高分子化学与物理绪论课件

StateKeyLaboratoryofEnvironmental-friendlyEnergyMaterials高分子化学与物理1整理课件StateKeyLaboratoryofEnviroCourseOutline理论学时第一章绪论(2学时)第二章逐步聚合反应(3学时)第三章自由基聚合反应(4学时)第四章离子聚合反应(2学时)第五章共聚合反应(2学时)第六章高分子化学反应(3学时)第七章高分子的结构与性能(8学时)2整理课件CourseOutline理论学时2整理课件StateKeyLaboratoryCultivationBaseforNonmetalComposites&FunctionalMaterials第一章绪论3整理课件StateKeyLaboratoryCultivati◆高分子是什么？乙烯聚乙烯4整理课件◆高分子是什么？乙烯聚乙烯4整理课件木材棉麻丝毛漆橡胶皮革各种树脂各种天然的高分子材料皮革的鞣制棉麻的丝光处理改性日常生活和生产创建前——蒙昧期(不知道其化学组成和结构)1.1高分子科学发展历程5整理课件木材各种天然的高分子材料皮革的鞣制改性日常生活和生产创建前—

合成树脂：德国开发出酚醛树脂（1907年）作为绝缘材料：俗称电木醋酸纤维和塑料、醇酸树脂、聚乙烯醇

学科创建：本阶段的末期，高分子科学作为一个独立的学科初步建成

天然高分子的改性：橡胶的硫化（1839年），使天然橡胶实用化硝基纤维素发明推动塑料工业的发展（1868年）P－OH+HNO3P－ONO2+H2O

火药(N%:13%)

赛璐珞塑料(11%)

涂料(12%)

胶片(12%)第一阶段——高分子科学的创建

(19世纪30年代-1930年)

6整理课件合成树脂：醋酸纤维和塑料、醇酸树脂、聚乙烯醇学科创建

高分子和聚合的概念得到普遍的接受第二阶段——重要发展阶段（1930-1960年）1936年，以纤维素乙酰化前后分子量变化极小的实验事实再次证实“链式大分子”观点的正确性，终于得到化学界普遍认可H.Staudinger(1881-1965)Germany1926年，依据测定聚茚氢化前后分子量变化极小的实验事实，提出了“链式大分子”概念（茚：一种烃类液体[indene]C9H8，很易聚合）高分子的链式结构，最终被确立NobelPrize,1953Staudinger十年间两次提出1920年，发表了他划时代意义的文献《论聚合》,提出了大分子是由大量的小分子聚合起来的概念7整理课件高分子和聚合的概念得到普遍的接受第二阶段——重要发展阶塑料和工程塑料：

尼龙-66的工业化生产（1938年）有机玻璃（合成聚甲基丙烯酸甲酯）聚苯乙烯的工业化环氧树脂

ABS树脂合成橡胶：

丁二烯及其共聚类(如聚丁二烯、丁氰、丁苯、丁基等)

聚氨酯

在材料开发及其应用方面都得到了很大的发展

聚酯纤维腈纶合成纤维：

二次世界大战客观上刺激了科学技术和工业的发展，因此，高分子科学的全面发展不仅在基础研究方面，而且在应用方面8整理课件塑料和尼龙-66的工业化生产（1938年）合成橡胶：丁二WallaceH.Carothers(1896～1937),USA1935年2月28日聚酰胺66(polyamide66),1938年10月27日Nylon66,duPont,第一种合成纤维聚氯乙烯聚苯乙烯聚醋酸乙烯酯聚甲基丙烯酸甲酯高压聚乙烯丁苯橡胶丁腈橡胶氯丁橡胶聚四氟乙烯

ABS树脂

科学研究

链式自由基聚合反应理论工业化

缩聚反应理论聚酰胺聚酯缩聚反应理论链式自由基聚合反应理论30到40年代工业合成9整理课件WallaceH.Carothers(1896～193可以实现分子链立体构象的控制制备出高密度线型PE和等规PP

KarlZiegler(1898-1973)Germany烯烃聚合中的有机金属混合物催化剂高密度聚乙烯(HighdensityPolyethylene,HDPE)GiulioNatta(1903-1979)Italy立构规整聚合物等规聚丙烯(Polypropylene,PP)NobelPrize,1965

Ziegler-Natta催化剂及其配位聚合（

1963）

活性阴离子聚合可以实现分子链结构和形状的控制，开发了聚甲醛、聚氨酯等10整理课件可以实现分子链立体构象的控制KarlZiegler(1850年代，美国化学家P.J.Flory提出了高分子溶液的格子模型，创建了高分子溶液的统计热力学和高分子构象的统计力学方面的基础理论，大大促进了高分子物理以至整个高分子科学的发展PaulJ.Flory(1910-1985),USAPrinciplesofPolymerChemistry《高分子化学原理》,1953;StatisticalMechanicsofChainMolecules《长链分子的统计力学》,1979NobelPrize,1974

高分子物理Pierre-GillesdeGennes(1932-),FranceScalingConceptsinPolymerPhysics《高分子物理学的标度概念》,1985NobelPrize,199111整理课件50年代，美国化学家P.J.Flory提出了高分子溶液的有机化学高分子化学物理化学物理学数学电子学各种工程学生物学医药学其它化学化工机械

高分子科学基础科学技术科学交叉渗透融合高分子物理高分子工程链结构溶液性质聚集态结构性能成型加工合成、改性、分子设计12整理课件有机化学高分子化学物理化学高分子科学基础科学技术科学交第三阶段——全面发展阶段（20世纪60年代以后）

材料：新的材料不断涌现，无法列举，得到全面应用科学研究：各种聚合理论趋于成熟，体系完善

高性能化

聚甲醛、聚碳酸酯、聚醚、聚酰亚胺等工程塑料大批量投向市场，各种耐高温的高强度聚合物材料层出不穷。各种通用高分子材料走向成熟、并不断涌现出新的高分子材料

光敏性高分子、高分子半导体和导体、光导体、高分子分离膜、高分子试剂和催化剂、高分子药物等方面的研究与应用都取得巨大进展。这是功能高分子和生物医用高分子理论和材料大发展时期

