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1、第一章第一章 高分子基本概念高分子基本概念11 高分子化合物高分子化合物的的定义定义12 高分子化合物命名与分类高分子化合物命名与分类13 高分子化合物的分子量高分子化合物的分子量高分子高分子也叫也叫高分子化合高分子化合物物，是指分，是指分子量很高并子量很高并由共价键连由共价键连接的一类化接的一类化合物合物高分子化合物、大分子化合物、高分子、高分子化合物、大分子化合物、高分子、高分子化合物、大分子化合物、高分子、高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物大分子、高聚物、聚合物大分子、高聚物、聚合物大分子、高聚物、聚合物 这些术语一般可以通用这些术语一般可以通用这些术语一般可以通
2、用这些术语一般可以通用Macromolecules,High Polymer,Polymer什么是高分子？什么是高分子？什么是高分子？什么是高分子？11 高分子化合物的定义高分子化合物的定义一、高分子与低分子的区别：一、高分子与低分子的区别：1.分子量：分子量：103，104106 高分子高分子一、高分子与低分子的区别一、高分子与低分子的区别二、高分子化合物分子组成二、高分子化合物分子组成2.性质特点：性质特点：1)不能气化，不能气化，2)难溶，先溶胀难溶，先溶胀3)溶液粘度大溶液粘度大4)物理力学性能，加工性能较好物理力学性能，加工性能较好 有较高的强度、弹性，有较高的强度、弹性，可做材料使
3、用，可抽丝，或制成薄膜。可做材料使用，可抽丝，或制成薄膜。随分子量增大，聚合物性质由随分子量增大，聚合物性质由量变量变到到质变。质变。有一定强度和弹性。有一定强度和弹性。塑料塑料塑料塑料 分子量分子量分子量分子量 纤维纤维纤维纤维 分子量分子量分子量分子量 橡胶橡胶橡胶橡胶 分子量分子量分子量分子量聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 6 630 30 涤纶涤纶涤纶涤纶 1.81.82.3 2.3 天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶 20204040聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯 5 515 15 尼龙尼龙尼龙尼龙-66 1.2-66 1.21.8 1.8 丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶 1515202
4、0聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯 101030 30 维呢纶维呢纶维呢纶维呢纶 6 67.5 7.5 顺丁烯胶顺丁烯胶顺丁烯胶顺丁烯胶 25253030常用的聚合物的分子量（万）常用的聚合物的分子量（万）常用的聚合物的分子量（万）常用的聚合物的分子量（万）低分子低分子:气、液、固气、液、固高分子：液、固高分子：液、固二、高分子化合物分子组成二、高分子化合物分子组成化合物组成并不复杂化合物组成并不复杂由简单结构单元重复连接而成。由简单结构单元重复连接而成。1.1.由一种结构单元组成的高分子由一种结构单元组成的高分子2.2.由两种结构单元组成的高分子由两种结构单元组成的高分子3.3.由无规排列的
5、结构单元组成的高分子由无规排列的结构单元组成的高分子l l合成聚合物的起始原料称为合成聚合物的起始原料称为合成聚合物的起始原料称为合成聚合物的起始原料称为单体单体单体单体（MonomerMonomer）l l在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结结结结构单元构单元构单元构单元（Structure unitStructure unit）聚合聚合一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元一个大分子往往是由许
6、多相同的、简单的结构单元一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成。通过共价键重复连接而成。通过共价键重复连接而成。通过共价键重复连接而成。例如：聚苯乙烯例如：聚苯乙烯例如：聚苯乙烯例如：聚苯乙烯1.1.由一种结构单元组成的高分子由一种结构单元组成的高分子缩写成缩写成缩写成缩写成l ln n 表示表示表示表示重复结构单元重复结构单元重复结构单元重复结构单元数，也称为数，也称为数，也称为数，也称为链节链节链节链节数数数数,在此等于在此等于在此等于在此等于聚合度。聚合度。聚合度。聚合度。l l聚合度聚合度聚合度聚合度（Degree of polymerizationDegr
