高分子化学与物理课件.ppt

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1、高分子化学与物理高分子化学与物理高分子化学与物理基础高分子化学与物理基础魏无际、俞强、崔益华等主编魏无际、俞强、崔益华等主编化学工业出版社化学工业出版社3自我介绍自我介绍姓名姓名:陈世兰陈世兰办公室：办公室：H205（化学化工学院）（化学化工学院）电话电话4考核方式考核方式平时成绩占平时成绩占30%30%：p主要包括作业主要包括作业（5050分）分）：（一次不交，扣（一次不交，扣5 5分，迟交一分，迟交一次扣次扣2 2分）分）p出勤率（出勤率（4040分）：分）：（缺勤一次，扣（缺勤一次，扣5 5分；分；迟到、早退迟到、早退一次，扣一次，扣2 2分）分）p 课堂纪律及回答问题（课堂纪律及回答问

2、题（1010分）分）期末考试（闭卷）成绩占期末考试（闭卷）成绩占70%70%基本要求：基本要求：课前预习，课上听讲、记笔记，课后复习课前预习，课上听讲、记笔记，课后复习避免自由市场式的课堂纪律避免自由市场式的课堂纪律保证作业质量，按时交作业保证作业质量，按时交作业缺课缺课3 3次、迟到次、迟到6 6次均取消平时成绩次均取消平时成绩缺课缺课6 6次、迟到次、迟到1212次均取消期末考试资格次均取消期末考试资格第第 一一 章章 绪绪 论论高高 分分 子子 化化 学学 与与 物物 理理学习要求学习要求:了解高分子的发展史，及高分子材料的基本特了解高分子的发展史，及高分子材料的基本特征征掌握高分子化合

3、物的命名及相关的基本概念；掌握高分子化合物的命名及相关的基本概念；了解高分子化合物的基本结构及存在形式。了解高分子化合物的基本结构及存在形式。第第 一一 章章 绪绪 论论15世纪美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。1839年美国人Charles发现天然橡胶与硫磺共热天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。1869年美国人John把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料第一种人工合成塑料“赛璐珞”。1887年法国人CountHilaire用硝化纤维素的溶液进行纺丝，制得了第一

4、种人造丝第一种人造丝。1909年美国人LeoBaekeland用苯酚与甲醛反应制造出第一种完第一种完全人工合成的塑料全人工合成的塑料酚醛树酯。1920年德国人HermannStaudinger发表了“关于聚合反应”的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子高分子或聚合物或聚合物一词即源于此。1.1 高高 分分 子子 发发 展展 史史1926年瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机，用它测量出蛋白质测量出蛋白质的分子量的分子量：证明高分子的分子量的确是从几万到几百万。1926年美国化学家WaldoSemon合成了聚氯乙烯聚

5、氯乙烯，并于1927年实现了工业化生产。1930年聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)发明。1932年HermannStaudinger总结了自己的大分子理论，出版了划时代的巨著高分子有机化合物成为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志高分子化学作为一门新兴学科建立的标志。1935年杜邦公司基础化学研究所有机化学部的WallaceH.Carothers合成出聚酰聚酰胺胺66，即尼龙。尼龙在1938年实现工业化生产。1930年德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶丁苯橡胶。1940年英国人T.R.Whinfield合成出聚酯纤维聚酯纤维（PET）。1940年代PeterDebye发明了通过

6、光散射测定高分子物质分子量光散射测定高分子物质分子量的方法。1948年PaulFlory建立了高分子长链结构的数学理论。1953年德国人KarlZiegler与意大利人GiulioNatta分别用金属络合催化剂合成了聚乙烯与聚丙烯聚乙烯与聚丙烯。1955年美国人利用齐格勒-纳塔催化剂聚合异戊二烯，首次首次用人工方法合成了结构与天然橡胶基本一样的合成天然橡胶合成天然橡胶。1956年Szwarc提出活性聚合概念。高分子进入分子设计时代。1971年S.LWolek发明可耐300高温的Kevlar。1970以后高分子合成新技术不断涌现，高分子新材料层出不穷。1.1高分子科学的发展高分子科学的发展远古时

7、期远古时期天然高分子材料已得到应用天然高分子材料已得到应用（皮毛、天然橡胶、皮毛、天然橡胶、棉花、虫胶、蚕丝、木材等）棉花、虫胶、蚕丝、木材等）15世纪，美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。世纪，美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。19世纪中期到后期世纪中期到后期天然高分子的改性和加工工艺得到天然高分子的改性和加工工艺得到开发开发1839年美国人年美国人Goodyear发明了天然橡胶的硫化发明了天然橡胶的硫化1855年英国人年英国人Parks实现硝化纤维产业化实现硝化纤维产业化1870年年Hyatt制得赛璐珞塑料（硝化纤维制得赛璐珞塑料（硝化纤维+樟脑樟脑+乙醇高压共热）乙醇高