多功能化13整理课件第三阶段——全面发展阶段材料：新的材料不断涌现，无法列举，结构物性合成与改性分子设计高分子科学的更高、更新阶段高分子化学的重任

通过建立结构与性能、功能之间的关系，合成具有指定结构及性能与功能的聚合物，或者通过改性提高性能，通过修饰等手段赋予聚合物新的功能。实现聚合物的分子设计和材料设计的目标应用需求14整理课件结构物性合成与改性分子设计高分子科学的高分子化学的重任高分子科学发展趋势

为满足航天航空、电子信息、汽车工业、家用电器等多方面技术领域的需要，在机械性能、耐热性、耐久性、耐腐蚀性等方面性能进一步提高

高性能化

合成新的高分子改性通过新聚合反应控制分子结构(如:阴离子活性聚合)

通过聚合方法和聚合过程的控制、提高性能(如:齐格勒纳塔聚合)多功能化

除机械性能外，高分子还具特定功能：光导性导电性光敏性光致变色性磁性生物活性液体性催化性高度选择能力的反应活性对特定金属离子的螯合性透过特定气体15整理课件高分子科学发展趋势为满足航天航空、电子信息、精细化电子技术变化日新月异，要求原材料向高纯化、超净化、精细化、功能化方向发展智能化使材料本身带有生物所具有的高级功能，如预知预告性、自我诊断、自我修复、自我增殖、认识识别能力、刺激反应性、环境应答性等。材料的智能化是一项带有挑战性的未来的重大课题复合化高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向。如，以玻璃纤维增强材料为主的复合材料不仅在当前已进入大规模生产和应用阶段，而且在将来仍会有所发展。

16整理课件精细化复合化16整理课件支柱生物技术先进材料信息技术能源环境结构材料军事航空、航天

三大材料

金属陶瓷

高分子材料是人类进化史的里程碑，现代文明的重要支柱，发展高新技术的基础和先导。高分子材料扮演着极为重要的角色基础先导应用前景17整理课件支柱生物技术先进材料信息技术能源环境三大材料金属材料是人类防热材料有机硅聚合物处理的陶瓷纤维隔热层覆盖在神舟五号返回舱表面：有机硅聚合物良好的耐高低温性能使之在高空低温和大气层再入时的高温环境中得以延长器件的寿命外表面温度超过1000˚C,内部温度约30˚C

高比强、高比模结构材料

超低温，超高温防护材料吸收电磁波、声波的隐身材料减震、降噪的阻尼材料航天器用高分子材料18整理课件防热材料有机硅聚合物处理的陶瓷纤维隔热层覆盖在神舟五号返回舱高比强、高比模结构材料火箭整流罩、卫星接口支架、液氢/液氧发动机共底、固体火箭发动机壳体等：碳纤维/环氧树脂复合材料19整理课件高比强、高比模结构材料火箭整流罩、卫星接口支架、液氢/液氧发——带有特异功能特种合成纤维调温纤维——能够调节自身环境温度。环境温度上升时，有储热作用；温度下降时，放出热量保温纤维——能隔绝外界雨、雪、风、霜侵入到人体皮肤，同时也能将皮肤上的汗水排放到大气中去，具备天然纤维（棉、麻、丝等）的功能呼吸纤维——具有防水透气性，能透过人体汗液蒸发的水蒸气，但却透不过雨水，即具有两种相逆的功能防暑纤维——具有亲水性，可防出汗、防闷热，穿着舒适记忆纤维——可永远保持形状不变弹性纤维——弹性纤维适宜动作和身体伸展。使用的聚氨酯纤维，其弹性可接近橡胶20整理课件——带有特异功能特种合成纤维调温纤维——能够调节自身环境温度高强纤维的代表:Kevlar抗拉强度3.4GPa模量（59～190）GPa断裂伸长5%蜘蛛丝强度优于Kevlar断裂伸长达30%复合材料生物医学降落伞绳索头盔、防弹背心芳纶，全芳香族聚酰胺21整理课件高强纤维的代表:Kevlar抗拉强度3.4GPa蜘蛛丝强度生物医用高分子材料——生命科学和材料科学的交叉

生物材料是指与体液接触的异体材料，除少数金属、陶瓷和碳素外，绝大部分是橡胶、纤维、模制塑料等合成高分子材料。全世界在医学上应用的高分子材料就有90多个品种、1800余种制品。西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%-20%的速度增长人体替代和修复材料医疗器械、医护用品药用高分子

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智能型复合型功能型22整理课件生物医用高分子材料生物材料是指与体液接触的异药用高分子(药物的控制释放)

控制释放速度在需要的时间范围内以一定的速度在体内缓慢释放控制释放地点靶向控制释放体系，使药物在预定的部位按设计的剂量富集于病灶处缓释胶囊

体系不仅能提高药效，简化给药方式，大大降低了药物的毒副作用23整理课件药用高分子(药物的控制释放)控制释放速度在需要的时间范围物理掺混型：将各种导电性的无机材料如炭黑、金属粉末、金属丝和碳纤维等物理掺混进各种聚合物中结构型：在电场作用下产生电流载流子(电子、离子等)，如：大共轭结构的高分子Polyimide/聚酰亚胺>102(Ω·cm)-1

电导率<10-10(Ω·cm)-1

半导体优良的绝缘材料导电高分子掺杂Polypyrrole/聚吡咯酚醛树脂——第一个合成高分子从苯酚和甲醛聚合而成，最初的主要应用就是制备电器和仪表的绝缘件导电高分子24整理课件物理掺混型：将各种导电性的无机材料如炭黑、金属粉末、金属丝和柔性显示器采用有机发光二极管(Organiclight-emittingdiode,

