高分子化学序论省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

高分子化学高分子化学高分子化学高分子化学1第1页高高分分子子化化学学课课程程是是材材料料化化学学、高高分分子子材材料料与与工工程程及及其其相相近近专专业业一一门门主主干干课课程程,是是在在学学生生具具备备了了必必要要有有机机化化学学、物物理理化化学学等等基基础础知知识识之之后后,必必修修专专业业基基础础课课,是是精精细细化化工工工工艺艺学学、表表面面活活性性剂剂功功效效、涂涂料料化化学学等等后后修修专业课程基础专业课程基础.高高分分子子化化学学课课程程是是研研究究高高分分子子化化合合物物合合成成原原理理和和化化学学反反应应学学科科,它它任任务务是是使使学学生生较较熟熟练练地地掌掌握握高高分分子子化化合合物物合合成成反反应应原原理理及及控控制制方方法法,掌掌握握高高分分子子基基本本概概念念和和化化学学反反应应特特征征,培培养养初初步步含含有有控控制制聚聚合合反反应应及及选选择择聚合方法能力聚合方法能力。课课 程程 介介 绍绍2第2页高高 分分 子子 科科 学学聚合反应理论，新合成方法及聚合反应理论，新合成方法及改性方法，高分子基团反应，改性方法，高分子基团反应，高分子降解，交联与老化研究高分子降解，交联与老化研究等。主要处理是合成方法与结等。主要处理是合成方法与结构之间关系，构之间关系，研究高分子结构与性能研究高分子结构与性能关系，为设计合成预定关系，为设计合成预定性能聚合物提供理论指性能聚合物提供理论指导，是沟通合成与应用导，是沟通合成与应用桥梁。桥梁。高高 分分 子子 化化 学学高高 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原研究聚合物加工成型原理与工艺。理与工艺。高分子科学研究内高分子科学研究内容容3第3页合成合成结构结构性能性能应用应用高分子化学高分子化学高高分分子子物物理理成型加工成型加工高高分分子子设设计计高分子材料高分子材料科学与工程科学与工程 高分子科学主要研究内容高分子科学主要研究内容4第4页课程内容课程内容 讲课讲课 习题习题课课 1、绪论、绪论 4 2、逐步聚合反应、逐步聚合反应 8 3 自由基聚合反应自由基聚合反应 10 4、自由基共聚、自由基共聚 8 5、离子聚合、离子聚合 6 6、聚合物化学反应聚合物化学反应 4 高分子化学讲课计高分子化学讲课计划划5第5页平时成绩 15 试验成绩 10考勤或试验没有得分不能参加考试考勤或试验没有得分不能参加考试期末考试 75 闭卷考试（讲授内容及作业为主）高分子化学考评方法高分子化学考评方法6第6页教材教材 高分子化学教程高分子化学教程王王槐三、寇晓康槐三、寇晓康 科学出版社 第2版参考书参考书1 潘祖仁编潘祖仁编.高分子化学第三版，化学工业出版社高分子化学第三版，化学工业出版社，2林尚安,陆耘,梁兆熙.高分子化学,科学出版社,1980 3潘祖仁,于在章.自由基聚合，化学工业出版社，19834张甾城,李佐邦.缩合聚合，化学工业出版社，1986 高分子化学教材及参考书高分子化学教材及参考书7第7页8第8页q高分子化学发展简史q高分子基本概念q高分子化合物基本特征q高分子化合物分类和命名q高分子结构式及聚合反应方程式q分子量及其分布q聚合反应类型第一章第一章 绪绪 论论9第9页 第一章绪论第一章绪论一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史高分子概念始于20世纪代，但应用更早。1839年，美国人古德伊尔(Goodyear)创造发觉天然橡胶与 硫磺共热后显著地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂不实用性质，变为富有弹性、可塑性材料。1868年，美国科学家海厄特把硝化纤维、樟脑和乙醇混合物在高压下共热，制造出了第一个人工合成塑料“赛璐珞”(cellulose)1907美国人贝克兰(Leo Baekeland)用苯酚与甲醛反应制造出第一个完全人工合成塑料-酚醛树酯。19，德国人施陶丁格(Staudinger)发表了“论聚合”论文，提了高分子概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物结构。1953年获诺贝尔化学奖。10第10页19351935年，年，卡诺日斯卡诺日斯(CarothesCarothes创造创造)尼龙尼龙6666，19381938年工业化。年工业化。3030年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，PVCPVC（1927-1927-19371937）,PMMAPMMA（1927-19311927-1931）,PSPS（1934-19371934-1937）,LDPELDPE（19391939）。