7、ee of polymerization）聚合度是衡量高分子大小的一个指标。聚合度是衡量高分子大小的一个指标。聚合度是衡量高分子大小的一个指标。聚合度是衡量高分子大小的一个指标。有两种表示法：有两种表示法：有两种表示法：有两种表示法：oo以大分子链中的以大分子链中的以大分子链中的以大分子链中的结构单元结构单元结构单元结构单元数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作oo以大分子链中的以大分子链中的以大分子链中的以大分子链中的重复结构单元重复结构单元重复结构单元重复结构单元数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作结构单元单体单元重复结构单元链节结构单元单体单元重复结
8、构单元链节结构单元单体单元重复结构单元链节结构单元单体单元重复结构单元链节l l结构单元结构单元结构单元结构单元有时有时有时有时也称为也称为也称为也称为单体单元单体单元单体单元单体单元（Monomer unitMonomer unit）、）、）、）、重复结构重复结构重复结构重复结构单元单元单元单元（structural repeat unitstructural repeat unit）。）。）。）。重复结构单元重复结构单元重复结构单元重复结构单元是高分子链中是高分子链中是高分子链中是高分子链中重复出现的单元，即重复出现的单元，即重复出现的单元，即重复出现的单元，即链节链节链节链节（chain
9、 elementchain element）。）。）。）。?在这里在这里在这里在这里,两种聚合度相等，都等于两种聚合度相等，都等于两种聚合度相等，都等于两种聚合度相等，都等于 n n另一种情况另一种情况：式中式中式中式中:M M 是高分子的分子量是高分子的分子量是高分子的分子量是高分子的分子量 MM0 0 是结构单元的分子量是结构单元的分子量是结构单元的分子量是结构单元的分子量由聚合度可计算出高分子的分子量：由聚合度可计算出高分子的分子量：由聚合度可计算出高分子的分子量：由聚合度可计算出高分子的分子量：结构单元重复结构单元链节结构单元重复结构单元链节结构单元重复结构单元链节结构单元重复结构单元
10、链节 单体单元单体单元单体单元单体单元此时此时此时此时 ，两种结构单元构成一个重复结构单元两种结构单元构成一个重复结构单元两种结构单元构成一个重复结构单元两种结构单元构成一个重复结构单元结构单元结构单元结构单元结构单元 结构单元结构单元结构单元结构单元重复结构单元重复结构单元重复结构单元重复结构单元2.2.由两种结构单元组成的高分子由两种结构单元组成的高分子合成尼龙合成尼龙合成尼龙合成尼龙-66-66-66-66则具有另一特征：则具有另一特征：则具有另一特征：则具有另一特征：结构单元结构单元结构单元结构单元 重复结构单元重复结构单元重复结构单元重复结构单元 单体单元单体单元单体单元单体单元单体
11、在形成高分子的过程中要失掉一些原子单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子 但但,重复结构单元链节重复结构单元链节重复结构单元链节重复结构单元链节注意：注意：注意：注意：MMo o两种结构单元的平均分子量。两种结构单元的平均分子量。两种结构单元的平均分子量。两种结构单元的平均分子量。x,yx,y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的：的：的：的：M1M2M1M1M2M1M2M2M2 在这种情
12、况下，无法确定它的重复在这种情况下，无法确定它的重复在这种情况下，无法确定它的重复在这种情况下，无法确定它的重复结构结构结构结构单元，仅单元，仅单元，仅单元，仅 结构单元单体单元结构单元单体单元结构单元单体单元结构单元单体单元 由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共共共共聚物。聚物。聚物。聚物。例如：丁苯橡胶例如：丁苯橡胶例如：丁苯橡胶例如：丁苯橡胶3.3.由无规排列的结构单元组成的高分子由无规排列的结构单元组成的高分子 由一种单体聚合而成的高分子称为由一
13、种单体聚合而成的高分子称为由一种单体聚合而成的高分子称为由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物。均聚物。均聚物。均聚物。12 高分子化合物的命名和分类高分子化合物的命名和分类一、一、一、一、命名命名（1 1 1 1）习惯命名法）习惯命名法）习惯命名法）习惯命名法 以单体名称为基础，在前面加以单体名称为基础，在前面加以单体名称为基础，在前面加以单体名称为基础，在前面加“聚聚聚聚”字字字字 乙烯乙烯乙烯乙烯 丙烯丙烯丙烯丙烯 氯乙烯氯乙烯氯乙烯氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯 聚甲基
