styrene-Butadiene Copolymer苯乙烯在共聚物中作为固定接点丁二烯在共聚物中提供弹性连接Copolymers按单体在共聚物中的排列，可细分为嵌段(block)、交替(Alternating)、无规(Random)、接枝共聚物等四大类BlockA A A B B B A A A B BAlternatingA B A B A B A BRandomA A B A B A A A B AGraftA A A A A A A A B B B B B BAlterna

5、ting vs. Random交替共聚物比无规共聚物较易结晶。结晶时，链的排列也较规正交替共聚物 乙烯-聚苯乙烯共聚物无规共聚物 氯乙烯-四氟乙烯共聚物Addition Polymerization加聚反应单体进行连续、多步的加成反应，形成高聚物引发剂苯乙烯聚苯乙烯nPOLYSTYRENECondensation Polymerization缩聚反应两个或两个以上单体缩合而成，伴有小分子物质的失去单体的一侧须有官能团，如酰胺、羟基、羧基或醛基等 (Amide, Hydroxyl, Carboxylic Acid, or Aldehyde)Condensation PolymerizationO

6、CNHHCOHHNHHOCNHHNHHHCOH涤纶高聚物对苯二甲酸乙二醇聚氨酯的缩聚反应Initiators连锁聚合反应引发剂受热分解，形成自由基过氧化二苯甲酰苯甲酰自由基苯自由基C CH H H H 乙烯C CH H H H Ph引发剂自由基引发乙烯聚合双键打开Propagation and terminationC CH H H H PhC CH H H H C CH H H H C CH H H H PhC CH H H H C CH H H H C CH H H H H H H H PhH H H H H H H H 链终止反应两个自由基偶合C CH H H H C CH H H H

7、H H H H PhH H H H C CH H H H H H H H 链增长反应Step Growth Polymerization逐步聚合反应由同种或不同单体的官能团之间所发生的缩合聚合反应高分子链逐步逐段增长Chain Growth vs. Step Growth Polymerization1. 单体分子持续不断地加成至数量有限的高聚物链端，形成聚合度更高的大分子链1. 单体分子、低聚物分子与高聚物分子间互相作用，形成聚合度更高的大分子链2. 形成的高聚物分子量高，而浓度较低2.形成的高聚物分子量不太高，而浓度较大3. 聚合过程中，单体消耗速率较低，而分子量增加很快3. 聚合过程中，

8、单体消耗速率大，但分子量增幅小4. 每步反应几乎不可逆，总聚合速率很快4. 每步反应都为可逆，总聚合速率较慢连锁聚合反应逐步聚合反应5. 反应一旦开始，聚合物分子量随聚合过程不断加大，而聚合物浓度几乎不再增加5. 反应开始后，单体迅速耗尽，但生成的聚合物聚合度不高，此后聚合过程中，主要是低聚物间的缩聚，使高聚物的链不断增长Polymer Molecular Configurations高分子链中的每一次连接位置或取向的不同，产生异构现象异构现象包括：连接形式顺反结构支化交替 全规聚丙烯的链段，甲基在同侧间规聚丙烯的链段，甲基交替无规聚丙烯的链段，甲基无规则Chain Configuration

9、s高聚物按链形状不同，可分为线形高分子体形高分子还有刚性线型高分子还有星型高分子等柔性线型支链型交联型体型High density polyethylene vs. Low density polyethylene高密度聚乙烯部分结晶，熔点高用于注塑成瓶、管等容器高密度聚乙烯低密度聚乙烯支化，成无定形，熔点低用于制造薄膜、电线绝缘层等非结构材料低密度聚乙烯Crystalline form of Polyethylene各种聚乙烯的结晶形态球状结晶板状单晶聚乙烯的晶胞板状单晶Carbon Backbone Rotation内旋转高分子链中的单键都能按一定的角度旋转内旋转使得高分子链具有柔顺性内旋转使高分子