自由基聚合发展和高分子溶液理论在）。自由基聚合发展和高分子溶液理论在3030年代年代建立，并成功测定了聚合物分子量。建立，并成功测定了聚合物分子量。FloryFlory为此于为此于19741974年取年取得诺贝尔奖。得诺贝尔奖。4040年代，二次大战促进了高分子材料发展，一大批主要橡胶年代，二次大战促进了高分子材料发展，一大批主要橡胶和塑料被合成出来。和塑料被合成出来。丁苯橡胶丁苯橡胶（19401940）,丁基橡胶丁基橡胶（19401940）,有机氟材料有机氟材料（19431943）,涤纶树脂涤纶树脂（1940-19501940-1950）,ABSABS（19471947）。）。一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史11第11页5050年代，年代，ZieglerZiegler和和NattaNatta创造配位聚合催化剂，制创造配位聚合催化剂，制得得高密度高密度PEPE和有规和有规PPPP,低级烯烃得到利用低级烯烃得到利用.1963.1963年，年，ZieglerZiegler和和NattaNatta分享诺贝尔化学奖分享诺贝尔化学奖.19561956年，美国人年，美国人兹瓦克兹瓦克(Szwarc)Szwarc)创造创造活性阴离子活性阴离子聚合聚合，开创了高分子结构设计先河。，开创了高分子结构设计先河。5050年后期至年后期至6060年代，大量高分子工程材料问世。年代，大量高分子工程材料问世。聚聚甲醛甲醛（19561956）,聚碳酸酯聚碳酸酯（19571957）,聚砜聚砜（19651965）聚聚苯醚（苯醚（19641964）,聚酰亚胺聚酰亚胺（19621962）.一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史12第12页 60年代以后，特种高分子和功效高分子得到发展。特种高分子：高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。功效高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。为表彰在导电高分子发展方面所作贡献，,日本科学家白川英树，美国科学家黑格（A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（A.G.MacDiarmid）分享诺贝尔化学奖。生物高分子：蛋白质一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史13第13页8080年代以后，新聚合方法和新结构聚合物不停出年代以后，新聚合方法和新结构聚合物不停出现和发展。现和发展。新聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、新聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、活性自由基聚合、等离子聚合等等；活性自由基聚合、等离子聚合等等；新结构聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共新结构聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含富勒烯合物、含富勒烯(C60)(C60)聚合物等等。聚合物等等。人类活动是高分子科学发展动力。人类活动是高分子科学发展动力。一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史14第14页一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史发展史 萌芽期 初创期 繁荣期 发展期十九世纪中叶 1900 1930 1970 二十一世纪 萌芽期 初创期 繁荣期 发展期15第15页天天 然然 高高 分分 子子 直直 接接 利利 用用天天 然然 高高 分分 子子 化化 学学 改改 性性天然橡胶硫化天然橡胶硫化,硝化纤维合成等硝化纤维合成等淀粉、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 代代配位化学理论，聚烯烃等，精细高分子，新材料配位化学理论，聚烯烃等，精细高分子，新材料一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史16第16页二、二、高分子基本概念高分子基本概念高分子高分子也叫也叫高分子化合高分子化合物物，指那些，指那些由众多原子由众多原子或原子团主或原子团主要以共价键要以共价键结合而成相结合而成相对分子质量对分子质量在一万以上在一万以上化合物化合物 