14、丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 取单体简名，在后面加取单体简名，在后面加取单体简名，在后面加取单体简名，在后面加“树脂树脂树脂树脂”、“橡胶橡胶橡胶橡胶”二字二字二字二字 如如如如 苯苯苯苯酚酚酚酚 甲甲甲甲醛醛醛醛 酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂 尿尿尿尿素素素素 甲甲甲甲醛醛醛醛 脲醛树脂脲醛树脂脲醛树脂脲醛树脂 甘油甘油甘油甘油 邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 醇酸树脂醇酸树脂醇酸树脂醇酸树脂 丁丁丁丁二烯二烯二烯二烯 苯苯苯苯乙烯乙烯乙烯乙烯 丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶（2 2）商品命名法）商品命名法）商品命名法）商品命名法 合成纤
15、维最普遍，我国以合成纤维最普遍，我国以合成纤维最普遍，我国以合成纤维最普遍，我国以“纶纶纶纶”作为合成纤维的后缀作为合成纤维的后缀作为合成纤维的后缀作为合成纤维的后缀 涤纶涤纶涤纶涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）丙纶丙纶丙纶丙纶 聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯 锦纶锦纶锦纶锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别聚酰胺（尼龙），后面加数字区别聚酰胺（尼龙），后面加数字区别聚酰胺（尼龙），后面加数字区别聚酰胺聚酰胺聚酰胺聚酰胺 聚酯聚酯聚酯聚酯 聚氨酯聚氨酯聚氨酯聚氨酯 聚醚聚醚聚醚聚醚l l 以高分子链的结构特征命名以
16、高分子链的结构特征命名以高分子链的结构特征命名以高分子链的结构特征命名 第一个数字表示二元胺的碳原子数第一个数字表示二元胺的碳原子数第一个数字表示二元胺的碳原子数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第二个数字表示二元酸的碳原子数第二个数字表示二元酸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只附一个数字表示内酰胺或氨基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只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数数字含义数字含义数字含义数字含义尼龙尼龙尼龙尼龙6666尼龙尼龙尼龙尼龙6 6（3 3）系统命名法）系统命名法）系统命名法）系统
17、命名法（IUPACIUPAC命名）命名）聚聚(1苯基乙烯苯基乙烯)Poly(1-phenylethylene)例子例子例子例子:1)1)确定重复结构单元；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：规定主链：规定主链上带取代基的上带取代基的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命名命名规则给重复结构单元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
18、加括弧，并冠以前缀“聚聚”。（4 4）英文缩写英文缩写英文缩写英文缩写性性 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。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。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。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
19、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二、二、分类来来 源源天然高分子天然高分子：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
20、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。热塑性热塑性塑料塑料加热软化，冷却硬化，再加热可再次软化，可加热软化，冷却硬化，再加热可再次软化，可反复操作，如：反复操作，如：PE、PP、PS 等。等。热固性热固性塑料塑料加热软化，随即发生固化反应，固化后，再加热软化，随即发生固化反应，固化后，再次加热不再软化，如：酚醛树脂（次加热不再软化，如：酚醛树脂（C阶段）等。阶段）等。热行为热行为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
