高分子化学与物理-第1章-绪论讲述

1、1 聚乙烯丙纶高分子聚乙烯丙纶高分子 防水胶防水胶 复合防水卷材复合防水卷材 2我被高分子包围了呀！酚醛塑料酚醛塑料涤纶涤纶聚氯乙烯聚氯乙烯有机玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料塑料聚丙烯聚丙烯3四大塑料四大塑料“四烯四烯”聚乙烯、聚丙烯聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纤维合成纤维“六纶六纶”涤纶、涤纶、 锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶合成橡胶合成橡胶“四胶四胶” 顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶 以及聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有机玻璃等都是以及聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有机玻璃等都是经过聚合反应得到的高分子化合

2、物。经过聚合反应得到的高分子化合物。456ETFE7阿斯匹林阿斯匹林( (Aspirin) )是一个是一个“古老古老”的解热镇痛药物，而缓释长效的解热镇痛药物，而缓释长效阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年，科学家通过乙二醇的阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年，科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿斯匹林可分为三部缓释长效阿斯匹林可分为三部分分：高分子载体（：高分子载体（聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸）；低分子药物（）；低分子药物（阿斯匹

3、阿斯匹林）林）；作为桥梁作用的；作为桥梁作用的乙二醇乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林。肠胃中水解变为阿斯匹林 。【】现代医药发展方向之一：合成药物长效化和低现代医药发展方向之一：合成药物长效化和低毒化，其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连毒化，其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连在安全无毒的高分子链上。在安全无毒的高分子链上。缓释长效阿斯匹林缓释长效阿斯匹林的结构简式如下：的结构简式如下：8缓释长效阿斯匹林缓释长效阿斯匹林在体内的分解过程在体内的分解过程人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 9人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 【】由于某些合成

4、高分子材料（如：有机硅聚由于某些合成高分子材料（如：有机硅聚合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤维素等）与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结醋酸纤维素等）与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结构，生物相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作构，生物相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作医用组织和人造器官的高分子材料。医用组织和人造器官的高分子材料。 从皮肤到内脏，从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人从皮肤到内脏，从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人造器官组织，如人造血管、人造心脏、人造肾脏

5、、人造皮肤、造器官组织，如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等，最早应用的医用高分子材料是代替手术缝合线的人造骨髓等，最早应用的医用高分子材料是代替手术缝合线的聚乳酸聚乳酸 。使聚乳酸作为外科手术的缝合线，因聚乳酸极易水解、。使聚乳酸作为外科手术的缝合线，因聚乳酸极易水解、缝合伤口愈合后，不需拆线，缝合线经体液水解为乳酸，由代缝合伤口愈合后，不需拆线，缝合线经体液水解为乳酸，由代谢循环排出体外水解谢循环排出体外水解. .10人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 【】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用

6、这种致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：共轭链变化引起颜色变化通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。NMeOCH2NO2MeMeNO2CH2NMeO-+hu11Chapter 1 12天天 然然 高高 分分 子子的的 直直 接接 利利 用用天天 然然 高高 分分 子子的的 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

7、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 代代高分子科学的发展13高分子科学的发展w 高分子的概念始于高分子的概念始于20世纪世纪20年代，年代，但应用更早。但应用更早。w 1839年，美国人年，美国人Goodyear发明硫发明硫化橡胶。化橡胶。14w 1868年，英国科学家年，英国科学家Parks用硝化纤维素与樟脑用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞。混合制得赛璐珞。w 1893年，法国人年，法国人De Chardonnet发明粘胶纤维。发明粘胶纤维。w 1906年，第一个合成高分子年，第一个合成高分子酚

8、醛树脂诞生。酚醛树脂诞生。w 1920年，德国人年，德国人Staudinger发表了发表了“论聚合论聚合”的的论文，提论文，提 出了高分子的概念，并预测了聚氯出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。1953年获诺贝尔化学奖。年获诺贝尔化学奖。15对高分子学科作出卓越贡献的斯陶丁格对高分子学科作出卓越贡献的斯陶丁格16w 1935年，年，Carothes发明尼龙发明尼龙66，1938年工业化。年工业化。w 30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，PVC（19271937）, PMMA（1927193