高分子化合物、大分子化合物、高分高分子化合物、大分子化合物、高分高分子化合物、大分子化合物、高分高分子化合物、大分子化合物、高分 子、大分子、高聚物、聚合物子、大分子、高聚物、聚合物子、大分子、高聚物、聚合物子、大分子、高聚物、聚合物 这些术语普通能够通用这些术语普通能够通用这些术语普通能够通用这些术语普通能够通用高分子界定：高分子界定：（1 1）众多原子或原子团）众多原子或原子团）众多原子或原子团）众多原子或原子团（2 2）主要以共价键）主要以共价键）主要以共价键）主要以共价键（3 3）相对分子质量大于）相对分子质量大于）相对分子质量大于）相对分子质量大于1000010000 高分子（高分子（高分子（高分子（Macromolecules,High Polymer,Polymer）17第17页单体单体(monomer)(monomer)：合成聚合物低分子原料合成聚合物低分子原料 。尼龙尼龙-66-66单体：单体：己二酸：己二酸：HOOC(CHHOOC(CH2 2)4 4COOHCOOH 己二胺：己二胺：NHNH2 2(CH(CH2 2)6 6NHNH2 2 重复单元重复单元：大分子链上重复出现、最小基本单元大分子链上重复出现、最小基本单元 。聚氯乙烯重复单元：聚氯乙烯重复单元：尼龙尼龙-66重复单元：重复单元：聚氯乙烯单体：聚氯乙烯单体：18第18页结构单元结构单元：单体在大分子链中形成单元：单体在大分子链中形成单元。聚氯乙烯结构单元：聚氯乙烯结构单元：尼龙尼龙6666结构单元：结构单元：单体单元单体单元：与单体相比，除电子结构改变外，与单体相比，除电子结构改变外，原子种类及个数完全相同结构单元。原子种类及个数完全相同结构单元。尼龙尼龙66无单体单元：无单体单元：19第19页尼龙尼龙6666：结构单元结构单元重复单元，无单体单元重复单元，无单体单元聚氯乙烯：聚氯乙烯：重复单元重复单元=结构单元结构单元=单体单元单体单元结构单元结构单元20第20页聚合度：聚合度：聚合度是衡量高分子大小一个指标，代表每一个大聚合度是衡量高分子大小一个指标，代表每一个大聚合度是衡量高分子大小一个指标，代表每一个大聚合度是衡量高分子大小一个指标，代表每一个大分子链所含重复结构单元数目标平均值。分子链所含重复结构单元数目标平均值。分子链所含重复结构单元数目标平均值。分子链所含重复结构单元数目标平均值。有两种表有两种表有两种表有两种表示法：示法：示法：示法：（1 1 1 1）以大分子链中）以大分子链中）以大分子链中）以大分子链中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（2 2 2 2）以大分子链中）以大分子链中）以大分子链中）以大分子链中重复单元重复单元重复单元重复单元数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作聚氯乙稀：聚氯乙稀：尼龙尼龙-66-66：21第21页聚合物相对分子质量：聚合物相对分子质量：重复单元相对分子质量重复单元相对分子质量重复单元数重复单元数结构单元分子量结构单元分子量结构单元数结构单元数M1：重复单元数分子量；：重复单元数分子量；M0：结构单元数分子量；：结构单元数分子量；：重复单元数；：重复单元数；：结构单元数。结构单元数。22第22页 三、三、高分子化合物基本特征高分子化合物基本特征1.1.相对分子质量很大，而且含有多分散性相对分子质量很大，而且含有多分散性-1000 -10000 -1000 -10000 -低分子低分子低分子低分子 过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）高聚物高聚物高聚物高聚物相对分子质量相对分子质量相对分子质量相对分子质量重量分率重量分率重量分率重量分率 多分散性：多分散性：多分散性：多分散性：普通高分普通高分普通高分普通高分子化合实际上是由化学子化合实际上是由化学子化合实际上是由化学子化合实际上是由化学组成相同、分子量不等组成相同、分子量不等组成相同、分子量不等组成相同、分子量不等同系聚合物混合物所组同系聚合物混合物所组同系聚合物混合物所组同系聚合物混合物所组成成成成23第23页（1 1）高分子链结构）高分子链结构oo 高分子链几何形状大致有三种：高分子链几何形状大致有三种：高分子链几何形状大致有三种：高分子链几何形状大致有三种：线形线形线形线形、支链形支链形支链形支链形、体形体形体形体形 2.2.