OLED)又称有机电激发光显示技术

(OrganicElectroLuminescence,OEL)高分子发光二极管(PLED)是有机发光二极管(OLED)中的一种在基板上P型和N型半导体材料为有机物和高分子材料25整理课件柔性显示器采用有机发光二极管(Organiclight-塑料光纤石英、玻璃光纤直径一旦小于0.1毫米时，因其耐冲击性能差及不易连接，使用便比较困难，而且生产成本较高使直线传播的光实现了像电流一样的传导塑料光纤：在弯曲状态传光，柔韧性好，耐冲击，重量轻，加工容易，数值孔径大，耦合容易，寿命长，使用方便。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)26整理课件塑料光纤石英、玻璃光纤使直线传播的光实现了像电流一样的传导塑聚合物电池电池的三要素负极正极电解质聚合物电池高分子

无漏液、安全问题——使用胶态的固体，不含液态电解液，不产生漏液和燃烧爆炸，仅由碳、氢、氮构成，对环境的影响较小薄、体积小——以3.6V、400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm

形状可变——可设计成多种形状，且可弯曲变形，最大可弯曲90度左右

重量轻、容量大——体积能量密度在470Wh/L以上，重量能量密度在190Wh/kg以上单颗高电压——由于无液体，可在单颗内作成多层组合达到高电压无需通过数颗电池的串联得到高电压27整理课件聚合物电池电池的三要素负极聚合物电池高分子无漏液、安全问题天然材料应用废弃物再生加工微生物降解基质自然界生态大循环

合成高分子高分子与环境保护和生态平衡28整理课件天然材料应用废弃物再生加工微生物降解基质自然界合成高

英国专家最近培育成功了一种能生产塑料的油菜。利用基因遗传技术成功地把各种能产生聚合物的生物基因移植到油菜籽中，用这种油菜籽长出的油菜，其种子和叶片中都含有大量的聚合物。可生产塑料的油菜基因遗传技术

把这种聚合物提炼后，就可用来加工成各种家用塑料制品以及塑料管道等。这种天然塑料的特点是不会对生态环境产生污染，将其埋在地下，6个月后就可分解为水和二氧化碳创造新的天然高分子29整理课件英国专家最近培育成功了一种能生产塑料的油菜。利1.2高分子科学基本概念分子量大（≥10,000）由重复单元链接而成高分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物Macromolecules,HighPolymer,Polymer没有本质区别，严格意义上还是存在差异。

问题：

高分子与聚合物的差异是什么？高分子、大分子、聚合物、高聚物30整理课件1.2高分子科学基本概念分子量大（≥10,000）高分子高分子Polymer单体MonomerPolymerizationCCHHHHCCHHHHn聚合结构单元Structureunit聚合度Degreeofpolymerization烯类单体31整理课件高分子Polymer单体MonomerPolymerizatn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

(Monomerunit)、重复单元(Repeatingunit)、链节

(Chainelement)聚合度（Degreeofpolymerization）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DPXn32整理课件n表示重复单元数，也称为链节数，在此等于聚合度结构单元＝

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==33整理课件对于烯类单体的聚合，结构单元和重复单元一致，两两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)4COOHH[HN(CH2)6NH2OC(CH2)4CO]nOH+(2n-1)H2O结构单元34整理课件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35整理课件注意：Mo为两种结构单元的平均分子量此时，Xn和DP的意义并(1)分子量大-------<1000<------------<10000<-------低分子齐聚物(过渡区)高聚物一般高分子的分子量在104～106范围超高分子量的聚合物的分子量高达106以上分子量大是高分子的根本性质高分子许多特殊性质高分子特点36整理课件(1)分子量大-------<1000<高分子的溶液性质——难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段溶液粘度比同浓度的小分子高得多分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化高分子固态具有多种力学性质

高分子化合物的物理状态37整理课件高分子的溶液性质——难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶

高分子的强度与分子量密切相关强度聚合度ACBA点是初具强度的最低聚合度，A点以上强度随分子链迅速增加B点是临界点，强度增加逐渐减慢C点以后强度不再明显增加固体聚合物具有一定的力学强度，可抽丝，能制膜38整理课件高分子的强度与分子量密切相关强度聚合度ACBA点是初具强度(2)分子量具有多分散性即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成高分子的分子量不均一(即分子量大小不一、参差不齐）的特性，就是分子量的多分散性一般测得的高分子的分子量都是平均分子量聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同高分子不是由单一分子量的化合物所组成39整理课件(2)分子量具有多分散性即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化平均分子量的表示方法按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数根据统计单元的不同得到不同的平均分子量数均分子量（Number-averagemolecularweight）式中，Wi，Ni，Mi分别为i-聚体的重量、分子数、分子量

i=1－∞40整理课件平均分子量的表示方法按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量重均分子量（Weight-averagemolecularweight）

是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量

i-聚体的分子量乘以其重量分数的加和41整理课件重均分子量（Weight-averagemolecula

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42整理课件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1.3高分子科学的分类与命名性质和用途塑料纤维橡胶涂料胶粘剂功能高分子以聚合物为基础，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。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100倍。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具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料，生物医用、光电功能等。1.3.1高分子的分类43整理课件1.3高分子科学的分类与命名性质和用途塑料纤维来源天然高分子：自然界天然存在的高分子。半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。分子链化学组成和结构碳链高分子：主链（链原子）完全由C原子组成。杂链高分子：链原子除C外，还含O，N，S等杂原子。元素有机高分子：大分子主链上没有C原子，链原子由Si，B，Al，O，N，S，P等杂原子组成。无机高分子：主链和侧链均无C原子。如：硅酸盐等。44整理课件来源天然高分子：自然界天然存在的高分子。半天然高分子：经化碳链高分子杂链高分子元素有机高分子聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龙—6聚二甲基硅氧烷（硅橡胶）45整理课件碳链高分子杂链高分子元素有机高分子聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龙—

重要的碳链聚合物：46整理课件重要的碳链聚合物：46整理课件

重要的杂链聚合物：47整理课件重要的杂链聚合物：47整理课件热塑性高分子热塑性高分子在受热后会从固体状态逐步转变为流动状态。这种转变理论上可重复无穷多次。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和涤纶树脂等均为热塑性高分子。