9、1）, PS（19341937）, PVAc（1936）, LDPE（1939）。自由基聚合发展。）。自由基聚合发展。w 高分子溶液理论在高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚合物的年代建立，并成功测定了聚合物的分子量。分子量。Flory为此于为此于1974年获得诺贝尔奖。年获得诺贝尔奖。w 40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶（要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶（1937）, 丁腈丁腈橡胶（橡胶（1937）, 丁基橡胶（丁基橡胶（1940）, 有机氟材料（有机氟材料（1943）, 涤纶树脂（涤

10、纶树脂（19401950）, ABS（1947）。）。高分子科学的发展1718w 50年代，年代，Ziegler和和Natta发明配位聚合催化剂，制得高发明配位聚合催化剂，制得高密度密度PE和有规和有规PP，低级烯烃得到利用，低级烯烃得到利用。1963年，年， Ziegler和和Natta分享诺贝尔化学奖。分享诺贝尔化学奖。w 1956年，美国人年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高发明活性阴离子聚合，开创了高分子结构设计的先河。分子结构设计的先河。w 50年后期至年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛（1956），聚碳酸酯（），聚碳酸

11、酯（1957），聚砜（），聚砜（1965），聚苯醚），聚苯醚（1964），聚酰亚胺（），聚酰亚胺（1962）。）。高分子科学的发展1920高分子科学的发展w 60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。w 特种高分子：高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高频特种高分子：高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。绝缘、半导体等。w 功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜等）、功能高分子：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

12、、高分子液晶等。脂、医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。w 为表彰在导电高分子的发展方面所作的贡献，为表彰在导电高分子的发展方面所作的贡献， 2000年，年，日本科学家白川英树（日本科学家白川英树（H.Shirakawa）、美国科学家黑格）、美国科学家黑格（A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（）和麦克迪尔米德（A.G. MacDiarmid）分）分享诺贝尔化学奖。享诺贝尔化学奖。2122 高分子是由高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的等元素组成的分子量分子量足够高足够高的有机物。常用高分子材料分子量在的有机物。常用高分子材料分子量在一万到几百万一万到几百万之间

13、，之间，高分子量对化合物性质的影响就是使它具有高分子量对化合物性质的影响就是使它具有一定强度一定强度，从而可作材，从而可作材料使用。这也是高分子不同于一般化合物之处。又因高分子一般具有料使用。这也是高分子不同于一般化合物之处。又因高分子一般具有长链结构，每个分子好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成长链结构，每个分子好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度较高强度，可以作，可以作为结构材料使用的根本原因。另一方面，还可以通过各种手段，用物为结构材料使用的根本原因。另一方面，还可以通过各种手段，用物

14、理的或化学的方法，或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或理的或化学的方法，或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或化学变化，从而使高分子成为能完成特殊功能的功能高分子材料。化学变化，从而使高分子成为能完成特殊功能的功能高分子材料。 高分子化合物高分子化合物 简介简介23高分子具有许多优良性能，高分子材料是当今世界发展最迅高分子具有许多优良性能，高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一，目前世界上合成高分子材料的年产量已经超速的产业之一，目前世界上合成高分子材料的年产量已经超过过1.41.4亿吨。亿吨。塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂几大类高几大类高分子材料己广

15、泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽分子材料己广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。车工业、包装、建筑等各个领域。功能高分子材料功能高分子材料：导电高分子、高分子半导体、光导：导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等近年发展迅速，具有特殊、液晶高分子和信息高分子材料等近年发展迅速，具有特殊功能功能。 高分子材料高分子材料 De De 应用应用24高分子科学是当代发展最迅速的学科之一；它既是一门应用科高分子科学是当代发展最迅速的学科之一

16、；它既是一门应用科学，又是一门基础科学学，又是一门基础科学. .它是建立在有机化学、物理化学、生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础上逐渐发展而成的一门新物化学、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。兴学科。目前，已经发展成四个主要分支目前，已经发展成四个主要分支. .高分子化学继高分子化学继“四四大化学大化学”之后之后被称为被称为“第五大化学第五大化学”。高分子科学高分子科学高分子化学高分子化学高分子物理高分子物理高分子材料高分子材料高分子工艺高分子工艺25提高产量、增加品种、改进性能、处理三废、拓宽应用领域；提高产量、增加品种、改进性能、处理三废