高分子形态多样、结构复杂高分子形态多样、结构复杂 线形高分子线形高分子线形高分子线形高分子 适当溶剂可溶解，加热能够熔融，即适当溶剂可溶解，加热能够熔融，即可溶可熔可溶可熔可溶可熔可溶可熔 支链高分子支链高分子支链高分子支链高分子 可溶解在适当溶剂中可溶解在适当溶剂中,加热能够熔融，即加热能够熔融，即可溶可熔可溶可熔可溶可熔可溶可熔 体形高分子体形高分子体形高分子体形高分子 既不溶解既不溶解,又不熔融，即又不熔融，即不溶也不熔不溶也不熔不溶也不熔不溶也不熔24第24页序列结构序列结构序列结构序列结构 含有取代基乙烯基单体可能存在含有取代基乙烯基单体可能存在头尾头尾或或头头头头或或尾尾尾尾连接连接p 高分子分子链微结构复杂高分子分子链微结构复杂在高分子链中，结构单元化学组成相同时，连接方在高分子链中，结构单元化学组成相同时，连接方在高分子链中，结构单元化学组成相同时，连接方在高分子链中，结构单元化学组成相同时，连接方式和空间排列也会不一样式和空间排列也会不一样式和空间排列也会不一样式和空间排列也会不一样头头-尾结构尾结构头头-头、尾头、尾-尾结构尾结构有取代基碳原子为头，无取代基碳原子为尾有取代基碳原子为头，无取代基碳原子为尾有取代基碳原子为头，无取代基碳原子为尾有取代基碳原子为头，无取代基碳原子为尾聚氯乙烯分子中头头结构多达聚氯乙烯分子中头头结构多达聚氯乙烯分子中头头结构多达聚氯乙烯分子中头头结构多达161625第25页 立体异构立体异构立体异构立体异构 当高分子链当高分子链当高分子链当高分子链中含有不对称碳中含有不对称碳中含有不对称碳中含有不对称碳原子时，则会形原子时，则会形原子时，则会形原子时，则会形成立体异构体成立体异构体成立体异构体成立体异构体 全同立构全同立构全同立构全同立构IsotacticIsotactic间同立构间同立构间同立构间同立构SyndiotacticSyndiotactic高分子链立构规整性高分子链立构规整性无规立构无规立构无规立构无规立构AtacticAtactic连有四个不相同原子连有四个不相同原子连有四个不相同原子连有四个不相同原子或基团碳原子称为不或基团碳原子称为不或基团碳原子称为不或基团碳原子称为不对称碳原子对称碳原子对称碳原子对称碳原子 高分子链上高分子链上高分子链上高分子链上有取代基碳原子有取代基碳原子有取代基碳原子有取代基碳原子能够看成是不对能够看成是不对能够看成是不对能够看成是不对称碳原子称碳原子称碳原子称碳原子 将锯齿形碳将锯齿形碳将锯齿形碳将锯齿形碳链排在一个平面链排在一个平面链排在一个平面链排在一个平面上，取代基在空上，取代基在空上，取代基在空上，取代基在空间有不一样排列间有不一样排列间有不一样排列间有不一样排列方式方式方式方式26第26页几何构型几何构型顺式（天然橡胶）顺式（天然橡胶）反式（合成）反式（合成）顺反异构顺反异构顺反异构顺反异构 大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体，分子链中大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体，分子链中大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体，分子链中大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体，分子链中结构差异，对聚合物性能影响很大，顺式聚丁二烯是性能很结构差异，对聚合物性能影响很大，顺式聚丁二烯是性能很结构差异，对聚合物性能影响很大，顺式聚丁二烯是性能很结构差异，对聚合物性能影响很大，顺式聚丁二烯是性能很好橡胶，反式聚丁二烯则是塑料。好橡胶，反式聚丁二烯则是塑料。好橡胶，反式聚丁二烯则是塑料。好橡胶，反式聚丁二烯则是塑料。27第27页（2 2）高分子聚集态结）高分子聚集态结构构 高分子聚集态结构，即高分子链与链之间高分子聚集态结构，即高分子链与链之间排列和堆砌结构。高聚物材料整体内部分为：排列和堆砌结构。高聚物材料整体内部分为：非晶态结构非晶态结构 高聚物能够是完全非晶态高聚物能够是完全非晶态 非晶态高聚物分子链处于无规线团状态非晶态高聚物分子链处于无规线团状态 这种缠结、混杂状态存在着一定程度有序这种缠结、混杂状态存在着一定程度有序 非晶态高分子没有熔点，在比容非晶态高分子没有熔点，在比容-温度曲线上有温度曲线上有一转折点，此点对应温度称为一转折点，此点对应温度称为玻璃化转变温度玻璃化转变温度，用用TgTg表示表示28第28页形 变Tf温 度玻璃态高弹态Tg粘流态非晶态高聚物温度形变曲线非晶态高聚物温度形变曲线非晶态高聚物温度形变曲线非晶态高聚物温度形变曲线玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态玻璃化转变温度，Tg粘流温度，TfT Tg g 