根据高分子受热后的形态变化热固性高分子

热固性高分子在受热后先转变为流动状态，进一步加热则转变为固体状态。这种转变是不可逆的。换言之，热固性高分子是不可再生的。通过加入固化剂使流体状转变为固体状的高分子，也称为热固性高分子。典型的热固性高分子如：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。48整理课件热塑性高分子根据高分子受热后的形态变化热固性高分子习惯命名法天然高分子

一般有与其来源、化学性能、作用、主要用途等相关的专用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、酶（化学作用）。合成高分子（1）前缀法：由一种单体合成的高分子：“聚”+单体名称1.3.2高分子的命名49整理课件习惯命名法天然高分子一般有与其来源、乙烯聚乙烯Polyethylene，PE甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯PolymethylMethacrylate,PMMA

也有以假想单体为基础命名，如聚乙烯醇（PolyvinylAlcohol)，乙烯醇为假想的单体，聚乙烯醇实际上是聚乙酸乙烯酯，（PolyvinylAcetate）的水解产物。前缀法适用于均聚物50整理课件乙烯聚乙烯Polyethylene，PE甲基丙烯酸甲酯聚甲基（2）后缀法：由两种单体通过缩聚反应合成的高分子。①表明产物类型：“聚”+两单体生成的产物名称，如对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺”②不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀“树脂”或“橡胶”，如：苯酚（Phenol）和甲醛（Formaldehyde）的缩聚产物叫“酚醛树脂”（PFResin）

尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂”甘油+邻苯二甲酸酐醇酸树脂51整理课件（2）后缀法：由两种单体通过缩聚反应合成的高分子。51整理课合成橡胶丁二烯（Butadiene）+苯乙烯（Styrene）丁二烯（Butadiene）+丙烯腈（Acrylonitrile）乙丙橡胶（EPR）丁苯橡胶（SBR）乙烯（Ethylene）+丙烯（Propylene）后缀法适用于共聚物（3）由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用“-”相连接，再在后一名称后面+“共聚物”。如：乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”丁腈橡胶（NBR）52整理课件合成橡胶丁二烯（Butadiene）+苯乙烯（Styren“聚”+高分子主链结构中的特征功能团：代表一类高分子，而非单种高分子，如：根据聚合物的结构特征命名聚酰胺聚酯-NH-C-O-聚氨酯O

-O-聚醚53整理课件“聚”+高分子主链结构中的特征功能团：根据商品命名商品名（合成纤维最普遍，我国以“纶”作为后缀）如：聚对苯二甲酸乙二酯（聚酯）纤维聚丙烯纤维聚酰胺纤维，常称尼龙（Nylon）涤纶丙纶锦纶

尼龙的品种很多，常以数字作后缀，以示区别。 其中第一个数字表示二元胺的碳原子数，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。54整理课件根据商品命名商品名（合成纤维最普遍，我国以“纶”作为后缀）如尼龙-6：己内酰胺（Caprolactam）或ω-氨基已酸的产物，学名：聚己内酰胺。尼龙-66：己二胺（Hexanediamine）和己二酸（AdipicAcid）合成的产物，学名聚己二酰己二胺。尼龙-610：己二胺（Hexanediamine）和癸二酸（SebacicAcid）合成的产物，学名聚癸二酰己二胺。尼龙-1010：癸二胺（Hexanediamine）和癸二酸（SebacicAcid）合成的产物，学名聚癸二酰癸二胺。55整理课件尼龙-6：己内酰胺（Caprolactam）或ω-氨基已酸的ABS：丙烯腈(Acrylonitrile)-丁二烯(Butadiene)-苯乙烯(Styrene)共聚物SBR：丁苯橡胶(Styrene-ButadieneRubber)EPR：乙丙橡胶(Ethylene-PropyleneRubber)EVA：乙烯(Ethylene)-醋酸乙烯酯(VinylAcetate)的共聚物有机玻璃、玻璃钢（由玻璃纤维增强的不饱和聚酯或环氧树脂）俗名56整理课件ABS：有机玻璃、玻璃钢（由玻璃纤维增强的不饱和聚酯或环氧树IUPAC系统命名法(1)确定聚合物的最小重复结构单元；(2)排好重复结构单元中的次级单元次序：规定主链上带取代基的C原子写在前，含原子最少的基团先写；(3)给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC命名规则给重复结构单元命名；(4)给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀“聚”。括弧必不可少57整理课件IUPAC系统命名法(1)确定聚合物的最小重复结构单元；括重复结构单元为：11-氯代撑乙基（）聚~OCH2CH2~氧化撑乙基（）聚Ethylene:(1)CH2=CH2,乙烯；（2）-CH2-CH2-,1,2-亚乙基，撑乙基举例Poly(1-chloroethylene)58整理课件重复结构单元为：11-氯代撑乙基（）聚高分子的结构式（1）将线形大分子主链上重复单元写在方括号或圆括号内，括号右下角写“n”或“m”等表示一个大分子所含重复单元的数目，最后写出聚合物的端基基团或者加上分子链的省略符号“~”或“−”。（2）结构单元和重复单元的确定必须遵守相应的有机化学规则。（3）具有三维网状结构的交联聚合物，通常只写出能代表聚合物的最小部分，用代表分子链的符号“~”表示聚合物分子结构的其余部分。（4）聚合反应方程式特殊规定。1.3.3高分子的结构式的书写及英文缩写59整理课件高分子的结构式（1）将线形大分子主链上重复单元写在方括号或圆聚合物名称的英文缩写ABS：丙烯腈（Acrylonitrile）-丁二烯（Butadiene）-