17、、拓宽应用领域；研制新型引发剂，降低能源和材料消耗，使得合成方便易行；研制新型引发剂，降低能源和材料消耗，使得合成方便易行；采用新的聚合方法获得新性能、新品种、新用途的高聚物；采用新的聚合方法获得新性能、新品种、新用途的高聚物；开发功能高分子材料和生物工程高分子材料。开发功能高分子材料和生物工程高分子材料。发展方向发展方向26又称高分子化合物、大分子化合物、高分又称高分子化合物、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。 Macromolecules, High Polymer, Polymer什么是高分子什么是高分子?高分子高分子是指是指由若干个由若干个低分子

18、量的单元低分子量的单元通过通过共价键共价键连接连接起来的、通常是相对起来的、通常是相对分子量为分子量为的化合物的化合物。27 聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成，并且这聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元是由相应的小分子衍生而来。些重复单元是由相应的小分子衍生而来。CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClH2CCHCl聚氯乙烯聚氯乙烯28高高 分分 子子小小 分分 子子聚合反应聚合反应Polymerization单单 体体能够进行聚合反应，并构成高分子基本结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。即即合成聚合物的合成聚

19、合物的起始原料起始原料。Monomer在大分子链中出现的在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团以单体结构为基础的原子团。即构成大分子链的基本结构单元。即构成大分子链的基本结构单元。Structure unit29Repeating unit聚合物中聚合物中化学组成相同化学组成相同的最小单位。的最小单位。Chain element即一个重复结构单元。即一个重复结构单元。Monomer unit聚合物中具有聚合物中具有与单体相同化学组成与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。而不同电子结构的单元。CH2CHClClCH2 CH和和CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClH2CCHC

20、l30高分子的三种组成情况高分子的三种组成情况比比 较较CH2 CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnn H2N-(-CH2-)-COOH-NH-(-CH2-)-CO-nn H2O+55H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOHH-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHn(2n-1) H2O+n311.1.高分子的三种组成情况高分子的三种组成情况聚合聚合CH2 CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnCH2 CHn此此时时32结构单元数目结构单元数目重复单元数目重复单元数目nxDP此时此时nDPxn聚合度（聚合度（Degree of polymeriza

21、tion，缩写为缩写为DP，）说明说明：由于绝大多数高聚物都是由不同链长的大分子组成，即：由于绝大多数高聚物都是由不同链长的大分子组成，即同一种聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合同一种聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此，聚合物的分子量或聚合度只是这种大小不一的大物所组成，因此，聚合物的分子量或聚合度只是这种大小不一的大分子的统计平均值，或者说分子的统计平均值，或者说分子量或聚合度具有一定的分布范围分子量或聚合度具有一定的分布范围。一种结构单元一种结构单元组成的高分子组成的高分子33：n H2N-(-CH2-)-COOH-NH-(-CH2-)-C

22、O-nn H2O+55结构单元比其单体少了些原子（氢原子和氧原子），因为聚结构单元比其单体少了些原子（氢原子和氧原子），因为聚合时有小分子生成，所以此时的结构单元不等于单体单元。合时有小分子生成，所以此时的结构单元不等于单体单元。00nMDPMxM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 34H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOHH-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHn(2n-1) H2O+2.2.其重复单元由两其重复单元由两种结构单元组成，种结构单元组成，且结构单元与单且结构单元与单体的组成不尽相体的组成不尽相同，所以，不能同，所以，不能

23、称为单体单元。称为单体单元。35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。COCOOCH2CH2O()nCOCOHOOH+HOCH2CH2OHCOCOOCH2CH2OHHOCOCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2O 聚合物聚合物 单单 体体 结构单元结构单元 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，PETn例：nDPxn22002MDPMxMn但但, 36例例1：以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根 据其用途不同可在据其用途不同可在5万至万至15万之间，其结构单元的分子量

