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1、第22 章 合成高分子化合物第1 页，本讲稿共22 页链节组成高分子的重复单位单体能聚合成高分子的低分子 22.1基本概念 一、一、高分子化合物高分子化合物1.高分子化合物：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的大分子。2.高分子化合物的相对分子质量：在5,000以上均聚物由一种单体聚合而成的高聚物 共聚物由两种以上单体聚合而成的高聚物 第2 页，本讲稿共22 页二、高分子化合物的分类1.按来源分类：天然高分子（天然橡胶、纤维素、淀粉）合成高分子（合成橡胶、合成纤维、塑料）2.按材料的性能分类：塑料、橡胶、纤维3.按用途分类：通用高分子；工程材料高分子；涂料；粘合剂；功能高分子
2、4.按高分子主链结构分类：碳链高分子化合物、杂链高分子化合物等。第3 页，本讲稿共22 页 1.1.高分子命名一般习惯上用俗名：如纤维、淀粉 高分子命名一般习惯上用俗名：如纤维、淀粉 2.2.在单体前加个在单体前加个“聚聚”字，如字，如聚氯乙烯聚氯乙烯3.3.缩聚反应制得的高聚物，在原料后加 缩聚反应制得的高聚物，在原料后加“树脂 树脂”二 二 字，如酚醛树脂、环氧树脂 字，如酚醛树脂、环氧树脂 4.4.商品名称：腈纶、的确良（聚对苯二甲酸乙二酯纤 商品名称：腈纶、的确良（聚对苯二甲酸乙二酯纤 维）、电木（酚醛树脂）维）、电木（酚醛树脂）三、高分子化合物的命名三、高分子化合物的命名第4 页，本
3、讲稿共22 页22.2高分子的结构和性能的关系 一、高分子的基本结构及其性能特点一、高分子的基本结构及其性能特点1线型结构：又称链状高聚物，是由许多链节相互联成一条长链的高聚物。特点：具有高弹性、可塑性、在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆度较小。有独立存在的分子。2体型结构一般是由多官能团单体相互作用，使主链与主链之间以共价键相连接，形成三维空间的立体结构。特点：没有弹性和可塑性；不能溶解和熔融；只能溶胀，硬度和脆度较大。不能反复熔化，只能一次加工成型。第5 页，本讲稿共22 页二、高分子化合物的物理状态二、高分子化合物的物理状态玻璃态：形变困难，硬度大。高弹态：形变很容易，具有高弹性。粘流
4、态：形变能任意发生，具有流动性。1晶相高聚物和非晶相高聚物2线型非晶相高聚物的聚集状态第6 页，本讲稿共22 页22.3高分子的合成 低分子单体合成高分子的反应称为聚合反应。根据单体和聚合物在组成和结构上的差异可分为:加聚反应缩聚反应根据单体和聚合机理或动力学把聚合反应可分为:连锁聚合(链式聚合)逐步聚合一、链式聚合定义：是指由一种或两种以上单体聚合成高聚物的反应第7 页，本讲稿共22 页1链式聚合反应的特点单体是带有不饱和键的化合物。是通过一连串单体分子间的相互加成反应来完成的。由一种单体发生的聚合反应称为均聚反应。由两种以上单体共同聚合的反应称为共聚反应。反应过程中没有低分子化合物生成，生
5、成高分子化合物的化学组成与单体相同，其分子量为单体分子量的整数倍。链式聚合反应可分为：自由基聚合离子型聚合配位聚合第8 页，本讲稿共22 页.自由基聚合(1)链引发（物理引发和化学引发）常见的引发剂：有机过氧酸、偶氮化合物、无机过氧化物。单体(或）自由基R2引发剂2R 初级自由基R+M RM(2)链增长 第9 页，本讲稿共22 页(3)链的终止 a.双基结合终止b.双基歧化终止 第10 页，本讲稿共22 页链增长阶段的副反应：键转移反应 链自由基单体稳定的大分子单体自由基a.向单体分子转移b.向溶剂、添加剂或杂质分子转移c.向分子链转移，引起支化或交联第11 页，本讲稿共22 页阳离子聚合反应
6、阴离子聚合反应活性中心是负离子活性中心是正离子.离子型聚合第12 页，本讲稿共22 页配位聚合的特点：反应产物是没有支链的线型结构的高分子。能控制分子结构的空间构型，得到分子结构规整的聚合物。是烯类单体在金属有机络合物催化下引起的聚合反应。.配位聚合二、逐步聚合反应二、逐步聚合反应逐步聚合反应是指单体通过官能团反应生成低聚物，然后由低聚物转化为高聚物的反应第13 页，本讲稿共22 页(1)(1)缩聚反应 缩聚反应缩聚反应的特点a.所用单体至少有两个相互作用的官能团。b.缩聚反应是通过一连串的缩合反应来完成的。c.反应过程中有小分子析出，高聚物的化学组成与单体不同。d.反应不是瞬间完成的，高聚物
7、的分子量随时间的增长而增加，链增长过程是逐步完成的。由一种或两种以上的单体，通过缩合形成高分子化合物，同时脱去水、卤化氢或醇等小分子的反应叫。第14 页，本讲稿共22 页缩聚反应的历程a.a.链开始链开始b.链增长c.链终止第15 页，本讲稿共22 页物理方面的原因化学方面的原因(主要原因)a.随着缩聚反应的进行，单体浓度越来越小，官能团发生反应的机会减少。b.缩聚物的粘度增加，整个分子链移动困难，碰撞机会减少。c.粘度大，生成的低分子排不出去，发生可逆反应。a.官能团的分解，使增长的分子链失去活性。b.单体组分的非当量比，使分子链未端带的是相同的官能，团发生“链封闭”作用，而使增长着的分子链
8、失去活性。c.原料中混有单官能团杂质也会发生“链端封闭”作用。d.分子链内部发生环化反应或分子间发生环化反应等都会发生“链端封闭”作用而使反应终止。第16 页，本讲稿共22 页(2)(2)体型缩聚体型缩聚所用单体起码要有一个组分是含有两个官能团以上的物质，链增长时才有可能向两个以上的方向增长，生成体型结构的缩聚物。在反应过程中有一个粘度骤然变得很大，出现具有弹性的凝胶的现象凝胶化现象。定义：体型缩聚是指具有合成体型结构的缩聚物的反应。三、开环聚合三、开环聚合定义：开环聚合是指环状单体在反应中环被打开生成聚合物的反应。第17 页，本讲稿共22 页22.4高分子的应用 一、离子交换树脂离子交换树脂的结构离子交换树脂是一类具有离子交换作用的高聚物。第18 页，本讲稿共22 页阳离子交换第19 页，本讲稿共22 页阴离子交换第20 页，本讲稿共22 页特点u可逆平衡反应。（是一动态平衡）u是非均相反应。u可连续或串连操作。u分离速度快，产品纯度高。设备简单，操作方便，成本低。用途 u分离混合物。u纯化水。u可作酸碱催化剂。二、生物医用高分子材料人工器官高分子药物第21 页，本讲稿共22 页三、感光高分子材料光致抗蚀剂光降解塑料四、导电高分子材料五、液晶高分子材料六、高吸水性材料第22 页，本讲稿共22 页