苯乙烯（Styrene）共聚物SBR：丁苯橡胶（Styrene-ButadieneRubber）EVA：乙烯（Ethylene）-乙酸乙烯酯（VinylAcetate）的共聚物60整理课件聚合物名称的英文缩写ABS：丙烯腈（Acrylonitril单体聚合物聚合反应1.4.1按元素组成和结构变化关系分类（1）加成聚和反应(additionpolymerization)：烯类单体加成而聚合起来的反应，简称加聚反应。加聚反应的生成物即为加聚物(additionpolymer)。无副产物加聚物：结构单元与单体组成相同；分子量是单体的整数倍。1.4高分子合成反应的分类61整理课件单体聚合物聚合反应1.4.1按元素组成和结构变化关系分1929年Carothers提出（2）缩合聚合反应(polycondensation)：单体经多次缩合而聚合成大分子的反应，简称缩聚反应，缩聚反应的主产物即为缩聚物(condensationpolymer)。

官能团间反应，缩聚物有特征结构官能团；

有低分子副产物；

缩聚物和单体分子量不成整数倍。62整理课件1929年Carothers提出（2）缩合聚合反应(poAdditionPolymerizationCondensationPolymerization烯类单体双键(doublebond)加成官能团(functionalgroup)之间的缩合形成以碳链为主的大分子，称加聚物形成的大多为杂链聚合物，称缩聚物分子量是单体分子量的整数倍分子量不再是单体分子量的整数倍加聚物结构单元组成与其单体相同，电子结构有所改变有低分子产生，缩聚物的结构单元比单体少若干原子63整理课件AdditionPolymerizationCondens1.4.2按反应机理分类按聚合机理(mechanism)或动力学(kinetics)分类

连锁聚合(chainpolymerization)——活性中心(activecenter)引发单体，迅速连锁增长大多数烯类加聚属于连锁机理自由基聚合阳离子聚合阴离子聚合活性中心不同20世纪五十年代Flory提出

连锁聚合反应特征：整个反应过程可以划分成相继的几步基元反应，如链引发、链增长和链终止等，每一步的反应速率和活化能差别很大。64整理课件1.4.2按反应机理分类按聚合机理(mechanism

逐步聚合(steppolymerization)——无活性中心，单体官能团间相互反应而逐步增长大部分缩聚属于逐步机理

逐步聚合反应特征：在低分子转换成高分子的过程中，反应是逐步进行的，每一步的反应速率和活化能大致相同。

另外，按反应单体可分为（均聚、共聚）；按反应活性中心可分为（自由基聚合和离子聚合）；按生成物结构的变化可分为（线形，开环，环化，转移，异构化）等。65整理课件逐步聚合(steppolymerization)大部分缩ChainPolymerizationStepPolymerization需活性中心：自由基、阳离子或阴离子无特定的活性中心，往往是带官能团单体间的反应单体一经引发，迅速连锁增长，由链引发、增长及终止等基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大反应逐步进行，每一步的反应速率和活化能大致相同体系中只有单体和聚合物，无分子量递增的中间产物体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成转化率随着反应时间而增加，分子量变化不大分子量随着反应的进行缓慢增加，而转化率在短期内很高66整理课件ChainPolymerizationStepPolym（1）长链分子结构（2）结构不均匀性（3）分子链的柔性（4）高分子凝聚态1.5.1高分子的结构特点1.5高分子的结构、物理状态及性能67整理课件（1）长链分子结构1.5.1高分子的结构特点1.5高分

高分子是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结构有两方面的含义：（1）单个高分子链的结构；（2）许多高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次：一次结构近程结构分子链的化学组成和结构二次结构远程结构分子链的大小和空间形态分子链结构聚集态结构高分子的结构三次结构同类分子链排列堆砌的物理状态高次结构不同类分子链排列堆砌的物理状态1.5.2高分子的结构层次68整理课件高分子是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其

（1）高分子的近程结构（一次结构，化学结构）：是组成高分子的最基本的微观结构。主要包括大分子的构造和构型，如结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，以及支化、交联等。决定高分子的基本性能。（2）高分子的远程结构（二次结构，化学结构）：包括分子链的大小和在空间的几何形状。高分子链中的单键可内旋转，每个键的空间位置受其键角的限制，但是离第一个键越远，其空间位置的任意性越大，两者空间位置的相互关系越小，可以想象从第i+1个键起，其空间位置的取向与第一个键完全无关，因此高分子链可看作是由多个包含i个键的段落自由连接组成，这种段落成为链段。69整理课件（1）高分子的近程结构（一次结构，化学结构）：是组成高分

（3）高分子的聚集态结构（一次结构，化学结构）：由分子链排列堆砌所形成的宏观物理状态。①三次结构：由同类分子链之间相互排列堆砌所形成的物理状态。根据分子链相互排列堆砌的有序程度，可分为晶态、非晶态、取向态、液晶态等。②高次结构：由不同类型的分子链排列堆砌所形成的物理状态，又称织态结构。

有时即使相同链结构的同一种聚合物，在不同加工成型条件下，也会产生不同的聚集态，所得制品的性能也会截然不同，因此聚合物的聚集态结构对聚合物材料性能的影响比高分子链结构更直接、更重要。研究掌握聚合物的聚集态结构与性能的关系，对选择合适的加工成型条件、改进材料的性能，制备具有预期性能的聚合物材料具有重要意义。70整理课件（3）高分子的聚集态结构（一次结构，化学结构）：由分子链

聚合物的物理状态从热力学和动力学不同角度可分为相态和聚集态。

相态是热力学概念，由自由焓、温度、压力和体积等热力学参数决定。相态转变伴随着热力学参数的突变。相态的转变仅与热力学参数有关，而与过程无关，也称热力学状态。

聚集态是动力学概念，是根据物体对外场（外部作用）特别是外力场的响应特性进行划分，所以也常称为力学状态。力学状态涉及松弛过程，与时间因素密切相关。聚合物在不同外力条件下所处的力学状态不同，表现出的力学性能也不同。

1.5.3高分子的物理状态71整理课件聚合物的物理状态从热力学和动力学不同角度可分（1）非晶态聚合物的力学三态及其转变

若对某一非晶态聚合物试样施加一恒定外力，观察试样在等速升温过程中发生的形变与温度的关系，便得到该聚合物试样的温度--形变曲线（或称热--机械曲线）。

非晶态聚合物典型的热--机械曲线如下图，存在两个斜率突变区，这两个突变区把热-机械曲线分为三个区域，分别对应于三种不同的力学状态，三种状态的性能与分子运动特征各有不同。温度形变IIIIII72整理课件（1）非晶态聚合物的力学三态及其转变若对粘流态形变温度IIIIII玻璃态高弹态玻璃化转变区Tg粘弹态转变区Tf