24、万之间，其结构单元的分子量 为为62.5，计算其聚合度。，计算其聚合度。ClCH2CHCH2 CHClnn解：解： = = 50000-150000/62.5=800-2400= = 50000-150000/62.5=800-2400 通过计算可知，通过计算可知，聚氯乙烯的平均聚合度应在聚氯乙烯的平均聚合度应在800-2400800-2400聚氯乙烯聚氯乙烯 分子约由分子约由800-2400800-2400个氯乙烯单元组成。个氯乙烯单元组成。X0MM37例例2 2：以对苯二甲酸与乙二醇为原料，经缩聚制得聚对苯二甲酸以对苯二甲酸与乙二醇为原料，经缩聚制得聚对苯二甲酸 乙二醇酯，其分子量一般在乙

25、二醇酯，其分子量一般在2 2万左右，计算万左右，计算 及及 。 DPnX解解：已知已知-O(CH-O(CH2 2) )2 2O-O-结构单元分子量为结构单元分子量为6060，-OC-C-OC-C6 6H H5 5-CO-CO- 结构单元分子量为结构单元分子量为132132。 由 = （M + M ）/2得： 2000 = （60+132）/2 则 =208 = /2=104nMnX0102nXnXDPnX38CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：聚乙烯：HO COCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2OH涤纶：涤纶： 高分子链的末端结构单元。高分子链的末端结构单元。末末 端

26、端 基基 团团 End Groups39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：链原子均为杂原子，侧链为有机基团链原子均为杂原子，侧链为有机基团。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。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。1.1.分

27、类分类1.3 40杂链高分子杂链高分子CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO聚乙二醇聚乙二醇NHCHHCHHCHHCHHCHHCO尼龙尼龙6元素有机高分子元素有机高分子聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷SiCH3CH3OSiCH3CH3SiCH3CH3O碳链高分子碳链高分子CHHCHHCHHCHHCHHCHHCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯例：例：1.3 411.3 性性质质和和用用途途塑料塑料纤维纤维橡胶橡胶涂料涂料胶粘剂胶粘剂功能高分子功能高分子以聚合物为基体材料，添加其它助剂（增塑剂、润滑剂、填料、抗以聚合物为基体材料，添加其它助剂（增塑剂、润滑

28、剂、填料、抗氧剂等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料氧剂等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料。 “四烯四烯”以聚合物为基体材料加入适当种类和适当数量的助剂（如硫化剂、以聚合物为基体材料加入适当种类和适当数量的助剂（如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、填料等），经过塑练，使其具有可塑性，加硫化促进剂、防老剂、填料等），经过塑练，使其具有可塑性，加热加压交联后成为具有高弹性的材料。如：热加压交联后成为具有高弹性的材料。如：“四胶四胶”以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和燃以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和燃料等）配制成的可以进行抽丝加工的高分子材

29、料。料等）配制成的可以进行抽丝加工的高分子材料。如：如：“四纶四纶”涂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。涂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。指具有良好的粘合性能，可将两种相同或不相同的物体粘接在指具有良好的粘合性能，可将两种相同或不相同的物体粘接在一起的连接一起的连接聚合物聚合物材料材料指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子。不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子。具有特殊功能具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。与用途但用量不大的精细高分

30、子材料。42上节课内容回顾1、基本概念w 高分子、单体、重复单元、结构单元、聚合度2、聚合物的分类w 按主链分、按用途分43比比 较较CH2 CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnn H2N-(-CH2-)-COOH-NH-(-CH2-)-CO-nn H2O+55H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOHH-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHn(2n-1) H2O+n441.3 聚合物的结构形态聚合物的结构形态线型聚合物线型聚合物非线型型聚合物非线型型聚合物指具有线型结构的聚合物。加热可熔融，加溶指具有线型结构的聚合物。加热可熔融，加溶剂时可溶解。为热塑性