8、压共热）1887年，法国人年，法国人Chardonnet用硝化纤维素的溶液进行纺丝，制得了用硝化纤维素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。第一种人造丝。高分子材料种类的涌现高分子材料种类的涌现20世纪初世纪初合成高分子得到开发和应用合成高分子得到开发和应用 1907年，年，Baekeland为寻找虫胶的代用品，第一次用人工方法合成为寻找虫胶的代用品，第一次用人工方法合成酚醛树脂酚醛树脂1926年，美国年，美国Semon合成了聚氯乙烯合成了聚氯乙烯1930年，合成聚苯乙烯年，合成聚苯乙烯1935年，英国年，英国ICI公司高压聚乙烯问世公司高压聚乙烯问世1935年，年，杜邦公司杜邦公司Caroth

9、ersCarothers第一次用人工方法制成合成纤维第一次用人工方法制成合成纤维尼龙尼龙66661953年，低压年，低压PE，PP被聚合被聚合 高分子材料种类的涌现高分子材料种类的涌现 通过控制苯酚和甲醛的摩尔比通过控制苯酚和甲醛的摩尔比以及反应的以及反应的pHpH值，可以合成出两种值，可以合成出两种性能不同的酚醛树脂：性能不同的酚醛树脂：（1 1）自固化热固性酚醛树脂：）自固化热固性酚醛树脂：带羟甲基带羟甲基 （2 2）热塑性酚醛树脂：酚基与）热塑性酚醛树脂：酚基与亚甲基连接，不带羟甲基亚甲基连接，不带羟甲基返回返回涤纶，聚对苯二甲酸乙二醇酯（涤纶，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETPET）尼龙尼

10、龙6666（聚己二酰己二胺）（聚己二酰己二胺）返回返回19401940年，英国的温费尔德年，英国的温费尔德 高分子理论和聚合方法上的突破高分子理论和聚合方法上的突破p1920年德国年德国Staudinger发表了发表了“论聚合论聚合”的论文，提出高分子物质是由具有相同化学的论文，提出高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应结构的单体经过化学反应(聚合聚合)，通过化学，通过化学键连接在一起的大分子化合物。键连接在一起的大分子化合物。p1932年出版了划时代的巨著年出版了划时代的巨著高分子高分子有机化合物有机化合物，成为高分子化学作为一，成为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志。门新兴学科

11、建立的标志。p1953年诺贝尔奖年诺贝尔奖PaulJ.Flory建立了高分子长链结建立了高分子长链结构的数学理论（构的数学理论（1948年）年）推出高分子溶液的热力学性质推出高分子溶液的热力学性质,使使粘度、扩散、沉降等宏观性质与分子粘度、扩散、沉降等宏观性质与分子微观结构有了联系。微观结构有了联系。高分子理论和聚合方法上的突破高分子理论和聚合方法上的突破1974年诺贝尔奖年诺贝尔奖p19531953年德国人年德国人齐格勒齐格勒 TiCl4+Al(C2H5)3低压聚乙烯；低压聚乙烯；p意大利人意大利人纳塔纳塔TiCl3+Al(C2H5)3等规立构聚丙烯等规立构聚丙烯p19631963年齐格勒、

12、纳塔获得年齐格勒、纳塔获得诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖。高分子理论和聚合方法上的突破高分子理论和聚合方法上的突破KarlZiegler18981973GiulioNatta19031979石油裂解产物得石油裂解产物得到充分利用到充分利用定位聚合的实现定位聚合的实现p19561956年，美国年，美国SzwarcSzwarc提出活性聚合概念提出活性聚合概念 高分子进入分子设计时代。高分子进入分子设计时代。高分子理论和聚合方法上的突破高分子理论和聚合方法上的突破活性聚合的实现活性聚合的实现Styrene-Butadiene-StyreneStyrene-Butadiene-StyreneSBS弹性体弹性