是非晶态高聚物主要热转是非晶态高聚物主要热转是非晶态高聚物主要热转是非晶态高聚物主要热转变温度变温度变温度变温度 比 容 温 度非晶态高聚物温度比容曲线非晶态高聚物温度比容曲线非晶态高聚物温度比容曲线非晶态高聚物温度比容曲线Tg玻璃态玻璃态高弹态高弹态塑料塑料使用使用温度温度范围范围橡胶使用温度范围橡胶使用温度范围加工温加工温度范围度范围29第29页oo晶态结构晶态结构晶态结构晶态结构 高聚物能够高度结晶，但不能到达高聚物能够高度结晶，但不能到达100100，即，即结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存状态结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存状态 结晶熔融温度结晶熔融温度T Tmm，是结晶高聚物主要热转变是结晶高聚物主要热转变温度温度o液晶态结构液晶态结构o取向态结构取向态结构（3 3）化学组成比较简单、分子结构有规律）化学组成比较简单、分子结构有规律 主要由C、H、O、N、S等元素组成30第30页（1 1）按成品性能与用途分按成品性能与用途分1.1.聚合物分类聚合物分类l 橡胶橡胶(rubber)：定义定义：含有可逆形变高弹性聚合物材料含有可逆形变高弹性聚合物材料 特点：特点：高弹性；易形变且可逆；分子量大（几十万）。高弹性；易形变且可逆；分子量大（几十万）。三大合成材料：三大合成材料：橡胶、纤维、塑料橡胶、纤维、塑料四、四、高分子化合物命名和分类高分子化合物命名和分类 橡胶、纤维、塑料、涂料、胶粘橡胶、纤维、塑料、涂料、胶粘剂和功效高分子六大类。剂和功效高分子六大类。31第31页 特点特点：弹性模量大；形变小；强度高；分子量小（普通为几万）。弹性模量大；形变小；强度高；分子量小（普通为几万）。分类分类：l 纤维纤维(fiber)天然纤维（棉、毛、丝、麻等）天然纤维（棉、毛、丝、麻等）化学纤维化学纤维人造纤维人造纤维合成纤维合成纤维人造纤维人造纤维(rayon)：将天然高分子经化学处理再加工纺制将天然高分子经化学处理再加工纺制 如粘胶纤维如粘胶纤维(viscose fiber)、醋酸纤维、醋酸纤维(cellulose acetate)。合成纤维合成纤维(synthetic fiber)：聚合物经加工纺制而成纤维。聚合物经加工纺制而成纤维。如涤纶如涤纶(terylene)、锦纶、锦纶(nylon)、腈纶、腈纶(acrylon)、维尼纶、维尼纶 (vinylon)等。等。人造纤维：人造纤维：用一些天然高分子化合物或其衍生物做原料，用一些天然高分子化合物或其衍生物做原料，经溶解后制成纺织溶液，然后纺制成纤维，竹子、木材、经溶解后制成纺织溶液，然后纺制成纤维，竹子、木材、甘蔗渣、棉子绒等都是制造人造纤维原料。依据人造纤维甘蔗渣、棉子绒等都是制造人造纤维原料。依据人造纤维形状和用途，分为人造丝、人造棉和人造毛三种。主要品形状和用途，分为人造丝、人造棉和人造毛三种。主要品种有粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维等种有粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维等 32第32页l 塑料塑料(plastics)：塑性：受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时状态行为。塑性：受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时状态行为。定义定义：含有塑性行为材料含有塑性行为材料 特点：特点：弹性模量介于橡胶和纤维之间；形变量中等。弹性模量介于橡胶和纤维之间；形变量中等。分类：分类：热塑性塑料热塑性塑料(thermoplastics)热固性塑料热固性塑料(thermoset)线形线形(linear)或支链形或支链形(branched)，可熔可溶。，可熔可溶。如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯(polypropylene)等，等，强度大、含有金属一些特点聚合物，可作为机械强度大、含有金属一些特点聚合物，可作为机械零部件。如聚苯醚、聚碳酸酯、零部件。如聚苯醚、聚碳酸酯、ABS等。等。依据受热行为分依据受热行为分交联结构，不溶不熔。交联结构，不溶不熔。如酚醛树脂如酚醛树脂(bakelite)、环氧树脂、环氧树脂(epoxide resin)、脲醛树脂脲醛树脂(urea formaldehyde resin)等。等。按使用性能分为按使用性能分为通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料聚乙烯、聚丙烯。聚乙烯、聚丙烯。