高分子的结构与合成

1 药用高分子材料学 polymersinpharmaceuticals 方亮主编 新乡医学院 2 第二章高分子的结构与合成 1 2 本章重点 掌握 高分子材料的相对分子质量和相对分子质量分布 熟悉 高分子科学概论 了解 高分子链结构与聚集态 3 一 高分子科学简介 第一节 高分子科学概论 1839年硫化橡胶 1869年 赛璐珞 1907年第一种人造高分子 酚醛树脂 1932年高分子正式成为新兴的学科 1953年低聚聚乙烯 聚丙烯 顺丁橡胶人工合成 1974年高分子在生命领域应用获得突破 21世纪高分子材料高速发展期 1 定义 高分子也叫高分子化合物 是指分子量很高并由多个重复单元以共价键连接的一类化合物 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而来 Macromolecules Polymer 5 二 高分子链的构成 6 2 重复单元 聚氯乙烯 实际上 9 由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物 聚合物也可由两种或两种以上的单体共同聚合而成 这类聚合物称之为共聚物 10 根据各种单体单元在分子链中的排列状况 可将共聚物分为无规共聚物 交替共聚物 嵌段共聚物 接枝共聚物等 通过普通的聚合方法 只能得到无规共聚物和交替共聚物 嵌段共聚物和接枝共聚物必须通过特殊方法制备 共聚是高分子化合物改性的重要方法之一 11 1 习惯命名习惯命名法是一种约定俗成的方法 目前最为通用 其方法为先对结构单元命名 然后在结构单元名称前加上 聚 字 天然聚合物大多有其专门的名称或其名称与来源有关 这些名称一般不能反映物质的结构 二 高分子的命名 12 2 商品名称聚二甲基硅氧烷 硅油二氧化硅水合物 硅橡胶 硅胶一些外观类似天然树脂的缩聚物商品名称的后缀是 树脂 前面取其原料的简名 三 系统命名 性质和用途 塑料 纤维 橡胶 涂料 粘胶剂 功能高分子 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 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100倍 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 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 具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料 三 高分子的分类 14 主链元素 链原子 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 链原子除C外 还含O N S等杂原子 元素有机高分子 链原子由Si B Al O N S P等杂原子组成 无机高分子 主链和侧基均无碳原子 聚乙烯基吡咯烷酮 15 常见高分子材料的结构和名称 16 一 高分子的结构特点 第二节高分子链结构 17 一 单元的键接顺序排列 首 尾连接 首 首连接 尾 尾连接 1 均聚物结构单元的键接顺序如单体CH2 CHX聚合时 所得单体单元结构如下 单体单元连接方式可有如下三种 二 高分子链的近程结构 18 2 共聚物的序列结构以 两种单体的二元共聚物为例 有无规共聚物 交替共聚物 嵌段共聚物和接枝共聚物四类 一 单元的键接顺序排列 19 二 支链 交联和端基 1 支链线型高分子 高分子链是细而长 没有支链的线型长链 支化高分子是指高分子主链上带有长短不一的支化链 2 交联高分子主链之间通过化学键或支化链相联结 形成一个三维网状结构的高分子 又称交联结构 交联的高分子是不溶不熔的 只有当交联程度不太大时才能在溶剂中溶胀 羊毛 硫化橡胶 热固性塑料如酚醛 环氧 不饱和聚酯等都是交联结构的网状高分子 21 端基含量很少 却对聚合物的性能 尤其是热稳定性有直接影响 对聚合物性能的影响 封端处理 利用适当的化学反应 消除端基的活性 封闭端基可提高其耐热性能 聚甲醛 羟端基聚碳酸酯 羟端基 酰氯端基 3 端基端基是指高分子链终端的化学基团 通常与分子链有不同的组成 二 支链 交联和端基 22 2 几何异构 顺反异构 在1 4加聚的双烯类聚合物中 主链含有双键 由于主链双键的碳原子上的取代基不能绕双键旋转