13、体HardHardSoft 高分子理论和聚合方法上的突破高分子理论和聚合方法上的突破接枝共聚（接枝共聚（graft）ABS树脂树脂交替共聚（交替共聚（alternating）高分子理论和聚合方法上的突破高分子理论和聚合方法上的突破导电聚合物的发现和发展导电聚合物的发现和发展20世纪世纪70年代中期发现的导电高分子，改变了长期以来人们对高分子只能是年代中期发现的导电高分子，改变了长期以来人们对高分子只能是绝缘体的观念，进而开发出了具有光、电活性的被称之为绝缘体的观念，进而开发出了具有光、电活性的被称之为“电子聚合物电子聚合物”的高分的高分子材料，有可能为子材料，有可能为21世纪提供可进行信息传递

14、的新功能材料。世纪提供可进行信息传递的新功能材料。HidekiShirakawa,AlanG.MacDiarmid,AlanJ.Heeger（2000年诺贝尔奖）年诺贝尔奖）天天然然高高分分子的子的直直接接利利用用天天然然高高分分子的子的化化学学改改性性天然橡胶的硫化天然橡胶的硫化,硝化纤维的合成等硝化纤维的合成等淀粉、蛋白质、棉麻丝、竹、木等淀粉、蛋白质、棉麻丝、竹、木等缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等高高分分子子合合成成高高分分子子时时代代1.1 高高 分分 子子 科科 学学 简简 史史高高分分子子科科学学高高分分子子化化学学研究聚合反应和高分子化学反应

15、原理，研究聚合反应和高分子化学反应原理，选择原料、确定路线、寻找催化剂、制选择原料、确定路线、寻找催化剂、制订合成工艺等。订合成工艺等。研究聚合物的结构与性能的关系，为设研究聚合物的结构与性能的关系，为设计合成预定性能的聚合物提供理论指导，计合成预定性能的聚合物提供理论指导，是沟通合成与应用的桥梁。是沟通合成与应用的桥梁。高高分分子子物物理理高高分分子子加加工工研究聚合物加工成型的原理与工艺。研究聚合物加工成型的原理与工艺。高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它是建立高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，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在有机化学

16、、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。础上逐渐发展而成的一门新兴学科。1.1 高高 分分 子子 科科 学学 简简 史史制制约约因因素素解解决决途途径径（1）延长使用寿命：减少废弃）延长使用寿命：减少废弃（2）回收利用：低性能应用；降解）回收利用：低性能应用；降解（3）自然降解：自然分解回归自然）自然降解：自然分解回归自然：高分子制品废弃后对：高分子制品废弃后对环境的污染环境的污染“在人类历史上在人类历史上,几乎没有什么科学技术象高分子科学这样对几乎没有什么科学技术象高分子科学这样对人类社会做出如此巨大的贡献人类社会做出如此巨大的贡献.”1.1 高高 分分

17、子子 科科 学学 简简 史史高高分子分子也叫也叫聚合物分子聚合物分子或或大分子大分子，具有，具有高的相对分子量高的相对分子量，其结构必须是由多个其结构必须是由多个重复单元重复单元所组成，并且这些所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子衍生重复单元实际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。而来。根据根据IUPAC1996IUPAC1996年之建议：年之建议：1.2 高分子化合物基本概念高分子化合物基本概念聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯醇聚乙烯醇实际上概念上高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 应应Polymerization单单体体单体：单体：能够进行聚合反应，并构成高分子基本结

18、构组能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元的小分子。成单元的小分子。高分子化合物高分子化合物Monomer或称或称聚合物聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的物质。子）组成的物质。1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念链链原原子子构成高分子构成高分子主链骨架主链骨架的单个原子。的单个原子。链链单单元元由链原子及其取代基组成的原子或原子团。由链原子及其取代基组成的原子或原子团。聚丙烯聚丙烯聚乙二醇聚乙二醇1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念构成高分子构成高分子主链结构主链结构一部分的单个原子或原子团，一部分的单个原子或原子团，可

19、包含一个或多个链单元。可包含一个或多个链单元。重复重复组成高分子分子结构的组成高分子分子结构的最小最小的结构单元。的结构单元。结结 构构 单单 元元重复结构单元重复结构单元1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念单个聚合物单个聚合物分子所含单体单元的数目。分子所含单体单元的数目。（DP）聚聚合合度度聚合物分子结构中由聚合物分子结构中由单个单个单体分子生成的单体分子生成的最大最大的结构单元。的结构单元。单单体体单单元元聚合物聚合物单单体体单体单元单体单元聚合度聚合度2n聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶，涤纶，PETn1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念高分子链的末

20、端结构单元。高分子链的末端结构单元。末末端端基基团团CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：聚乙烯：涤纶：涤纶：1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子组成，这些同系物高分子之间的分子量差为重复结分子组成，这些同系物高分子之间的分子量差为重复结构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的特征称为特征称为聚合物的多分散性聚合物的多分散性。聚合物的分子量或聚合度是聚合物的分子量或聚合度是统计统计的，是一个平均值，叫的，是一个平