33第33页l 塑料、橡胶、纤维区分塑料、橡胶、纤维区分：分子量大小、形变能力等不一样，但并无严格界限。分子量大小、形变能力等不一样，但并无严格界限。聚氯乙烯聚氯乙烯：既是经典塑料，又可纺丝制成纤维：既是经典塑料，又可纺丝制成纤维（氯纶）（氯纶）。聚丙烯聚丙烯：是常见塑料制品，也可制成丙纶纤维。：是常见塑料制品，也可制成丙纶纤维。聚酰胺聚酰胺(polyamide)：既可作工程塑料使用，又可作合：既可作工程塑料使用，又可作合成纤维使用成纤维使用34第34页（2 2）按主链结构分按主链结构分n 碳链高分子：碳链高分子：大分子主链由碳原子组成。绝大多数烯类和二烯烃类聚合物，大分子主链由碳原子组成。绝大多数烯类和二烯烃类聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等n 杂链高分子：杂链高分子：主链上除主链上除C外还有外还有O、N、S等杂原子。如：聚酯、聚醚、聚等杂原子。如：聚酯、聚醚、聚氨酯、聚酰胺等。氨酯、聚酰胺等。n元素有机高分子：元素有机高分子：主链上无碳原子，主要由硅、铝、氧、氮、硫等元素组成，主链上无碳原子，主要由硅、铝、氧、氮、硫等元素组成，但侧基由有机基团组成，如烷基、芳基等。如：有机硅橡胶。但侧基由有机基团组成，如烷基、芳基等。如：有机硅橡胶。35第35页（3）其它分类方法）其它分类方法按合成高分子化合物聚合反应类型按合成高分子化合物聚合反应类型 缩聚物和加聚物缩聚物和加聚物按高分子化合物化学结构按高分子化合物化学结构 聚烯烃、聚酯、聚醚、聚氨酯、聚酰胺等聚烯烃、聚酯、聚醚、聚氨酯、聚酰胺等。按聚合物分子量高低按聚合物分子量高低 高聚物、低聚物、齐聚物、超高分子聚合物高聚物、低聚物、齐聚物、超高分子聚合物按起源分：按起源分：天然和合成天然和合成36第36页（1 1）习惯命名法习惯命名法n 参考单体名称来命名参考单体名称来命名均聚物：聚均聚物：聚+单体名或单体名或 单体名单体名+树脂、橡胶、纶树脂、橡胶、纶 2.2.高分子化合物命名高分子化合物命名聚苯乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯醇聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)37第37页共聚物共聚物 单体简名单体简名+“+“树脂树脂”“”“橡胶橡胶”“”“共聚物共聚物”作词作词尾尾合成橡胶：合成橡胶：丁二烯丁二烯+苯乙烯苯乙烯丁苯橡胶丁苯橡胶 乙烯乙烯+丙烯丙烯 乙丙橡胶乙丙橡胶合成树脂：合成树脂：苯酚苯酚+甲醛甲醛 酚醛树脂酚醛树脂 尿素尿素+甲醛甲醛脲醛树脂脲醛树脂共聚物：共聚物：如苯乙烯甲基丙烯酸共聚物如苯乙烯甲基丙烯酸共聚物 乙烯乙烯+丙烯丙烯乙烯丙烯共聚物乙烯丙烯共聚物38第38页 单体简名单体简名+“树脂树脂”“橡胶橡胶”“共聚物共聚物”作词尾作词尾 但这种命名方法但这种命名方法不适合用于混缩聚物和不适合用于混缩聚物和共缩聚物，如：共缩聚物，如：己二酸己二酸+己二胺己二胺 聚己二聚己二酰酰己二胺己二胺不能叫己二酸己二胺共聚物不能叫己二酸己二胺共聚物 39第39页n 参考聚合物化学结构特征命名参考聚合物化学结构特征命名 含酰胺键含酰胺键CONH：聚酰胺聚酰胺(polyamide)含酯键含酯键COO：聚酯聚酯(polyester)含醚键含醚键O：聚醚聚醚(polyether)含砜键含砜键-SO2-：聚砜聚砜(polysulfone)如：如：己二酸己二酸+己二胺己二胺 聚己二聚己二酰酰己二胺己二胺40第40页（2）商品命名法商品命名法含酰胺键含酰胺键CONH聚酰胺类，统称聚酰胺类，统称尼龙尼龙。尼龙尼龙-66 己二胺己二胺(hexanediamine)和己二酸和己二酸(adipic acid)合成产合成产物，学名聚己二酰己二胺。物，学名聚己二酰己二胺。尼龙尼龙-610己二胺己二胺(hexanediamine)和癸二酸和癸二酸(sebacic acid)合成合成产物，学名聚癸二酰己二胺。产物，学名聚癸二酰己二胺。尼龙尼龙-6是己内酰胺是己内酰胺(caprolactam)或或-氨基已酸产氨基已酸产 物，学名：聚己内酰胺。物，学名：聚己内酰胺。注意：注意：尼龙尼龙-66：表示原料中胺和酸碳原子：表示原料中胺和酸碳原子数，胺在前酸在后。数，胺在前酸在后。41第41页锦纶锦纶尼龙尼龙-6涤纶涤纶聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）维尼纶维尼纶聚乙烯醇缩甲醛聚乙烯醇缩甲醛腈纶腈纶聚丙烯腈聚丙烯腈氯纶氯纶聚氯乙烯聚氯乙烯丙纶丙纶聚丙烯聚丙烯我国惯用我国惯用“纶纶”字作为合成纤维商品名后缀。字作为合成纤维商品名后缀。