由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度（glasstemperature)，以Tg表示。

当温度升到足够高时，在外力作用下，由于链段运动剧烈，导致整个分子链质量中心发生相对位移，聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度，以Tf表示，其间的形变突变区域称为粘弹态转变区。分子量越大，Tf越高。交联聚合物由于分子链间有化学键连接，不能发生相对位移，不出现粘流态。

玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。73整理课件粘流态形变温度IIIIII玻璃态高弹态玻璃化转变区Tg粘弹态StateKeyLaboratoryofEnvironmental-friendlyEnergyMaterials高分子化学与物理74整理课件StateKeyLaboratoryofEnviroCourseOutline理论学时第一章绪论(2学时)第二章逐步聚合反应(3学时)第三章自由基聚合反应(4学时)第四章离子聚合反应(2学时)第五章共聚合反应(2学时)第六章高分子化学反应(3学时)第七章高分子的结构与性能(8学时)75整理课件CourseOutline理论学时2整理课件StateKeyLaboratoryCultivationBaseforNonmetalComposites&FunctionalMaterials第一章绪论76整理课件StateKeyLaboratoryCultivati◆高分子是什么？乙烯聚乙烯77整理课件◆高分子是什么？乙烯聚乙烯4整理课件木材棉麻丝毛漆橡胶皮革各种树脂各种天然的高分子材料皮革的鞣制棉麻的丝光处理改性日常生活和生产创建前——蒙昧期(不知道其化学组成和结构)1.1高分子科学发展历程78整理课件木材各种天然的高分子材料皮革的鞣制改性日常生活和生产创建前—

合成树脂：德国开发出酚醛树脂（1907年）作为绝缘材料：俗称电木醋酸纤维和塑料、醇酸树脂、聚乙烯醇

学科创建：本阶段的末期，高分子科学作为一个独立的学科初步建成

天然高分子的改性：橡胶的硫化（1839年），使天然橡胶实用化硝基纤维素发明推动塑料工业的发展（1868年）P－OH+HNO3P－ONO2+H2O

火药(N%:13%)

赛璐珞塑料(11%)

涂料(12%)

胶片(12%)第一阶段——高分子科学的创建

(19世纪30年代-1930年)

79整理课件合成树脂：醋酸纤维和塑料、醇酸树脂、聚乙烯醇学科创建

高分子和聚合的概念得到普遍的接受第二阶段——重要发展阶段（1930-1960年）1936年，以纤维素乙酰化前后分子量变化极小的实验事实再次证实“链式大分子”观点的正确性，终于得到化学界普遍认可H.Staudinger(1881-1965)Germany1926年，依据测定聚茚氢化前后分子量变化极小的实验事实，提出了“链式大分子”概念（茚：一种烃类液体[indene]C9H8，很易聚合）高分子的链式结构，最终被确立NobelPrize,1953Staudinger十年间两次提出1920年，发表了他划时代意义的文献《论聚合》,提出了大分子是由大量的小分子聚合起来的概念80整理课件高分子和聚合的概念得到普遍的接受第二阶段——重要发展阶塑料和工程塑料：

尼龙-66的工业化生产（1938年）有机玻璃（合成聚甲基丙烯酸甲酯）聚苯乙烯的工业化环氧树脂

ABS树脂合成橡胶：

丁二烯及其共聚类(如聚丁二烯、丁氰、丁苯、丁基等)

聚氨酯

在材料开发及其应用方面都得到了很大的发展

聚酯纤维腈纶合成纤维：

二次世界大战客观上刺激了科学技术和工业的发展，因此，高分子科学的全面发展不仅在基础研究方面，而且在应用方面81整理课件塑料和尼龙-66的工业化生产（1938年）合成橡胶：丁二WallaceH.Carothers(1896～1937),USA1935年2月28日聚酰胺66(polyamide66),1938年10月27日Nylon66,duPont,第一种合成纤维聚氯乙烯聚苯乙烯聚醋酸乙烯酯聚甲基丙烯酸甲酯高压聚乙烯丁苯橡胶丁腈橡胶氯丁橡胶聚四氟乙烯

ABS树脂

科学研究

链式自由基聚合反应理论工业化

缩聚反应理论聚酰胺聚酯缩聚反应理论链式自由基聚合反应理论30到40年代工业合成82整理课件WallaceH.Carothers(1896～193可以实现分子链立体构象的控制制备出高密度线型PE和等规PP

KarlZiegler(1898-1973)Germany烯烃聚合中的有机金属混合物催化剂高密度聚乙烯(HighdensityPolyethylene,HDPE)GiulioNatta(1903-1979)Italy立构规整聚合物等规聚丙烯(Polypropylene,PP)NobelPrize,1965

Ziegler-Natta催化剂及其配位聚合（

1963）

活性阴离子聚合可以实现分子链结构和形状的控制，开发了聚甲醛、聚氨酯等83整理课件可以实现分子链立体构象的控制KarlZiegler(1850年代，美国化学家P.J.Flory提出了高分子溶液的格子模型，创建了高分子溶液的统计热力学和高分子构象的统计力学方面的基础理论，大大促进了高分子物理以至整个高分子科学的发展PaulJ.Flory(1910-1985),USAPrinciplesofPolymerChemistry《高分子化学原理》,1953;StatisticalMechanicsofChainMolecules《长链分子的统计力学》,1979NobelPrize,1974

高分子物理Pierre-GillesdeGennes(1932-),FranceScalingConceptsinPolymerPhysics《高分子物理学的标度概念》,1985NobelPrize,199184整理课件50年代，美国化学家P.J.Flory提出了高分子溶液的有机化学高分子化学物理化学物理学数学电子学各种工程学生物学医药学其它化学化工机械

