高分子化学课件-绪论

PolymerChemistry

高分子化学1

聚乙烯丙纶高分子

防水胶复合防水卷材

人类正进入合成材料时代新时代，新生活新工艺，新产品高分子化学2高分子化学尼龙四大塑料“四烯”聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纤维“六纶”涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶合成橡胶“四胶”顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶三大合成高分子材料3我被高分子包围了呀！酚醛塑料涤纶聚氯乙烯有机玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料聚丙烯45全塑汽车时代即将来临

神七出舱服请同学们课外阅读/content/2012-10-18/116455.html6高分子化学阿斯匹林(Aspirin)是一个“古老”的解热镇痛药物，而缓释长效阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年，科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿斯匹林可分为三部分：①高分子载体（聚甲基丙烯酸）；②低分子药物（阿斯匹林）；③作为桥梁作用的乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林。【高分子药物】现代医药发展方向之一：合成药物长效化和低毒化，其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连在安全无毒的高分子链上。缓释长效阿斯匹林的结构简式如下：7高分子化学缓释长效阿斯匹林在体内的分解过程人造器官组织

人造器官组织

人造器官组织

8高分子化学人造器官组织

人造器官组织

人造器官组织

【人造器官组织

】由于某些合成高分子材料（如：有机硅聚合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤维素等）与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结构，生物相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作医用组织和人造器官的高分子材料。从皮肤到内脏，从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人造器官组织，如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等，最早应用的医用高分子材料是代替手术缝合线的聚乳酸。使聚乳酸作为外科手术的缝合线，因聚乳酸极易水解、缝合伤口愈合后，不需拆线，缝合线经体液水解为乳酸，由代谢循环排出体外。9高分子化学人造器官组织

人造器官组织

人造器官组织

【光致变色高分子

】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：共轭链变化引起颜色变化通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。10主要成份是聚氯乙烯，表面附着一层金属。光盘11Chapter1

绪论本章内容1.1高分子的基本概念1.2高分子化合物的分类和命名1.6凝聚态及热转变1.5大分子微结构1.4分子量及其分布1.3聚合反应分类（*）（△）（*）高分子化学1.7高分子材料和力学性能（*）12教学目的及要求掌握

基本概念、聚合反应分类;聚合物平均分子量、分子量分布的几种表示方法；

熟悉

高分子特点；线型、支链和体型大分子以及高分子的微观结构、聚合物分类及命名方法；了解高分子化学研究的主要问题，聚合物分子量、分子量分布对聚合物性能影响，聚合物的物理状态和主要性能、高分子材料和机械强度、高分子化学简史。

13高分子化学既是一门应用科学，又是一门基础科学.它是建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。目前，已经发展成四个主要分支.高分子化学继“四大化学”之后被称为“第五大化学”。属于高分子科学的一个分支.

高分子化学

学科地位高分子化学高分子科学高分子化学高分子物理高分子材料高分子工艺14高分子化学高分子化学高分子化学是研究高分子合成和化学反应的科学。学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和聚合方法，以便合成出具有指定相对分子质量和相对分子质量分布、指定性能、能满足实际需要的高分子化合物。研究目的15高分子化学①提高产量、增加品种、改进性能、处理三废、拓宽应用领域；②研制新型引发剂，降低能源和材料消耗，使得合成方便易行；③采用新的聚合方法获得新性能、新品种、新用途的高聚物；④开发功能高分子材料和生物工程高分子材料。高分子化学

发展方向16

高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机物。高分子量对化合物性质的影响就是使它具有一定强度，从而可作材料使用。又因高分子一般具有长链结构，每个分子好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的根本原因。另一方面，还可以通过各种物理的或化学的方法，使高分子成为能完成特殊功能的功能高分子材料。

高分子化合物简介高分子化学171.1

高分子的基本概念（*）又称高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物。

（注：这些术语有时可以通用）

Macromolecules,HighPolymer,Polymer什么是高分子?高分子是由许多简单结构单元主要通过共价键重复键接而成.