21、均值，叫平均分子量平均分子量或或平均聚合度平均聚合度。平均分子量的统计可有多种标准，其中最常见的是平均分子量的统计可有多种标准，其中最常见的是重均重均分子量分子量和和数均分子量数均分子量。I.I.聚合物的多分散性聚合物的多分散性II.II.平平均均分分子子量量1.2.2 聚合物的分子量及多分散性聚合物的分子量及多分散性假设某一聚合物样品中所含聚合物分子总数为假设某一聚合物样品中所含聚合物分子总数为n，总质量为，总质量为w，其中，分子量为，其中，分子量为Mi的分子有的分子有ni摩尔，所占分子总数的数量分摩尔，所占分子总数的数量分数为数为Ni，则，则Ni=ni/n，其质量为，其质量为wi=niMi

22、，其质量分数为，其质量分数为Wi=wi/w，ni=n,wi=w,Ni=1,Wi=1。数数均均分分子子量量niMiMn=NiMi=w/nni按分子数统计平均，定义为聚合物中分子量为按分子数统计平均，定义为聚合物中分子量为Mi的分子的的分子的数量分数数量分数Ni与其分子量与其分子量Mi乘积的总和乘积的总和,以以Mn以表示。以表示。1.2.2 聚合物的分子量及多分散性聚合物的分子量及多分散性重均分子量重均分子量按质量统计平均，定义为聚合物中分子量为按质量统计平均，定义为聚合物中分子量为Mi的分子所占的分子所占的重量分数的重量分数Wi与其分子量与其分子量Mi的乘积的总和。以的乘积的总和。以Mw表示。表

23、示。wiMiniMi2Mw=WiMi=winiMiWi=wi/w，wi=niMi1.2.2 聚合物的分子量及多分散性聚合物的分子量及多分散性多分散系数（多分散系数（D D）D=Mw/Mn表征聚合物的表征聚合物的多分散程度多分散程度,也叫分子量分布（也叫分子量分布（molecularweightdistribution,MWD)。若若D=1，即聚合物中各个聚合物分子的分子量是相同，即聚合物中各个聚合物分子的分子量是相同的，如果其结构也相同，这样的聚合物叫的，如果其结构也相同，这样的聚合物叫单分散性聚单分散性聚合物合物。1.2.2 聚合物的分子量及多分散性聚合物的分子量及多分散性来来 源源天然高分

24、子天然高分子：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。半天然高分子半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。经化学改性后的天然高分子。主链元素主链元素（链原子）（链原子）组成组成碳链高分子碳链高分子：主链（链原子）完全由主链（链原子）完全由C C原子组成。原子组成。杂链高分子杂链高分子：链原子除链原子除C外，还含外，还含O,N,S等杂原子。等杂原子。元素有机高分子元素有机高分子：链原子由链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组等杂原子组成。成。合成高分子合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。1.3 高分子的分类与命名高分子的分类与命名高分子的分类高

25、分子的分类碳链高分子碳链高分子杂链高分子杂链高分子元素有机高分子元素有机高分子聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚乙二醇聚乙二醇尼龙尼龙6聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷1.3.1 高高 分分 子子 的的 分分 类类性性 质质 和和 用用 途途塑塑料料纤纤 维维橡橡胶胶涂涂料料胶粘剂胶粘剂功能高分子功能高分子以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和以聚合物为基础，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。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。具有可逆形变的高弹性材料。纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍。倍。1.3.1

26、 高高 分分 子子 的的 分分 类类涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和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具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料高分子材料I.I.习习 惯惯 命命 名名 法法合成高分子合成高分子（1）由一种单体合成的高分子由一种单体合成的高分子：“聚聚”+单体名称单体名称 如聚氯乙烯、聚乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等1.3.2 高高 分分 子子 的的 命命 名名（2）由两种单体通过缩聚反应合

27、成的高分子：表明或不表明）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物类型产物类型表明产物类型表明产物类型：“聚聚”+两单体生成的产物名称两单体生成的产物名称，如，如对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的缩聚产物叫己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸（酰）己二胺聚己二酸（酰）己二胺”不表明产物类型不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀两单体名称或简称加后缀“树脂树脂”，如，如苯酚和甲醛的缩聚产物叫苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂酚醛树脂”尿素和甲醛的缩聚产物叫尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂脲醛树脂”1.3.