21、尼龙尼龙6聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷 即使是一种即使是一种即使是一种即使是一种“纯粹纯粹纯粹纯粹”的高分子，的高分子，的高分子，的高分子，也是由也是由也是由也是由化学组成化学组成化学组成化学组成相相相相同、同、同、同、分子量分子量分子量分子量不等、不等、不等、不等、结构结构结构结构相似相似相似相似的的的的同系聚合物同系聚合物同系聚合物同系聚合物的混合物所组的混合物所组的混合物所组的混合物所组成成成成.低分子化合物和高分子化合物的低分子化合物和高分子化合物的低分子化合物和高分子化合物的低分子化合物和高分子化合物的“纯物质纯物质纯物质纯物质”概念的区别：概念的区别：概念的区别：概念的区别：高聚物
22、分子量的多分散性：人工合成高聚物分子量的多分散性：人工合成高聚物分子量的单分散性：天然生物高聚物分子量的单分散性：天然生物13 高聚物分子量一一一一.分子量具有多分散性分子量具有多分散性分子量具有多分散性分子量具有多分散性 什么是分子量的多分散性（什么是分子量的多分散性（什么是分子量的多分散性（什么是分子量的多分散性（PolydispersityPolydispersity）？）？）？）？高分子不是由单一分子量的化合物所组成。高分子不是由单一分子量的化合物所组成。高分子不是由单一分子量的化合物所组成。高分子不是由单一分子量的化合物所组成。CH3OHCH3CH2OH低分子化合物低分子化合物低分子
23、化合物低分子化合物高分子化合物高分子化合物高分子化合物高分子化合物由于在聚合反应中，受各种因由于在聚合反应中，受各种因素的影响，无法使各大分子链素的影响，无法使各大分子链增长到同一长度。增长到同一长度。这种高分子的分子量不均一这种高分子的分子量不均一这种高分子的分子量不均一这种高分子的分子量不均一(即分子量大小不一、参差即分子量大小不一、参差即分子量大小不一、参差即分子量大小不一、参差不齐）不齐）不齐）不齐）的特性的特性的特性的特性，就称为，就称为，就称为，就称为分子量的多分散性分子量的多分散性分子量的多分散性分子量的多分散性.因此应注意：因此应注意：因此应注意：因此应注意：一般测得的高分子的
24、分子量都是一般测得的高分子的分子量都是一般测得的高分子的分子量都是一般测得的高分子的分子量都是平均分子量平均分子量平均分子量平均分子量；聚合物的聚合物的聚合物的聚合物的平均分子量相同平均分子量相同平均分子量相同平均分子量相同，但，但，但，但分散性不一定相同分散性不一定相同分散性不一定相同分散性不一定相同。在高聚物中，可把同系物看作一种高聚物的纯物质在高聚物中，可把同系物看作一种高聚物的纯物质有两个原因：有两个原因：1.合理性合理性2.可能性可能性 因此，因此，因此，因此，一种一种一种一种“纯粹纯粹纯粹纯粹”的高分子，的高分子，的高分子，的高分子，是由是由是由是由化学组化学组化学组化学组成成成成
25、相同、相同、相同、相同、结构结构结构结构相似相似相似相似，但，但，但，但分子量大小分子量大小分子量大小分子量大小不等的不等的不等的不等的同系聚同系聚同系聚同系聚合物合物合物合物的混合物所组成的混合物所组成的混合物所组成的混合物所组成.l平均分子量的表示方法平均分子量的表示方法若有一高聚物试样，共有若有一高聚物试样，共有N个分子个分子 分子量：分子量：分子数：分子数：数量分数：数量分数：高聚物分子量按分子数量的分布函数：高聚物分子量按分子数量的分布函数：高聚物分子量按分子数量的分布函数：高聚物分子量按分子数量的分布函数 ：高聚物分子量按数量分数的分布函数：高聚物分子量按数量分数的分布函数：高聚物
26、分子量按数量分数的分布函数：高聚物分子量按数量分数的分布函数 （i i聚体的数量分数）聚体的数量分数）聚体的数量分数）聚体的数量分数）假若有一块高聚物的试样，总重量为假若有一块高聚物的试样，总重量为W克克 分子量：分子量：重重 量：量：重量分数：重量分数：高聚物分子量按分子重量的分布函数：高聚物分子量按分子重量的分布函数：高聚物分子量按分子重量的分布函数：高聚物分子量按分子重量的分布函数 ：高聚物分子量按重量分数的分布函数：高聚物分子量按重量分数的分布函数：高聚物分子量按重量分数的分布函数：高聚物分子量按重量分数的分布函数 （i i聚体的重量分数）聚体的重量分数）聚体的重量分数）聚体的重量分数
27、）（i i聚体的的重量聚体的的重量聚体的的重量聚体的的重量i i聚体的分子数聚体的分子数聚体的分子数聚体的分子数 i i聚体的分子量）聚体的分子量）聚体的分子量）聚体的分子量）数均分子量数均分子量按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量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高分子样品中所有分子的总重量除以其分子高分子样品中所有分子的总重量除以其分子高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔摩尔摩尔摩尔)总数总数总数总数式中，式中，式中，式中，WWi i，N Ni i，MMi