42第42页其它：单体英文名字第一个字母组合简称其它：单体英文名字第一个字母组合简称ABS：丙烯腈丙烯腈(Acrylonitrile)-丁二烯丁二烯(Butadiene)-苯乙烯苯乙烯(Styrene)共聚物共聚物SBR：丁苯橡胶丁苯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber)EPR：乙丙橡胶乙丙橡胶(Ethylene-Propylene Rubber)EVA：乙烯乙烯(Ethylene)-醋酸乙烯醋酸乙烯(Vinyl Acetate)共聚物共聚物43第43页（3 3）IUPACIUPAC命名（不要求）命名（不要求）命名程序：命名程序：第一步：第一步：第一步：第一步：确定重复单元结构确定重复单元结构确定重复单元结构确定重复单元结构第二步：第二步：第二步：第二步：排出次级单元排出次级单元排出次级单元排出次级单元次序，两个标准次序，两个标准次序，两个标准次序，两个标准:先写侧基最少元素先写侧基最少元素先写侧基最少元素先写侧基最少元素 继写有取代基亚甲基，最终是亚甲基继写有取代基亚甲基，最终是亚甲基继写有取代基亚甲基，最终是亚甲基继写有取代基亚甲基，最终是亚甲基第三步：第三步：第三步：第三步：给重复单元命名，在前面加给重复单元命名，在前面加给重复单元命名，在前面加给重复单元命名，在前面加“聚聚聚聚”字字字字 注意注意：给重复单元命名时按小分子有机给重复单元命名时按小分子有机 化合物化合物IUPACIUPAC命名规则命名。命名规则命名。聚聚(1苯基乙烯苯基乙烯)Poly(1-phenylethylene)44第44页 聚聚1 1氯代乙烯氯代乙烯 聚聚(亚胺基六次甲基亚胺基己二酰）亚胺基六次甲基亚胺基己二酰）聚聚(氧羰基氧氧羰基氧-1,4-1,4-苯撑苯撑异丙叉异丙叉-1,4-1,4-苯撑苯撑)45第45页五、大分子结构式及聚合反应方程式五、大分子结构式及聚合反应方程式聚合物结构式书写聚合物结构式书写1、确定重复单元，用、确定重复单元，用n表示重复单元数目表示重复单元数目46第46页2、重复单元分取必须恪守有、重复单元分取必须恪守有机化学反应规则则机化学反应规则则6氨基己酸合成尼龙氨基己酸合成尼龙6不能写成：不能写成：47第47页聚酰胺：二元酸聚酰胺：二元酸+二元胺二元胺 HO-,-H 3、对于缩聚物，正确写出端基、对于缩聚物，正确写出端基聚酯：二元酸聚酯：二元酸+二元醇二元醇 HO-,-H 4、符合元素价态、符合元素价态48第48页1 正确写出单体结构式正确写出单体结构式2正确书写聚合物结构式正确书写聚合物结构式3 注意配平注意配平n聚合物方程式书写聚合物方程式书写49第49页聚合物最基本特征聚合物最基本特征相对分子质量大相对分子质量大聚合物作为材料许多优良性能都与分子量相关聚合物作为材料许多优良性能都与分子量相关如：抗张强度、冲击强度、断裂伸长率、可逆弹性如：抗张强度、冲击强度、断裂伸长率、可逆弹性1.1.相对分子质量相对分子质量六、六、相对分子质量及其分布相对分子质量及其分布相对分子质量多大才算是高分子？相对分子质量多大才算是高分子？相对分子质量多大才算是高分子？相对分子质量多大才算是高分子？-1000 -10000 -1000 -10000 -低分子低分子低分子低分子 过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）高聚物高聚物高聚物高聚物普通高分子相对分子质量在普通高分子相对分子质量在普通高分子相对分子质量在普通高分子相对分子质量在 10 10 10 104 4 4 4 101010106 6 6 6 范围范围范围范围超高分子量聚合物分子量高达超高分子量聚合物分子量高达超高分子量聚合物分子量高达超高分子量聚合物分子量高达101010106 6 6 6 以上以上以上以上50第50页A A 点是初具强度最低聚合度，点是初具强度最低聚合度，点是初具强度最低聚合度，点是初具强度最低聚合度，A A A A点以上强度点以上强度点以上强度点以上强度随分子链快速增加随分子链快速增加随分子链快速增加随分子链快速增加B B B B 点是临界点，强度增加速度逐步减慢点是临界点，强度增加速度逐步减慢点是临界点，强度增加速度逐步减慢点是临界点，强度增加速度逐步减慢C C C C 点以后强度不再显著增加点以后强度不再显著增加点以后强度不再显著增加点以后强度不再显著增加。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,难以成型加难以成型加难以成型加难以成型加工工工工到达一定分子量，确保使用强度后，无须追求过到达一定分子量，确保使用强度后，无须追求过到达一定分子量，确保使用强度后，无须追求过到达一定分子量，确保使用强度后，无须追求过高分子量高分子量高分子量高分子量高分子加工性能与分子量相关(了解)高分子强度与分子量亲密相关(了解)不过不一样高分子初具强度聚合度和临不过不一样高分子初具强度聚合度和临不过不一样高分子初具强度聚合度和临不过不一样高分子初具强度聚合度和临 界点聚合度不一样。