高分子科学基础科学技术科学交叉渗透融合高分子物理高分子工程链结构溶液性质聚集态结构性能成型加工合成、改性、分子设计85整理课件有机化学高分子化学物理化学高分子科学基础科学技术科学交第三阶段——全面发展阶段（20世纪60年代以后）

材料：新的材料不断涌现，无法列举，得到全面应用科学研究：各种聚合理论趋于成熟，体系完善

高性能化

聚甲醛、聚碳酸酯、聚醚、聚酰亚胺等工程塑料大批量投向市场，各种耐高温的高强度聚合物材料层出不穷。各种通用高分子材料走向成熟、并不断涌现出新的高分子材料

光敏性高分子、高分子半导体和导体、光导体、高分子分离膜、高分子试剂和催化剂、高分子药物等方面的研究与应用都取得巨大进展。这是功能高分子和生物医用高分子理论和材料大发展时期

多功能化86整理课件第三阶段——全面发展阶段材料：新的材料不断涌现，无法列举，结构物性合成与改性分子设计高分子科学的更高、更新阶段高分子化学的重任

通过建立结构与性能、功能之间的关系，合成具有指定结构及性能与功能的聚合物，或者通过改性提高性能，通过修饰等手段赋予聚合物新的功能。实现聚合物的分子设计和材料设计的目标应用需求87整理课件结构物性合成与改性分子设计高分子科学的高分子化学的重任高分子科学发展趋势

为满足航天航空、电子信息、汽车工业、家用电器等多方面技术领域的需要，在机械性能、耐热性、耐久性、耐腐蚀性等方面性能进一步提高

高性能化

合成新的高分子改性通过新聚合反应控制分子结构(如:阴离子活性聚合)

通过聚合方法和聚合过程的控制、提高性能(如:齐格勒纳塔聚合)多功能化

除机械性能外，高分子还具特定功能：光导性导电性光敏性光致变色性磁性生物活性液体性催化性高度选择能力的反应活性对特定金属离子的螯合性透过特定气体88整理课件高分子科学发展趋势为满足航天航空、电子信息、精细化电子技术变化日新月异，要求原材料向高纯化、超净化、精细化、功能化方向发展智能化使材料本身带有生物所具有的高级功能，如预知预告性、自我诊断、自我修复、自我增殖、认识识别能力、刺激反应性、环境应答性等。材料的智能化是一项带有挑战性的未来的重大课题复合化高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向。如，以玻璃纤维增强材料为主的复合材料不仅在当前已进入大规模生产和应用阶段，而且在将来仍会有所发展。

89整理课件精细化复合化16整理课件支柱生物技术先进材料信息技术能源环境结构材料军事航空、航天

三大材料

金属陶瓷

高分子材料是人类进化史的里程碑，现代文明的重要支柱，发展高新技术的基础和先导。高分子材料扮演着极为重要的角色基础先导应用前景90整理课件支柱生物技术先进材料信息技术能源环境三大材料金属材料是人类防热材料有机硅聚合物处理的陶瓷纤维隔热层覆盖在神舟五号返回舱表面：有机硅聚合物良好的耐高低温性能使之在高空低温和大气层再入时的高温环境中得以延长器件的寿命外表面温度超过1000˚C,内部温度约30˚C

高比强、高比模结构材料

超低温，超高温防护材料吸收电磁波、声波的隐身材料减震、降噪的阻尼材料航天器用高分子材料91整理课件防热材料有机硅聚合物处理的陶瓷纤维隔热层覆盖在神舟五号返回舱高比强、高比模结构材料火箭整流罩、卫星接口支架、液氢/液氧发动机共底、固体火箭发动机壳体等：碳纤维/环氧树脂复合材料92整理课件高比强、高比模结构材料火箭整流罩、卫星接口支架、液氢/液氧发——带有特异功能特种合成纤维调温纤维——能够调节自身环境温度。环境温度上升时，有储热作用；温度下降时，放出热量保温纤维——能隔绝外界雨、雪、风、霜侵入到人体皮肤，同时也能将皮肤上的汗水排放到大气中去，具备天然纤维（棉、麻、丝等）的功能呼吸纤维——具有防水透气性，能透过人体汗液蒸发的水蒸气，但却透不过雨水，即具有两种相逆的功能防暑纤维——具有亲水性，可防出汗、防闷热，穿着舒适记忆纤维——可永远保持形状不变弹性纤维——弹性纤维适宜动作和身体伸展。使用的聚氨酯纤维，其弹性可接近橡胶93整理课件——带有特异功能特种合成纤维调温纤维——能够调节自身环境温度高强纤维的代表:Kevlar抗拉强度3.4GPa模量（59～190）GPa断裂伸长5%蜘蛛丝强度优于Kevlar断裂伸长达30%复合材料生物医学降落伞绳索头盔、防弹背心芳纶，全芳香族聚酰胺94整理课件高强纤维的代表:Kevlar抗拉强度3.4GPa蜘蛛丝强度生物医用高分子材料——生命科学和材料科学的交叉

生物材料是指与体液接触的异体材料，除少数金属、陶瓷和碳素外，绝大部分是橡胶、纤维、模制塑料等合成高分子材料。全世界在医学上应用的高分子材料就有90多个品种、1800余种制品。西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%-20%的速度增长人体替代和修复材料医疗器械、医护用品药用高分子

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智能型复合型功能型95整理课件生物医用高分子材料生物材料是指与体液接触的异药用高分子(药物的控制释放)

控制释放速度在需要的时间范围内以一定的速度在体内缓慢释放控制释放地点靶向控制释放体系，使药物在预定的部位按设计的剂量富集于病灶处缓释胶囊

体系不仅能提高药效，简化给药方式，大大降低了药物的毒副作用96整理课件药用高分子(药物的控制释放)控制释放速度在需要的时间范围物理掺混型：将各种导电性的无机材料如炭黑、金属粉末、金属丝和碳纤维等物理掺混进各种聚合物中结构型：在电场作用下产生电流载流子(电子、离子等)，如：大共轭结构的高分子Polyimide/聚酰亚胺>102(Ω·cm)-1