31、聚合物。如聚氯乙烯、剂时可溶解。为热塑性聚合物。如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚对苯二烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚对苯二甲酸甲酯、氯乙烯甲酸甲酯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物醋酸乙烯共聚物无规线团无规线团 折叠链折叠链 螺旋链螺旋链 星型链星型链 梳型链梳型链 交联链交联链 指具有体型交联结构的聚合指具有体型交联结构的聚合物。加热不能熔融，加溶剂物。加热不能熔融，加溶剂时不能溶解。为热固性聚合时不能溶解。为热固性聚合物。如酚醛树脂、脲醛树脂、物。如酚醛树脂

32、、脲醛树脂、环氧树脂和聚氨酯等等。环氧树脂和聚氨酯等等。452.2.命名命名I. 普通命名法普通命名法天然高分子天然高分子一般有与其来源、化学性能、作用、主要用途相关的专用名称。一般有与其来源、化学性能、作用、主要用途相关的专用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与性能）、酶（化学作用）。如纤维素（来源）、核酸（来源与性能）、酶（化学作用）。合成高分子合成高分子 遵循的两个原则：既要表明其结构遵循的两个原则：既要表明其结构特征，也要反映其与原单体的联系。特征，也要反映其与原单体的联系。聚合物的命名方法有多种，故同一种聚合物往往有几个名称。1.3 46w (1)根据单体来命名：根据单体来命名：“聚

33、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w 如果单体有取代基，单体的名称较长，要在“聚”和单体名称之间加括号。w 以单体名称来命名时，单体可能是假想的。1.3 47HOCOCOOCH2CH2O H()n聚酰胺聚酰胺：HN(CH2)6HNHCO(CH2)4COOHn聚酯聚酯：另外，还有另外，还有聚氨酯聚氨酯-HN-CO-O-和和聚醚聚醚-O- -等。等。1.3 （2）根据聚合物的结构来命名）根据聚合物的结构来命名“聚聚”+高分子主链结构中高分子主链结构中的特征功能团：的特征功能团： 指的是一类高分子，而非单种高分子，如指的是一类高分子，而非单种高分子，如：481.3 （

34、3 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 4）非正式命名（俗名）非正式命名（俗名） 天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶 苯苯酚酚和甲和甲醛醛的缩聚产物叫的缩聚产物叫“酚醛树脂酚醛树脂” 尿尿素和甲素和甲醛醛的缩聚产物叫的缩聚产物叫“脲醛树脂脲醛树脂” 甘油（丙三甘油（丙三醇醇）和邻苯二甲）和邻苯二甲酸酸酐产物叫酐产物叫“醇酸

35、树脂醇酸树脂” 491.3 合成纤维最普遍，我国以合成纤维最普遍，我国以“纶纶”作为合成纤维的后缀作为合成纤维的后缀 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） 丙纶丙纶 聚丙烯聚丙烯 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。 如尼龙如尼龙-66-66，尼龙，尼龙-6-6。 腈纶腈纶 聚丙烯腈聚丙烯腈 有机玻璃有机玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 电木电木 酚醛树脂酚醛树脂 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只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子

36、数只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数尼龙数字尼龙数字的含义的含义II. 商品名商品名“纶纶”来来自英文后自英文后缀的音译缀的音译字字“lon”50PE(polyethylene)聚乙烯聚乙烯PAM (Poly acrylamide)聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺PP (Poly propylene)聚丙烯聚丙烯PMA(Poly methacrylate)聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯PTFE (Poly tetrafluoroethylene)聚四氟乙烯聚四氟乙烯PMMA (Poly methyl methacrylate)聚甲基丙烯酸甲聚甲基丙烯酸甲酯酯(有机玻璃有机玻璃)PS(polystyrene

37、)聚苯乙烯聚苯乙烯PVA(Polyvinyl alcohol)聚乙烯醇聚乙烯醇PVC(polyvinyl chloride)聚氯乙烯聚氯乙烯PVAc （Polyvinyl acetate） 聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯PAA (Poly acrylic acid)聚丙烯酸聚丙烯酸PA （Polyamides) 尼龙（聚酰胺）尼龙（聚酰胺）III. 英文缩写名英文缩写名部分常见高分子化合物的英文缩写名称部分常见高分子化合物的英文缩写名称1.3 51IV. IUPAC系统系统命名法命名法(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次级单元按规定排出重复