28、2 高高 分分 子子 的的 命命 名名（3）由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：）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两单体名称或简称之间 +“-”+“+“-”+“共聚物共聚物”：如：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物”（4）“聚聚”+高分子主链结构中的特征功能团高分子主链结构中的特征功能团：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：聚酯聚酯：聚酰胺聚酰胺：1.3.2 高高 分分 子子 的的 命命 名名II.IUPAC系统命名法系统命名法(1)(1)确定重复结构

29、单元；确定重复结构单元；(2)(2)按规定排出重复结构单元中的二级单元循序按规定排出重复结构单元中的二级单元循序：规定主：规定主链上带取代基的链上带取代基的C C原子写在前，含原子最少的基团先写原子写在前，含原子最少的基团先写；(3)(3)给重复结构单元命名：给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的按小分子有机化合物的IUPACIUPAC命名规则给重复结构单元命名命名规则给重复结构单元命名；(4)(4)给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀“聚聚”。1.3.2 高高 分分 子子 的的 命命 名名括弧必不可少括弧必不可少氯乙烯氯乙烯重复结构单元为：重复结构单

30、元为：1聚聚OCH2CH2氧乙烯氧乙烯聚聚Ethylene:(1)CHEthylene:(1)CH2 2=CH=CH2 2,乙烯；（乙烯；（2 2）-CH-CH2 2-CH-CH2 2-,1,2-,1,2-亚乙基，撑乙基亚乙基，撑乙基举举例例1.3.2 高高 分分 子子 的的 命命 名名重复单元重复单元（线形大分子）写在（线形大分子）写在方括号或方括号或圆括号圆括号内，括号右下脚写出字母内，括号右下脚写出字母“n n”或或“m m”表示重复单元数目表示重复单元数目写出聚合物的端基基团或加上省略符号写出聚合物的端基基团或加上省略符号“”或或“”表示分子链表示分子链1.3.2 高高 分分 子子 的

31、的 命命 名名III.根据商品命名根据商品命名1.3.2 高高 分分 子子 的的 命命 名名橡胶类橡胶类：纤维类纤维类：“纶纶”后缀后缀聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯“涤纶涤纶”聚丙烯纤维聚丙烯纤维“丙纶丙纶”聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维“腈纶腈纶”聚酰胺聚酰胺“尼龙尼龙”己二胺和癸二酸的缩聚产物己二胺和癸二酸的缩聚产物“尼龙尼龙610610”丁二烯和丙烯腈共聚合成的橡胶丁二烯和丙烯腈共聚合成的橡胶“丁腈橡胶丁腈橡胶”乙烯和丙烯共聚合成的橡胶乙烯和丙烯共聚合成的橡胶“乙丙橡胶乙丙橡胶”1.3.2 高高 分分 子子 的的 命命 名名IV.按聚合物英文名称缩写命名按聚合物英文名称缩写命名聚乙烯聚

32、乙烯polyethylenePE聚丙烯聚丙烯polypropylenePP聚氯乙烯聚氯乙烯polyvinylchloridePVC聚苯乙烯聚苯乙烯polystyrenePSt聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯polymethylmethacrylatePMMA聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯polyethyleneterephthalatePETl 早期，根据早期，根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的变化的变化把聚合反应分为把聚合反应分为加聚反应加聚反应和和缩聚反应缩聚反应。加聚反应加聚反应是指聚合产物的重复结构单元的组成与单体相同的

33、聚是指聚合产物的重复结构单元的组成与单体相同的聚合反应，其聚合产物称合反应，其聚合产物称加聚物加聚物；缩聚反应缩聚反应是指聚合产物的分子组成比单体分子少若干原子，即是指聚合产物的分子组成比单体分子少若干原子，即在聚合反应过程中伴随有水等小分子副产物生成，其聚合产物在聚合反应过程中伴随有水等小分子副产物生成，其聚合产物称称缩聚物缩聚物。但随着新的聚合反应不断开发，这种分类方法已不适应。但随着新的聚合反应不断开发，这种分类方法已不适应。1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别l 根据根据反应机理反应机理和和动力学动力学性质的不同，分为逐步聚合反应性质的不同，分为逐步聚合反应(Step-Gr

34、owth Polymerization)和链式聚合反应和链式聚合反应(Chain-Growth polymerization)。逐步聚合反应逐步聚合反应是指在反应过程中，聚合物链是由体系中是指在反应过程中，聚合物链是由体系中所有聚合所有聚合度分子之间度分子之间通过缩合或加成反应生成的。其中通过缩合反应生成通过缩合或加成反应生成的。其中通过缩合反应生成聚合物链的称聚合物链的称缩合聚合反应缩合聚合反应，简称，简称缩聚反应缩聚反应；如果聚合物链是通；如果聚合物链是通过加成反应生成的称过加成反应生成的称逐步加成聚合反应逐步加成聚合反应.链式聚合反应是指在聚合反应过程中，聚合物链是链式聚合反应是指在聚合