界点聚合度不一样。界点聚合度不一样。界点聚合度不一样。51第51页塑料塑料塑料塑料 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 1.8 1.82.3 2.3 天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶 20 204040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 15 152020聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯 10 1030 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 25 253030惯用聚合物分子量（万惯用聚合物分子量（万）(了解)52第52页 低分子化合物低分子化合物固定分子量固定分子量水：水：18，甲烷，甲烷(methane)：16，甘油，甘油(glycerin)：92 高分子化合物（聚合物）高分子化合物（聚合物）在聚合过程中，在聚合过程中，因为反应几率不一样，即使是因为反应几率不一样，即使是“很纯很纯”聚合物，聚合物，也是由分子量不等同系物组成。也是由分子量不等同系物组成。所以：所以：相对分子质量表示方法相对分子质量表示方法高分子化合物相对分子质量只是这些同系物高分子化合物相对分子质量只是这些同系物高分子化合物相对分子质量只是这些同系物高分子化合物相对分子质量只是这些同系物相对分子质量统计平均值相对分子质量统计平均值相对分子质量统计平均值相对分子质量统计平均值 要求用要求用要求用要求用 表示表示表示表示53第53页（1 1）数均相对分子质量）数均相对分子质量 依据统计方法不一样，平均分子量表示方法可依据统计方法不一样，平均分子量表示方法可分为：分为：数均相对分子质量、重均相对分子质量、数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量、黏均相对分子质量、Z Z均相对分子质量均相对分子质量按照大分子物质量平均相对分子质量，在数值上等于按照大分子物质量平均相对分子质量，在数值上等于全部级分相对分子质量与其摩尔分数乘积之和。全部级分相对分子质量与其摩尔分数乘积之和。W Wi i第第i i份份“级分级分”质量质量N Ni i第第i i份份“级分级分”物质量物质量：M Mi i第第i i份份“级分级分”数均相对分子质量数均相对分子质量 第第i i份份“级分级分”物质量分数物质量分数高分子样品中全部分子总重量除以其分子高分子样品中全部分子总重量除以其分子高分子样品中全部分子总重量除以其分子高分子样品中全部分子总重量除以其分子(摩尔摩尔摩尔摩尔)总数总数总数总数54第54页 数均分子量物理意义：数均分子量物理意义：试样总质量按分子总数来平均。试样总质量按分子总数来平均。测定方法测定方法(了解了解)：利用物化中依数性利用物化中依数性(colligative property)（与分子数相（与分子数相关性质）所测得分子量均为数均分子量。如：关性质）所测得分子量均为数均分子量。如：端基分析端基分析(end group analysis)、沸点升高沸点升高(boiling point elevation)、冰点下降冰点下降(lowering of freezeing point)、蒸气压蒸气压(vapor pressure)、渗透压渗透压(osmotic pressure)等。等。低分子部份对数均分子量有较大贡献。低分子部份对数均分子量有较大贡献。55第55页（2 2）重均分子量）重均分子量按照大分子相对分子质量或质量分数平均相对按照大分子相对分子质量或质量分数平均相对分子质量。其数值上等于全部级分相对分子质量与分子质量。其数值上等于全部级分相对分子质量与其质量分数乘积之和。其质量分数乘积之和。定义为第定义为第i i份份“级级分分”质量分数质量分数56第56页 重均分子量物理意义重均分子量物理意义由各级分重量来平均分子量由各级分重量来平均分子量 测定方法测定方法：(了解了解)凡是利用与分子重量相关性质测得分子量是重均分子量，如光散凡是利用与分子重量相关性质测得分子量是重均分子量，如光散射法射法(light scattering method)等。等。高分子部份对重均分子量有较大贡献。高分子部份对重均分子量有较大贡献。57第57页：高分子稀溶液特征粘度：高分子稀溶液特征粘度(inherent visc