38、结构单元中的次级单元顺序：顺序：对乙烯基聚合物，先写有取代基的部分；连接原子对乙烯基聚合物，先写有取代基的部分；连接原子最少的次级单元写在前面；最少的次级单元写在前面；(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命名规命名规则给重复结构单元命名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”。括弧括弧必不必不可少！可少！1.3 52重复结构单元为重复结构单元为：1聚（聚（1-1-氯代撑乙基）氯代撑乙基） Poly(1-chloroethylene)

39、注意注意: (1) CH2=CH2, 乙烯；乙烯； （2）-CH2-CH2-, 1,2-亚乙基，撑乙基亚乙基，撑乙基CHHCClHCHHCClHCHHCClHCHHCClH例例11.3 53例例2nCH2 CH2CH CH2nCH3CH CH2nCOOCH3聚乙烯聚乙烯聚亚甲基聚亚甲基Poly(ethylene)聚丙烯聚丙烯聚亚丙基聚亚丙基Poly(propylene)例例3聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯聚聚1-(1-(甲氧基羰基甲氧基羰基) )亚乙基亚乙基 Poly1-(methoxycarbonyl) ethylene 例例41.3 54 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 聚聚1-(1-(甲氧基

40、羰基甲氧基羰基)-1-)-1-甲基乙烯甲基乙烯 Poly1-(methoxycarbonyl)-1-methyl ethylene 例例7COOCH3CH3nC CH2CH CH2n聚苯乙烯聚苯乙烯聚聚 (1苯基乙烯苯基乙烯 ) Poly(1-phenylethylene)例例6OCH2CH2 聚氧化乙烯聚氧化乙烯 聚（氧化撑乙基）聚（氧化撑乙基） Poly(oxyethylene)例例51.3 55Onn NHCO(CH2)5COnCOOCH2CH2O例例8例例9例例10聚苯醚聚苯醚聚聚( (氧化氧化-1,4-1,4-亚苯基亚苯基) )聚己内酰胺聚己内酰胺聚聚 亚氨基（亚氨基（1-1-氧代亚

41、乙基氧代亚乙基)聚对聚对-苯二甲酸乙二醇酯苯二甲酸乙二醇酯聚（氧亚乙基氧对聚（氧亚乙基氧对- -苯二甲酰苯二甲酰) )IUPAC尚未尚未普及，常用普及，常用于国际交往于国际交往1.3 56CH3CH3O CO O Cn例例11聚碳酸酯聚碳酸酯聚聚( (氧羰基氧氧羰基氧-1,4-1,4-苯撑异丙叉苯撑异丙叉-1,4-1,4-苯撑苯撑) )Poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-isopropylidene-1,4-phenylene)例例12NH(CH2)6NHCO(CH2)4COn尼龙尼龙-66聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺聚聚(亚氨基六次甲基亚氨基己二酰）亚氨基六次

42、甲基亚氨基己二酰） Poly(iminohexamethylene imino adipoyl)1.3 571.4 聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布聚合物的多分散性聚合物的多分散性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，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构单元分子量的倍数，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特征称为这种同种聚合物分子长短不一的特征称为聚合物的多分散性。聚合物的多分散性。平平 均均 分分 子子 量量聚合物的分子量或聚合度是聚合物的分子

43、量或聚合度是统计统计的，是一个平均值，叫的，是一个平均值，叫平均分子平均分子量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分子量和重均分子量和数均分子量数均分子量。581.4 聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布数均分子量数均分子量（Number-average molecular weight）平均分子量的表示方法平均分子量的表示方法按聚合物中含有的按聚合物中含有的分子数目分子数目统计平均的分子量统计平均的分子量.高分子样品的总质量被聚合物分子总数所平均。高分子样品的总质量被聚合物分子总数所平均。iiii

44、iiiiinMN)MW(WNMNNWMi-聚体聚体:某一分子量的高分子某一分子量的高分子Wi，Ni，Mi分别为分别为i-聚体的质量、分子数、相对分子质量聚体的质量、分子数、相对分子质量 。通过依数性方法通过依数性方法( (冰点降低冰点降低法法、沸点升高法、渗透压法、蒸汽压法、沸点升高法、渗透压法、蒸汽压法) ) 和和端基滴定法测定的聚合物的相对分子质量称为数均分子量端基滴定法测定的聚合物的相对分子质量称为数均分子量. .591.4 聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布质均分子量质均分子量（ Weight-average molecular weight） 是按照是按照聚合物的质量聚