35、反应过程中，聚合物链是仅由单体和聚仅由单体和聚合物链上的反应活性中心之间合物链上的反应活性中心之间的反应生成，并且在新的聚合物链的反应生成，并且在新的聚合物链上再生反应活性点。上再生反应活性点。1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别所有单体必须至少是双功能化的，即至少含有两个反应点，所有单体必须至少是双功能化的，即至少含有两个反应点，可概括为三大类：可概括为三大类：（1）含两个（或以上）末端功能基的单体）含两个（或以上）末端功能基的单体，如：，如：羟基酸：羟基酸：HO-Z-COOH氨基酸：氨基酸：H2N-Z-COOH二元二元胺：胺：H2N-Z-NH2二元羧酸：二元羧酸：HOOC-Z-

36、COOH二元醇：二元醇：HO-Z-OH等等聚合反应：通过单体功能基之间的反应进行，为逐步聚合反应。聚合反应：通过单体功能基之间的反应进行，为逐步聚合反应。聚聚 合合 反反 应应 的的 单单 体体聚聚 合合 反反 应应 的的 单单 体体（2）含多重键的单体，）含多重键的单体，如：如：C=C双键：乙烯、丙烯、苯乙烯等双键：乙烯、丙烯、苯乙烯等CC三键：乙炔及取代乙炔三键：乙炔及取代乙炔C=O双键：甲醛等双键：甲醛等聚合反应：通过单体中多重键加成反应进行，为链式聚合反应。聚合反应：通过单体中多重键加成反应进行，为链式聚合反应。（3）杂环单体，）杂环单体，如：如：聚合反应：开环聚合，依条件不同可为逐步

37、或为链式聚合反应。聚合反应：开环聚合，依条件不同可为逐步或为链式聚合反应。高高 分分 子子 的的 结结 构构线形高分子线形高分子环状高分子环状高分子支化高分子支化高分子梳形高分子梳形高分子梯形高分子梯形高分子网状高分子（体形高分子）网状高分子（体形高分子）星形高分子星形高分子1.5高分子的结构、物理状态及其性能特点高分子的结构、物理状态及其性能特点宏观结构宏观结构I.I.单体单元的结构排列单体单元的结构排列首首-尾连接尾连接首首-首连接首连接尾尾-尾连接尾连接如单体如单体CH2=CHX聚合时，所得单体单元结构如下：聚合时，所得单体单元结构如下：首首尾尾单体单元连接方式可有如下三种：单体单元连接

38、方式可有如下三种：1.5.1 高分子的结构特点高分子的结构特点 微观结构微观结构若高分子中含有手性若高分子中含有手性C原子原子,则其立体构型可有则其立体构型可有D型和型和L型，型，据其连接方式可分为如下三种：（以聚丙烯为例）据其连接方式可分为如下三种：（以聚丙烯为例）（1）全同立构高分子全同立构高分子：主链上的：主链上的C*的立体构型全部的立体构型全部为为D型或型或L型型,即即DDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLL；II.II.高分子的立体异构高分子的立体异构1.5.1高分子的结构特点高分子的结构特点（2）间同立构高分子间同立构高分子：主链上的：主链上的C*的立体构型各不相同的立体构型

39、各不相同,即即D型与型与L型相间连接，型相间连接，LDLDLDLDLDLDLD；立构规整性高分子立构规整性高分子:C*的立体构型有规则连接，简称的立体构型有规则连接，简称等规高分子等规高分子。1.5.1高分子的结构特点高分子的结构特点（3）无规立构高分子无规立构高分子：主链上的：主链上的C*的立体构型紊乱的立体构型紊乱无规则连接。无规则连接。1.5.1 高分子的结构特点高分子的结构特点 III.III.共轭双烯聚合物的结构共轭双烯聚合物的结构共轭双烯单体聚合时可形成结构不同的单体单元，如最简单共轭双烯单体聚合时可形成结构不同的单体单元，如最简单的共轭双烯丁二烯可形成三种不同的单体单元：的共轭双