28、 i分别为分别为分别为分别为i-i-聚体的重量、分子数、分子量聚体的重量、分子数、分子量聚体的重量、分子数、分子量聚体的重量、分子数、分子量 i i =1=1 数均分子量是通过数均分子量是通过数均分子量是通过数均分子量是通过依数性方法依数性方法依数性方法依数性方法(冰点降低冰点降低冰点降低冰点降低法法法法、沸点升高法、沸点升高法、沸点升高法、沸点升高法、渗透压法、蒸汽压法渗透压法、蒸汽压法渗透压法、蒸汽压法渗透压法、蒸汽压法)和和和和端基滴定法端基滴定法端基滴定法端基滴定法测定测定测定测定式中符号意义同前式中符号意义同前式中符号意义同前式中符号意义同前测定方法：测定方法：测定方法：测定方法：光
29、散射法光散射法光散射法光散射法重均分子量重均分子量重均分子量重均分子量（Weight-average molecular weightWeight-average molecular weight）是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量。是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量。是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量。是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量。i-i-i-i-聚体的分子量乘以其重量分数的加和。聚体的分子量乘以其重量分数的加和。聚体的分子量乘以其重量分数的加和。聚体的分子量乘以其重量分数的加和。Z Z Z Z均分子量均分子量均分子量均分子量（Z-average molecular w
30、eightZ-average molecular weightZ-average molecular weightZ-average molecular weight ）按照按照按照按照Z Z值统计平均的分子量值统计平均的分子量值统计平均的分子量值统计平均的分子量测定方法：测定方法：测定方法：测定方法：超离心法超离心法超离心法超离心法三种分子量可用通式表示：三种分子量可用通式表示：三种分子量可用通式表示：三种分子量可用通式表示：粘均分子量粘均分子量粘均分子量粘均分子量（Viscosity-average molecular weightViscosity-average molecular w
31、eight）一般，一般，值在值在0.50.9之间，故之间，故Z高聚物的平均分子量：高聚物的平均分子量：举例举例举例举例：设一聚合物样品，其中分子量为：设一聚合物样品，其中分子量为：设一聚合物样品，其中分子量为：设一聚合物样品，其中分子量为10104 4的分子有的分子有的分子有的分子有10 10 mol,mol,分子量为分子量为分子量为分子量为10105 5的分子有的分子有的分子有的分子有5 5 mol,mol,求分子量。求分子量。求分子量。求分子量。（设设设设 =0.6=0.6）BBMMz z MMww MMv v MMn n，MMv v略低于略低于略低于略低于MMwwBBMMn n靠近聚合物
32、中低分子量的部分，即低分子量部分对靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分对靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分对靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分对MMn n影影影影响较大响较大响较大响较大。BBMMww靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分对靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分对靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分对靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分对MMww影影影影响较大响较大响较大响较大。BB一般用一般用一般用一般用MMww来表征聚合物比来表征聚合物比来表征聚合物比来表征聚合物比MMn n更恰当，因为聚合物的性能如更恰当，因为聚合物的性能如更恰当
33、，因为聚合物的性能如更恰当，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强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子。讨论：讨论：讨论：讨论：单独一种平均分子量单独一种平均分子量单独一种平均分子量单独一种平均分子量不足以表征聚合物的性能，还需不足以表征聚合物的性能，还需不足以表征聚合物的性能，还需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。要了解分子量多分散性的程度。要了解分子量多分散性的程度。要了解分子量多分散性的程度。以以以以分子量分布指数分子量分布指数分子量分布指数分子量分布指数