45、合物的质量进行统计平均的分子量进行统计平均的分子量. i i- -聚体的相对分子质量乘以其质量分数的加和聚体的相对分子质量乘以其质量分数的加和. .iiiiiiiiiwMWMNMNWWM2M 注意：注意：1. 式中符号意义同前；式中符号意义同前； 2. 测定方法：光散射法测定方法：光散射法601.4 聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布粘均分子量粘均分子量（Viscosity- average molecular weight） 对于一定的聚合物对于一定的聚合物-溶剂体系，其特性粘数溶剂体系，其特性粘数和分子量的和分子量的关系如下：关系如下： 一般，一般， 值在值在0.50.9之间

46、，故之间，故 MKMark-Houwink方程方程其中，其中，为聚合物的特性黏度，由实验测得；为聚合物的特性黏度，由实验测得； K, 是与聚合物、溶剂有关的常数是与聚合物、溶剂有关的常数1iiii1iiivMNMNWMWM1wvMM 611.4 聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布Z均分子量均分子量 是按照是按照NiMi2进行统计平均的分子量进行统计平均的分子量. iiiiiiiiwMWMWMNMNM223 注意：注意：1. 式中符号意义同前；式中符号意义同前； 2. 测定方法：光散射法测定方法：光散射法621.4 聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布说明：说明： 1.

47、 1. 粘均相对分子质量用粘度法测得。粘度法测定聚合物粘均相对分子质量用粘度法测得。粘度法测定聚合物 相对分子质量是实验室和工业上常用的方法。相对分子质量是实验室和工业上常用的方法。 2. 2. 对于相对分子质量均一的聚合物，对于相对分子质量均一的聚合物，数均分子量数均分子量= =质均分质均分 子量；子量；而对于相对分子质量不均一的聚合物，一般，而对于相对分子质量不均一的聚合物，一般， 质均分子量数均分子量，粘均分子量介于两者之间质均分子量数均分子量，粘均分子量介于两者之间 更接近于质均分子量。更接近于质均分子量。631.4 聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布B MZMw Mv

48、Mn，Mv略低于略低于Mw；B Mn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Mn影响较大；影响较大；B Mw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Mw影响较大；影响较大；B 一般用一般用Mw来表征聚合物比来表征聚合物比Mn更恰当，因为聚合物的性能如强度、熔体更恰当，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；粘度更多地依赖于样品中较大的分子；B 各种平均分子量取决于测试方法，测分子量的方法不同就得到不同的各种平均分子量取决于测试方法，测分子量的方法不同就得到不同的平均分子量；平均

49、分子量；B 同种聚合物，不同的测定方法，平均分子量不同。同种聚合物，不同的测定方法，平均分子量不同。64聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布部分结晶状态聚合物的基本特征相对分子质量方面特征具有巨大分子质量相对分子质量多分散性平均相对分子质量相对分子质量分布数均分子质量质均分子质量粘均分子质量分布曲线分布指数结构方面特征线形结构支链结构交联结构聚集态 特 征无定型状态高度结晶状态玻璃态橡胶态粘流态非晶态晶 态65 高分子不是由单一分子量的化合物所组成，即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成。这种高分子的分子量不均一(即分子量大小

50、不一、参差不齐）的特性，就称为分子量的多分散性。 因此应注意：B一般测得的高分子的分子量都是平均分子量；B聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同。 不同分子量的分子所占的比例不同，所以高分子化合物存在一个分子量分布的问题。分子量分布表征聚合物的多分散程度。聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布相对分子质量的多分散性，Polydispersity分子量分布（molecular weight distribution, MWD)66 即质均分子量与数均分子量的比值，Mw / Mn Mw / Mn 分子量分布情况 1 均一分布 接近 1 (1.5 2） 分布较窄 远离 1 (20 50