40、烯丁二烯可形成三种不同的单体单元：1,2-1,2-加成结构加成结构 反式反式1,4-1,4-加成结构加成结构 顺式顺式1,4-1,4-加成结构加成结构丁二烯：丁二烯：CHCH2 2=CHCCH=CH=CHCCH=CH2 21.5.1 高分子的结构特点高分子的结构特点 3,4-3,4-加成加成 1,2-1,2-加成加成 反式反式1,4-1,4-加成加成 顺式顺式1,4-1,4-加成加成而异戊二烯则可形成四种不同的单体单元：而异戊二烯则可形成四种不同的单体单元：异戊二烯异戊二烯:1.5.1 高分子的结构特点高分子的结构特点 一般高聚物的一般高聚物的结构构层次次链节的化学组成链节连接方式伸直链无规线

41、团折叠链螺旋链无规线团圆球折叠链高分子晶体螺旋绞链其他一次结构（高分子的链结构）一次结构（高分子的链结构）二次结构（高分子链的形态）二次结构（高分子链的形态）三次结构（聚集态结构）三次结构（聚集态结构）1.5.2高分子的结构层次高分子的结构层次高聚物聚集高聚物聚集态结构（根据分子排列情况不同分构（根据分子排列情况不同分类）单晶折叠链片晶球晶其他无规线团链结链球取向态结构织态结构晶态结构晶态结构非晶态结构非晶态结构其他结构其他结构 高分子的结构层次高分子的结构层次 晶态高聚物晶态高聚物 高分子的物理状态高分子的物理状态通常，高分子以固态形式存在，其固态又分为两类：通常，高分子以固态形式存在，其固

42、态又分为两类：非晶态高聚物非晶态高聚物晶态和非晶态聚合物的温度晶态和非晶态聚合物的温度-形变曲线形变曲线晶晶态高聚物的高聚物的结构模型构模型(a)(b)(a)非取向高聚物(b)取向高聚物折叠链片晶结构模型(a)近邻规则折叠结构模型(b)松散环圈折叠结构模型(c)拉线板折叠结构模型晶区晶区非晶区多层片晶结构模型均相无规线团模型折叠链缨状胶束模型可折叠球模型回文波模型非晶晶态高聚物的高聚物的结构模型构模型 高分子的物理状态高分子的物理状态高分子学科简史高分子学科简史高分子的高分子的基本概念基本概念及及聚合物分子量和分子聚合物分子量和分子量的多分散性量的多分散性高分子的高分子的分类分类高分子的高分子

43、的命名命名聚合反应聚合反应类型及反应单体类型及反应单体高分子高分子结构及结构层次结构及结构层次作业（P16）1、2、4、6第一章第一章绪论绪论第二章第二章 缩聚及其他逐步聚合反应缩聚及其他逐步聚合反应高高 分分 子子 化化 学学 与与 物物 理理本章主要内容：本章主要内容：1.引言引言2.缩聚反应缩聚反应3.线型缩聚反应的机理线型缩聚反应的机理4.线型缩聚反应动力学线型缩聚反应动力学5.影响线型缩聚物聚合度的因素和控制方法影响线型缩聚物聚合度的因素和控制方法6.分子量分布分子量分布7.逐步聚合的方法逐步聚合的方法8.线型逐步聚合原理和方法的应用及重要线型逐步聚线型逐步聚合原理和方法的应用及重要

44、线型逐步聚合物合物9.体形缩聚体形缩聚10.凝胶化作用和凝胶点凝胶化作用和凝胶点教学目的及要求：教学目的及要求：1.掌握：掌握：逐步聚合反应的特点；逐步聚合反应的特点；缩聚反应单体结构特征；缩聚反应单体结构特征；线型缩聚反应中影响聚合度的因素及控制聚合度的方线型缩聚反应中影响聚合度的因素及控制聚合度的方法；法；重要体型缩聚物的合成方法重要体型缩聚物的合成方法；反映程度、官能度、；反映程度、官能度、官能团等活性、凝胶现象、凝胶点等基本概念；官能团等活性、凝胶现象、凝胶点等基本概念；2.了解：了解：线型缩聚反应动力学；线型缩聚反应动力学；体型缩聚反应中凝胶点体型缩聚反应中凝胶点的预测方法的预测方法

45、；逐步聚合的实施方法；逐步聚合的实施方法；逐步加成反应的逐步加成反应的特点特点；重要线型缩聚产物的合成方法及用途。；重要线型缩聚产物的合成方法及用途。教学重点：教学重点：逐步聚合反应的特点；线型缩聚反应中影响聚逐步聚合反应的特点；线型缩聚反应中影响聚合度的因素及控制聚合度的方法；体型缩聚物的合成方法；合度的因素及控制聚合度的方法；体型缩聚物的合成方法；重要线型缩聚产物的合成方法。重要线型缩聚产物的合成方法。教学难点：教学难点：凝胶点预测方法、重要的体型缩聚物的合成方凝胶点预测方法、重要的体型缩聚物的合成方法；逐步聚合实施方法。法；逐步聚合实施方法。教学方法及手段：教学方法及手段：课堂学习，课堂