电导率<10-10(Ω·cm)-1

半导体优良的绝缘材料导电高分子掺杂Polypyrrole/聚吡咯酚醛树脂——第一个合成高分子从苯酚和甲醛聚合而成，最初的主要应用就是制备电器和仪表的绝缘件导电高分子97整理课件物理掺混型：将各种导电性的无机材料如炭黑、金属粉末、金属丝和柔性显示器采用有机发光二极管(Organiclight-emittingdiode,

OLED)又称有机电激发光显示技术

(OrganicElectroLuminescence,OEL)高分子发光二极管(PLED)是有机发光二极管(OLED)中的一种在基板上P型和N型半导体材料为有机物和高分子材料98整理课件柔性显示器采用有机发光二极管(Organiclight-塑料光纤石英、玻璃光纤直径一旦小于0.1毫米时，因其耐冲击性能差及不易连接，使用便比较困难，而且生产成本较高使直线传播的光实现了像电流一样的传导塑料光纤：在弯曲状态传光，柔韧性好，耐冲击，重量轻，加工容易，数值孔径大，耦合容易，寿命长，使用方便。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)99整理课件塑料光纤石英、玻璃光纤使直线传播的光实现了像电流一样的传导塑聚合物电池电池的三要素负极正极电解质聚合物电池高分子

无漏液、安全问题——使用胶态的固体，不含液态电解液，不产生漏液和燃烧爆炸，仅由碳、氢、氮构成，对环境的影响较小薄、体积小——以3.6V、400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm

形状可变——可设计成多种形状，且可弯曲变形，最大可弯曲90度左右

重量轻、容量大——体积能量密度在470Wh/L以上，重量能量密度在190Wh/kg以上单颗高电压——由于无液体，可在单颗内作成多层组合达到高电压无需通过数颗电池的串联得到高电压100整理课件聚合物电池电池的三要素负极聚合物电池高分子无漏液、安全问题天然材料应用废弃物再生加工微生物降解基质自然界生态大循环

合成高分子高分子与环境保护和生态平衡101整理课件天然材料应用废弃物再生加工微生物降解基质自然界合成高

英国专家最近培育成功了一种能生产塑料的油菜。利用基因遗传技术成功地把各种能产生聚合物的生物基因移植到油菜籽中，用这种油菜籽长出的油菜，其种子和叶片中都含有大量的聚合物。可生产塑料的油菜基因遗传技术

把这种聚合物提炼后，就可用来加工成各种家用塑料制品以及塑料管道等。这种天然塑料的特点是不会对生态环境产生污染，将其埋在地下，6个月后就可分解为水和二氧化碳创造新的天然高分子102整理课件英国专家最近培育成功了一种能生产塑料的油菜。利1.2高分子科学基本概念分子量大（≥10,000）由重复单元链接而成高分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物Macromolecules,HighPolymer,Polymer没有本质区别，严格意义上还是存在差异。

问题：

高分子与聚合物的差异是什么？高分子、大分子、聚合物、高聚物103整理课件1.2高分子科学基本概念分子量大（≥10,000）高分子高分子Polymer单体MonomerPolymerizationCCHHHHCCHHHHn聚合结构单元Structureunit聚合度Degreeofpolymerization烯类单体104整理课件高分子Polymer单体MonomerPolymerizatn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

(Monomerunit)、重复单元(Repeatingunit)、链节

(Chainelement)聚合度（Degreeofpolymerization）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DPXn105整理课件n表示重复单元数，也称为链节数，在此等于聚合度结构单元＝

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==106整理课件对于烯类单体的聚合，结构单元和重复单元一致，两两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)4COOHH[HN(CH2)6NH2OC(CH2)4CO]nOH+(2n-1)H2O结构单元107整理课件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108整理课件注意：Mo为两种结构单元的平均分子量此时，Xn和DP的意义并(1)分子量大-------<1000<------------<10000<-------低分子齐聚物(过渡区)高聚物一般高分子的分子量在104～106范围超高分子量的聚合物的分子量高达106以上分子量大是高分子的根本性质高分子许多特殊性质高分子特点109整理课件(1)分子量大-------<1000<高分子的溶液性质——难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段溶液粘度比同浓度的小分子高得多分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化高分子固态具有多种力学性质

高分子化合物的物理状态110整理课件高分子的溶液性质——难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶

高分子的强度与分子量密切相关强度聚合度ACBA点是初具强度的最低聚合度，A点以上强度随分子链迅速增加B点是临界点，强度增加逐渐减慢C点以后强度不再明显增加固体聚合物具有一定的力学强度，可抽丝，能制膜111整理课件高分子的强度与分子量密切相关强度聚合度ACBA点是初具强度(2)分子量具有多分散性即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成高分子的分子量不均一(即分子量大小不一、参差不齐）的特性，就是分子量的多分散性一般测得的高分子的分子量都是平均分子量聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同高分子不是由单一分子量的化合物所组成112整理课件(2)分子量具有多分散性即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化平均分子量的表示方法按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数根据统计单元的不同得到不同的平均分子量数均分子量（Number-averagemolecularweight）式中，Wi，Ni，Mi分别为i-聚体的重量、分子数、分子量

i=1－∞113整理课件平均分子量的表示方法按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量重均分子量（Weight-averagemolecularweight）

是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量

i-聚体的分子量乘以其重量分数的加和114整理课件重均分子量（Weight-averagemolecula

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115整理课件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1.3高分子科学的分类与命名性质和用途塑料纤维橡胶涂料胶粘剂功能高分子以聚合物为基础，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。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100倍。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具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料，生物医用、光电功能等。1.3.1高分子的分类116整理课件1.3高分子科学的分类与命名性质和用途塑料纤维来源天然高分子：自然界天然存在的高分子。半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。分子链化学组成和结构碳链高分子：主链（链原子）完全由C原子组成。杂链高分子：