51、) 分布较宽 高分子分子量多分散性的表示方法说明： Mw / Mn越大，表明相对分子质量分布越宽聚合物平均分子量及其分布67 将高分子样品分成不同分子量的级分，这一实验操作称为分级以被分离的各级分的质量分率对平均分子量作图，得到分子量质量分率分布曲线。可通过曲线形状，直观判断分子量分布的宽窄。绿线：分子量分布较宽，即分散程度大；红线：分子量分布较窄，即分散程度小。质量分率平均分子量分级的实验方法逐步沉淀分级 逐步溶解分级 GPC(凝胶渗透色谱聚合物平均分子量及其分布68w 分子量分布是影响聚合物性能的因素之一分子量过高的部分使聚合物强度增加，但加工成型时塑化困难; 低分子量部分使聚合物强度降低

52、，但易于加工; 不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布: 合成纤维 分子量分布易窄 塑料薄膜 橡胶 分子量分布可较宽聚合物平均分子量及其分布69聚合物物理状态及转变高分子的结构复杂高分子链的几何形状大致有三种：线形、支链形、体形线形 支链形 体形线形高分子高分子的链结构其长链可能比较伸展，也可能卷曲成团，取决于链的柔顺性和外部条件，一般为无规线团;适当溶剂可溶解，加热可以熔融，即可溶可熔.70 线形高分子上带有侧枝, 侧枝的长短和数量可不同高分 子上的支链，有的是聚合中自然形成的；有的则是人为 的通过反应接枝上去的可溶解在适当溶剂中, 加热可以 熔融，即可溶可熔. 可看成是线形或支链形大分子间

53、以化学键交联而成，许 多大分子键合成一整体，已无单个大分子可言。交联程 度浅, 受热可软化，适当溶剂可溶胀，交联程度深的, 既 不溶解, 又不熔融，即不溶不熔.支 链高分子体 形高分子聚合物物理状态及转变71聚合物物理状态及转变高分子链的微结构复杂 在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接方式和空间排列也会不同. 具有取代基的乙烯基单体可能存在头尾或头头或尾尾连接. 有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾。I.序列结构(单体单元的结构排列)72首-尾连接首-首连接尾-尾连接如单体CH2=CHX聚合时，所得单体单元结构如下：CH2CHCH2XCHXCH2CHCHXCH2XCH CH2CH

54、2CHXXCH2CHX首尾 单体单元连接方式可有如下三种：聚合物物理状态及转变73聚合物物理状态及转变若高分子中含有手性C原子,则其立体构型可有D型和L型，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（isotactic polymer)：主链上的C*的立体构型全部为D型或L 型, 即DDDDDDDDDD或LLLLLLLLLLL；CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3II. 手性构型(高分子的立体异构)74聚合物物理状态及转变（2） 间同立构高分子（syndiotactic polymer)：主链上的C*的立体构型各不相同, 即D型与L型相间连接，LDLDL

55、DLDLDLDLD；立构规整性高分子（tactic polymer): C*的立体构型有规则连接，简称等规高分子。CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3CH2CHCH3（3） 无规立构高分子（atactic polymer)：主链上的C*的立体构型紊乱无规则连接。CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3CH2CHCH375聚合物物理状态及转变 III.几何异构(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，如最简单的共轭双烯丁二烯可形成三种不同的单体单元：1,2-加成结构 反式1,4-加成结构 顺式1,4-加成结构CH2CHCHCH2CH2CHCCH2HCH2CHCCH2H丁二烯：CH2=CHCCH=CH276 3,4-加成 1,2-加成 反式1,4-加成 顺式1,4-加成CH2CHCCH2CH2CHCCH2CH3CH2CHCCH2CH3CH3CH2CCHCH2CH3而异戊二烯则可形成四种不同的单体单元：H2C CH CCH3CH2异戊二烯:聚合物物理状态及转变77大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体 分子链中的结构差异，对聚合物的性能影响很大 顺式聚丁二烯是性能很好的橡胶 反式聚丁二烯则是塑料顺式（天然橡胶）反式（古塔波胶）CH2CH2CH2HCH3HCH3CCCH2CC聚合物物理状