34、表示表示表示表示 即重均分子量与数均分子量的比值，即重均分子量与数均分子量的比值，即重均分子量与数均分子量的比值，即重均分子量与数均分子量的比值，MMww/MMn n MwMw/MnMn 分子量分布情况分子量分布情况分子量分布情况分子量分布情况 1 1 均一分布均一分布均一分布均一分布 接近接近接近接近 1 (1.5 21 (1.5 2）分布较窄分布较窄分布较窄分布较窄 远离远离远离远离 1 (20 50)1 (20 50)分布较宽分布较宽分布较宽分布较宽 以以以以分子量分布曲线分子量分布曲线分子量分布曲线分子量分布曲线表示表示表示表示 重重重重量量量量分分分分率率率率平均分子量平均分子量平均
35、分子量平均分子量高聚物的分子量分布曲线高聚物的分子量分布曲线高聚物的分子量分布曲线高聚物的分子量分布曲线 可通过曲线形状，可通过曲线形状，可通过曲线形状，可通过曲线形状，直观判断分子量分布的直观判断分子量分布的直观判断分子量分布的直观判断分子量分布的宽窄。宽窄。宽窄。宽窄。多分散指数：多分散指数：HiMw/Mn（不小于不小于1）二二.高聚物分子量分布高聚物分子量分布三三.分子量大小及分布对力学性能的影响分子量大小及分布对力学性能的影响 分子量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有分子量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分
36、子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。高分子的强度与分子量密切相关高分子的强度与分子量密切相关高分子的强度与分子量密切相关高分子的强度与分子量密切相关AC强强度度聚合度聚合度BA 点是初具强度的最低聚合度，点是初具强度的最低聚合度，点是初具强度的最低聚合度，点是初具强度的最低聚合度，A A点以上点以上点以上点以上强度随分子链迅速增加强度随分子链迅速增加强度随分子链迅速增加强度随分子链迅速增加。B B 点是临界点，强度增加逐渐减慢。点是临界点，强度增加逐渐减慢。点是临界点，强度增加逐渐减慢。点是临界点，强度增加逐渐减慢。C C 点以后强度不再明显
37、增加。点以后强度不再明显增加。点以后强度不再明显增加。点以后强度不再明显增加。不同高分子初具强度的聚合度和不同高分子初具强度的聚合度和不同高分子初具强度的聚合度和不同高分子初具强度的聚合度和临界点的聚合度不同，如：临界点的聚合度不同，如：临界点的聚合度不同，如：临界点的聚合度不同，如：A B尼龙尼龙 40 15040 150纤维素纤维素 60 25060 250乙烯基乙烯基 100 400100 400聚合物聚合物 高分子的加工性能与分子量有关：高分子的加工性能与分子量有关：高分子的加工性能与分子量有关：高分子的加工性能与分子量有关：分子量过大分子量过大分子量过大分子量过大,聚合物熔体粘度过高
38、聚合物熔体粘度过高聚合物熔体粘度过高聚合物熔体粘度过高,难以成型加工。难以成型加工。难以成型加工。难以成型加工。达到一定分子量，保证使用强度后，达到一定分子量，保证使用强度后，达到一定分子量，保证使用强度后，达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过高的分子量。不必追求过高的分子量。不必追求过高的分子量。不必追求过高的分子量。不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布:合成纤维合成纤维合成纤维合成纤维 分子量分布易窄分子量分布易窄分子量分布易窄分子量分布易窄 塑料薄膜塑料薄膜塑料薄膜塑
39、料薄膜 橡胶橡胶橡胶橡胶分子量分布可较宽分子量分布可较宽分子量分布可较宽分子量分布可较宽分子量分布越宽，熔融的范围越宽，加工性能越好（塑料）分子量分布越宽，熔融的范围越宽，加工性能越好（塑料）分布越窄，机械性能越好，抗撕裂（纤维）分布越窄，机械性能越好，抗撕裂（纤维）分子量分布是影响聚合物性能的因素之一分子量分布是影响聚合物性能的因素之一分子量分布是影响聚合物性能的因素之一分子量分布是影响聚合物性能的因素之一功能高分子功能高分子(Functional Polymer)(Functional Polymer)：是指具是指具有传递、转换或储存物质、能量和信息的高有传递、转换或储存物质、能量和信息的