且相对分子量高达104～107.18高分子的特征——相对分子质量很大-----<103<--------------<104<---------<107<---------------低分子过渡区（齐聚物）高聚物超高分子量的聚合物一般高分子的分子量在104～10719高分子的特征——共价键连接、

由相同简单化学结构重复键接20211.1高分子的基本概念

聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元是由相应的小分子衍生而来。高分子化学聚合反应单体n结构单元重复单元单体单元链节元素组成同电子结构异n聚合度（DP）

结构单元数

重复单元数表示重复连接221.1高分子的基本概念高分子小分子聚合反应Polymerization单体能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元的小分子。即合成聚合物的起始原料。单体（Monomer）在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。即构成大分子链的基本结构单元。结构单元（Structureunit）231.1高分子的基本概念重复单元（Repeatingunit）聚合物中化学组成相同的最小单位。链节(Chainelement）即一个重复结构单元。单体单元（Monomerunit

）聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。和结构单元重复单元单体单元链节单体（Monomer）高分子化学聚合反应n241.1高分子的基本概念

高分子的三种组成情况高分子化学比较差异：n251.由一种结构单元组成的高分子1.1高分子的基本概念

高分子的三种组成情况

例如：聚苯乙烯聚合高分子结构可以缩写成单体结构单元＝单体单元＝重复单元＝链节此时说明：n

表示重复单元数，也称为链节数,在此等于聚合度。高分子化学261.1高分子的基本概念

聚合度是衡量高分子大小的一个指标。聚合度有两种表示法：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，记作此时聚合度（Degreeofpolymerization，缩写为DP）说明：绝大多数高聚物是一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物，因此，聚合物分子量或聚合度是大小不一的大分子的统计平均值，或者说分子量或聚合度具有一定的分布范围。一种结构单元组成的高分子271.2高分子的基本概念另一种情况：结构单元＝重复单元＝链节

单体单元

注意：聚合有小分子生成，结构单元不等于单体单元。式中:M是高分子的分子量

M0是结构单元的分子量

由聚合度可计算出高分子的分子量：

281.1高分子的基本概念结构单元结构单元重复结构单元2.由两种结构单元组成的高分子合成尼龙-66的特征：

其重复单元由两种结构单元组成，且结构单元与单体的组成不相同，所以，不能称为单体单元。但单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子高分子化学29单个聚合物分子所含单体单元的数目。

聚合物单体结构单元聚合度2n聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶，PETn例：1.1高分子的基本概念结构单元重复单元单体单元；但,重复单元＝链节

注意：Mo为两种结构单元的平均分子量高分子化学30解：

====50000-150000/62.5=800-2400

通过计算可知，聚氯乙烯的平均聚合度应在800-2400聚氯乙烯分子约由800-2400个氯乙烯单元组成。1.1高分子的基本概念例1：以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根据其用途不同可在5万至15万之间，其结构单元的分子量为62.5，计算其聚合度。31解：已知-O(CH2)2O-结构单元分子量为60，-OC-C6H5-CO-

结构单元分子量为132。由=·（M+M

）/2得：

20000=·（60+132）/2

则=208

=/2=1041.1高分子的基本概念例2：以对苯二甲酸与乙二醇为原料，经缩聚制得聚对苯二甲酸乙二醇酯，其分子量一般在2万左右，计算及。

高分子化学32生成均聚物的聚合反应称均聚反应（Homopolymerization)。真实的：氯乙烯单体由对苯二甲酸和乙二醇反应生成的“隐含单体”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH假设单体：乙烯醇例：1.1高分子的基本概念均聚物