46、讨论，课后提问，课下课堂学习，课堂讨论，课后提问，课下习题。习题。2.1聚合反应类型及特点聚合反应类型及特点逐步聚合反应逐步聚合反应一般是指低分子化合物经过多次逐步进行一般是指低分子化合物经过多次逐步进行的相似的化学反应形成大的分子链的过程。的相似的化学反应形成大的分子链的过程。逐步聚合反应逐步聚合反应缩合聚合缩合聚合逐步加成逐步加成开环聚合开环聚合逐步聚合反应的分类可由多种角度：逐步聚合反应的分类可由多种角度：(1)(1)根据参与聚合反应的单体数目和种类，以缩聚反应为例，根据参与聚合反应的单体数目和种类，以缩聚反应为例，可分为可分为均缩聚、混缩聚和共缩聚均缩聚、混缩聚和共缩聚。均缩聚均缩聚

47、只有一种单体参与的缩聚反应，其重复结构单元只含一只有一种单体参与的缩聚反应，其重复结构单元只含一种单体单元种单体单元。其单体结构可以是。其单体结构可以是X-R-YX-R-Y，聚合反应通过，聚合反应通过X X和和Y Y的相互的相互反应进行，也可以是反应进行，也可以是X-R-XX-R-X，聚合反应通过，聚合反应通过X X之间的相互反应进行。之间的相互反应进行。如：如：混缩聚混缩聚 由由两种单体参与、但所得聚合物只有一种重复结构单两种单体参与、但所得聚合物只有一种重复结构单元元的缩聚反应。其起始单体通常为对称性双功能基单体，如的缩聚反应。其起始单体通常为对称性双功能基单体，如X-R-XX-R-X和和

48、Y-RY-R-Y-Y，聚合反应通过，聚合反应通过X X和和Y Y的相互反应进行。如：的相互反应进行。如：注意注意：混缩聚虽两种单体参与聚合反应，但聚合物只含有一种混缩聚虽两种单体参与聚合反应，但聚合物只含有一种重复结构单元，且可以看作是由两种单体相互反应生成的重复结构单元，且可以看作是由两种单体相互反应生成的“隐含隐含”单体单体X-R-RX-R-R-Y-Y的均缩聚反应，是均聚反应。的均缩聚反应，是均聚反应。共缩聚共缩聚 由两种以上的单体参与、所得聚合物分子中含有两种由两种以上的单体参与、所得聚合物分子中含有两种以上重复结构单元的缩聚反应。所得聚合物是共聚物。如：以上重复结构单元的缩聚反应。所得

49、聚合物是共聚物。如：（2 2）按聚合产物分子链形态可分为）按聚合产物分子链形态可分为线形逐步聚合反应线形逐步聚合反应和和非线形非线形逐步聚合反应逐步聚合反应。线形逐步聚合线形逐步聚合单体为双功能基单体，聚合产物分子链只会向两单体为双功能基单体，聚合产物分子链只会向两个方向增长，生成线形高分子。个方向增长，生成线形高分子。非线形逐步聚合非线形逐步聚合反应的聚合产物分子链不是线形的，而是支化反应的聚合产物分子链不是线形的，而是支化或交联的。此时或交联的。此时必须在聚合体系中加入含三个以上功能基的单体。必须在聚合体系中加入含三个以上功能基的单体。（3 3）按反应动力学性质分为）按反应动力学性质分为平

50、衡逐步聚合平衡逐步聚合和和不平衡逐步聚合。不平衡逐步聚合。平衡逐步聚合平衡逐步聚合 聚合反应是可逆平衡反应，生成的聚合物分子聚合反应是可逆平衡反应，生成的聚合物分子可被反应中伴生的小分子副产物降解成聚合度减小的聚合物分子。可被反应中伴生的小分子副产物降解成聚合度减小的聚合物分子。不平衡逐步聚合不平衡逐步聚合 聚合反应为不可逆反应。或当平衡逐步聚合反聚合反应为不可逆反应。或当平衡逐步聚合反应的平衡常数应的平衡常数足够高时（足够高时（K K 10 104 4），），其降解逆反应相对于聚合反应其降解逆反应相对于聚合反应可以忽略，也可看作是非平衡逐步聚合反应。可以忽略，也可看作是非平衡逐步聚合反应。缩