40、高分子，其结构特征是聚合物上带有特殊功能分子，其结构特征是聚合物上带有特殊功能基团，其中聚合物部份起着载体的作用，不基团，其中聚合物部份起着载体的作用，不参与化学反应。按功能的不同，可分为化学参与化学反应。按功能的不同，可分为化学功能高分子、物理功能高分子和生物功能高功能高分子、物理功能高分子和生物功能高分子。分子。高分子新材料：高分子新材料：是指近年来刚刚发展起来的是指近年来刚刚发展起来的一些具有特殊功能的高分子材料。一些具有特殊功能的高分子材料。导电聚合物1977年，美国化学家年，美国化学家MacDiarmid，物理学家物理学家Heeger和日本化学家和日本化学家Shirakawa首次发现
41、掺杂首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金属的特性碘的聚乙炔具有金属的特性。并因此获得。并因此获得2000年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖使用使用ZigglerNatta催化剂催化剂AlEt3/Ti(OBu)4,Ti的浓度为的浓度为3mmol/L，Al/Ti约为约为34。催化剂溶。催化剂溶于甲苯中，冷却到于甲苯中，冷却到-78度度,通入乙炔，可在溶液通入乙炔，可在溶液表面生成顺式的聚乙炔薄膜。掺杂后电导率达表面生成顺式的聚乙炔薄膜。掺杂后电导率达到到105S/cm量级量级 智能高分子集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样具有智能属性的高分子材料料那样具
42、有智能属性的高分子材料医疗器材医疗器材-手术缝合线手术缝合线1.高分子材料的意义 材料、能源、信息和生命科学是当代科学技术的四大支柱，材料、能源、信息和生命科学是当代科学技术的四大支柱，高分子材料是材料三大领域（金属、无机非金属、高分子材高分子材料是材料三大领域（金属、无机非金属、高分子材料）中的重要部分。料）中的重要部分。70年代（体积产量）超金属材料；80年代：（重量产量）超金属材料；2000年代：占材料总量的70%；与人们的衣、食、住、行密切相关；与人们的衣、食、住、行密切相关；在工业、农业领域中有着重要的应用。（机械、化工、电子、在工业、农业领域中有着重要的应用。（机械、化工、电子、交
43、通、建筑等）；交通、建筑等）；在现代高科技领域中，如在航空、航天、卫星、导弹等领域，在现代高科技领域中，如在航空、航天、卫星、导弹等领域，高分子材料（结构材料、功能材料）的地位非常显著。高分子材料（结构材料、功能材料）的地位非常显著。高分子材料是前景极为诱人的领域高分子材料是前景极为诱人的领域-企业发展喜人、人才需企业发展喜人、人才需求巨大、应用领域不断拓展。求巨大、应用领域不断拓展。2.高分子科学发展简史2.1萌芽萌芽19 19世纪中叶开始高分子材料的改性世纪中叶开始高分子材料的改性人工合成高分子的尝试人工合成高分子的尝试2.高分子科学发展简史2.2诞生诞生Staudinger2.高分子科学
44、发展简史2.3发展发展1974年美国生物化学家Merrifield将功能化的聚苯乙烯用于多肽和蛋白质的合成，大大提高涉及生命物质合成的效率并缩短合成时间，开创了功能高分子材料在生命物质合成领域应用的新纪元。2000年日本白川英树，美国黑格和马克迪尔米德等有关导电高分子材料-掺杂聚乙炔的研究和应用，突破“合成聚合物都是绝缘体”的传统观念，开创了高分子功能化研究和应用的新领域。总结20世纪的高分子科学20-40年代高分子科学建立和发展30-50年代高分子材料工业蓬勃发展60年代以来高分子材料大规模工业化、特种化、高性能化和功能化2.高分子科学发展简史2.4展望通过新型高效催化剂的开发，重要的通用高
45、分子品种通过新型高效催化剂的开发，重要的通用高分子品种向更大型工业化生产发展；向更大型工业化生产发展；通过新型聚合方法、化学和物理改性以及复合，获得通过新型聚合方法、化学和物理改性以及复合，获得新性能、新品种、新用途的聚合物；新性能、新品种、新用途的聚合物；开发功能高分子等。开发功能高分子等。高分子物理高分子物理-从聚合物凝聚态结构出发从聚合物凝聚态结构出发,阐明和预报体阐明和预报体系的平衡与非平衡态的物理性质系的平衡与非平衡态的物理性质,最后达到能够定量描最后达到能够定量描述聚合物复杂结构与性能。这是高分子物理的核心命述聚合物复杂结构与性能。这是高分子物理的核心命题。题。高分子加工新原理新方
46、法高分子加工新原理新方法-高分子材料反应加工是将传高分子材料反应加工是将传统高分子材料的合成和加工成型两个截然分离的过程统高分子材料的合成和加工成型两个截然分离的过程融为一体的新途径融为一体的新途径,传统加工设备只是用于高分子粒料传统加工设备只是用于高分子粒料加工成制品加工成制品,而反应加工赋予了加工设备合成反应器的而反应加工赋予了加工设备合成反应器的功能功能,3.重要的高分子科学家重要的高分子科学家在高分子(材料)科学(与工程)学科的建立与发展中做出过重要贡献的科学家有：StaudingerCarothersCarothers德国人齐格勒德国人齐格勒（KarlZieglerKarlZiegler）1903190319791979意大利人纳塔（GiulioNatta）18981973Ziegler与NattaMerrifieldFlory