Homopolymer：由一种单体聚合而成的聚合物。33说明：

x,y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的：

M1M2M1M1M2M1M2M2M2

在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅

例如：丁苯橡胶（由单体1,3-丁二烯和苯乙烯聚合而成）由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应。共聚物Copolymer结构单元＝单体单元1.1高分子的基本概念34主链元素组成碳链高分子：主链（链原子）完全由C原子组成杂链高分子：主链除C外，还含O,N,S等杂原子元素有机高分子：链原子均为杂原子，侧链为有机基团来源天然高分子：自然界天然存在的高分子半天然高分子（改性）：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1.分类1.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学35主链元素︵链原子︶组成碳链聚合物：主链由C组成。绝大部分烯类聚合物属于此类杂链聚合物：主链除C外，还含O,N,S等杂原子。如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚等元素有机聚合物：主链没碳，主要由Si、B、Al、O、N、S、P等原子组成，侧基则有有机基团无机高分子：主链和侧链均无碳，如：耐火橡胶、硅酸盐等聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龙—6聚二甲基硅氧烷361.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学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体材料，添加其它助剂（增塑剂、润滑剂、填料、抗氧剂等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料。“四烯”以聚合物为基体材料加入适当种类和适当数量的助剂（如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、填料等），经过塑练，使其具有可塑性，加热加压交联后成为具有高弹性的材料。如：“四胶”以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和燃料等）配制成的可以进行抽丝加工的高分子材料。如：“四纶”涂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。有良好粘合性能，可将两种物体粘接在一起的连接聚合物材料指高分子主链和侧链上带功能基团，具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。三大合成材料371.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学聚合物的结构形态线型聚合物体型聚合物指具有线型结构的聚合物。可溶可熔。如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚对苯二甲酸甲酯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物无规线团折叠链螺旋链星型链梳型链交联链指具有体型交联结构的聚合物。不熔不溶。为热固性聚合物。如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂和聚氨酯等等。38按聚合物的热行为不同热塑性聚合物热固性聚合物按聚合物的凝聚状态不同橡胶态部分结晶态玻璃态1.2高分子化合物的分类和命名392.命名I.普通命名法天然高分子一般有与其来源、化学性能、作用、主要用途相关的专用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与性能）、酶（化学作用）。合成高分子(1)由一种单体合成的高分子：“聚”+单体名称

如聚氯乙烯、聚乙烯等遵循的两个原则：既要表明其结构特征，也要反映其与原单体的联系。聚合物的命名方法有多种，故同一种聚合物往往有几个名称。1.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学40（2）由两种单体经缩聚反应合成的高分子（表明或不表明产物类型）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”不表明产物类型：单体名称或简称加后缀“树脂”或“橡胶”，如

苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂”

尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂”甘油（丙三醇）和邻苯二甲酸酐产物叫“醇酸树脂”

丁二烯和苯乙烯产物叫“丁苯橡胶”1.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学41（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+“-”+“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”（4）“聚”+高分子主链结构中的特征功能团：指的是一类高分子，而非单种高分子，如：聚酰胺：聚酯：另外，还有聚氨酯-HN-CO-O-、聚碳酸酯和聚醚-O-等。1.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学421.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学

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。如尼龙-66，尼龙-6。

腈纶

聚丙烯腈

有机玻璃

聚甲基丙烯酸甲酯

电木

酚醛树脂

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数字含义II.商品名“纶”来自英文后缀的音译字“lon”4344PE(polyethylene)聚乙烯PAM(Polyacrylamide)聚丙烯酰胺PP(Polypropylene)

聚丙烯PMA(Polymethacrylate)聚丙烯酸甲酯PTFE(Polytetrafluoroethylene)聚四氟乙烯PMMA(Polymethylmethacrylate)聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)PS(polystyrene)聚苯乙烯PVA(Polyvinylalcohol)聚乙烯醇PVC(polyvinylchloride)聚氯乙烯PVAc（Polyvinylacetate）聚醋酸乙烯酯PAA(Polyacrylicacid)聚丙烯酸PA（Polyamides)尼龙（聚酰胺）III.英文缩写名部分常见高分子化合物的英文缩写名称1.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学451.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学命名程序：(1)确定重复结构单元；(2)按规定排出重复结构单元中的次级单元（即取代基）的次序：主链上带取代基的C原子写在前，然后，（i）先排侧基最少的元素；（ii）再排有取代基的元素；（iii）当主链上有杂原子时，先排杂原子。(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)给重复结构单元命名，并冠以前缀“聚”。IV.IUPAC系统命名法46重复结构单元为：1聚（1-氯代亚乙基）Poly(1-chloroethylene)

注意:(1)CH2=CH2,乙烯；（2）-CH2-CH2-,1,2-亚乙基，撑乙基例11.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学47例2聚乙烯聚亚乙基Poly(ethylene)聚丙烯聚亚丙基Poly(propylene)例3聚丙烯酸甲酯聚[1-(甲氧基羰基)亚乙基]Poly[1-(methoxycarbonyl)ethylene]例41.2

高分子化合物的分类和命名高分子化学48

聚甲基丙烯酸甲