有机高分子化合物实用教案

1、会计学1有机有机(yuj)高分子化合物高分子化合物第一页，共85页。高分子化学高分子化学(huxu)发发展简史展简史第1页/共85页第二页，共85页。第2页/共85页第三页，共85页。第3页/共85页第四页，共85页。第4页/共85页第五页，共85页。第5页/共85页第六页，共85页。第6页/共85页第七页，共85页。第7页/共85页第八页，共85页。第8页/共85页第九页，共85页。也叫聚合物分子或大分子，具有也叫聚合物分子或大分子，具有(jyu)高的相对分子量，其结构高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际上或概念必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实

2、际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。上是由相应的小分子衍生而来。CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClCl第一节第一节 高分子化合物概论高分子化合物概论(giln)CH2CHOH聚氯乙烯聚氯乙烯(j l y x)聚乙烯醇聚乙烯醇H2CCHClCH2CHOH实际上概念上一、一、 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念第9页/共85页第十页，共85页。高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 应应Polymerization单单 体体能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构(jigu)组组成单元的小分子。成单元的小分子。高分子化合物高分子化

3、合物Polymeric SubstanceMonomer或称聚合物，是由许多单个高分子或称聚合物，是由许多单个高分子(fnz)（聚合物分子（聚合物分子(fnz)）组成）组成的物质。的物质。第10页/共85页第十一页，共85页。链链 原原 子子Chain Atoms构成高分子主链骨架构成高分子主链骨架(gji)的单个原子。的单个原子。链链 单单 元元Chain Units由链原子由链原子(yunz)及其取代基及其取代基 组成的原子组成的原子(yunz)或原子或原子(yunz)团。团。聚丙烯聚丙烯CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙二醇聚乙二醇CHHCHHO CHHCHHO CHH

4、CHHOCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO第11页/共85页第十二页，共85页。重复组成重复组成(z chn)高分子分子结构的最小的结构单元。高分子分子结构的最小的结构单元。重重 复复 结结 构构 单单 元（或链节）元（或链节）CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCH2CHCH3()n第12页/共85页第十三页，共85页。 CH2CHCln例如例如(lr)：第13页/共85页第十四页，共85页。第14页/共85页第十五页，共85页。 由一种（真实的、隐含由一种（真实的、隐含(yn hn)(yn hn)的或假设的）单体聚合而

5、成的聚的或假设的）单体聚合而成的聚合物。如：合物。如：均均 聚聚 物物Homopolymer氯乙烯单体氯乙烯单体(dn t)由对苯二甲酸和乙二醇反应生由对苯二甲酸和乙二醇反应生成的成的“隐含隐含(yn hn)单体单体”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH“假设单体假设单体”：乙烯醇：乙烯醇CH2CHClCOCOOCH2CH2OCH2CHOH生成均聚物的聚合反应称生成均聚物的聚合反应称均聚反应均聚反应 （Homopolymerization) )。第15页/共85页第十六页，共85页。由一种以上（两种或两种以上）单体聚合而成的聚合物。由一种以上（两种或两种以上）单体聚合而成的聚合物。生成共聚

6、物的聚合反应生成共聚物的聚合反应(j h fn yng)(j h fn yng)称为共聚反称为共聚反应。应。共共 聚聚 物物Copolymer 判别均聚物：聚合物分子有且只有一种判别均聚物：聚合物分子有且只有一种CRU（重复结构单元），并且该重复结构单元），并且该CRU可以只由一种单体可以只由一种单体(dn t)衍生而来。衍生而来。第16页/共85页第十七页，共85页。1 1、性、性 质质 和和 用用 途途塑塑 料料纤纤 维维橡橡 胶胶涂涂 料料胶粘胶粘剂剂功能功能(gngnng)高高分子分子以聚合物为基础以聚合物为基础(jch)，加入（或不加）各种助剂，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形

7、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。具有具有(jyu)可逆形变的高弹性材料。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。二、二、 高高 分分 子子 的的 分分 类类涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作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高分子材具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料料第17页/共85页第十八页，共8

8、5页。第18页/共85页第十九页，共85页。2 2、来、来 源源天然天然(tinrn)高分子：自然界天然高分子：自然界天然(tinrn)存在存在的高分子。的高分子。半天然半天然(tinrn)(tinrn)高分子：经化学改性后的天然高分子：经化学改性后的天然(tinrn)(tinrn)高分高分子。子。3、主链元素、主链元素(yun s)（链原子）组链原子）组成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：链原子由链原子由Si,B, O,N,S,P

9、等杂原子组成等杂原子组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。无机高分子无机高分子：主：主链或侧链不含有碳原子链或侧链不含有碳原子第19页/共85页第二十页，共85页。碳链高分子碳链高分子杂链高分子杂链高分子元素元素(yun s)有有机高分子机高分子CHHCHHCHHCHHCHHCHHCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙烯聚乙烯聚丙聚丙烯烯CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO聚乙二醇聚乙二醇NHCHHCHHCHHCHHCHHCO尼龙尼龙(nlng)6聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷SiCH3CH3OSiCH3CH3SiCH3CH3O

10、第20页/共85页第二十一页，共85页。第21页/共85页第二十二页，共85页。第22页/共85页第二十三页，共85页。1. 1. 习习 惯惯 命命 名名 法法天然天然(tinrn)高高分子分子 一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用(zhunyng)名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、酶（化学作用）。、酶（化学作用）。合成合成(hchng)高高分子分子（1）由一种单体合成的高分子由一种单体合成的高分子：“聚聚”+ + 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

11、等三、三、 高高 分分 子子 的的 命命 名名第23页/共85页第二十四页，共85页。（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物类型类型表明产物类型：表明产物类型：“聚聚”+ 两单体生成两单体生成(shn chn)的产物名称，如的产物名称，如对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的缩聚产物叫己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺”不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀“树脂树脂”，如，如 苯酚和

12、甲醛的缩聚产物叫苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂酚醛树脂” 尿素和甲醛的缩聚产物叫尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂脲醛树脂”第24页/共85页第二十五页，共85页。（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） “聚聚”+高分子主链结构高分子主链结构(jigu)中的特征功能团：中的特征功能团： 指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：指的是一类的高分子，而非单种高分子，

13、如： 聚酯：聚酯： HO COCOOCH2CH2O H()n聚酰胺聚酰胺：HN(CH2)6HNHCO(CH2)4CO OHn第25页/共85页第二十六页，共85页。第26页/共85页第二十七页，共85页。第27页/共85页第二十八页，共85页。第28页/共85页第二十九页，共85页。第29页/共85页第三十页，共85页。第30页/共85页第三十一页，共85页。第31页/共85页第三十二页，共85页。四、高分子化合物的合成四、高分子化合物的合成(hchng)方法方法第32页/共85页第三十三页，共85页。n CH2CH CH2CHn烯类单体烯类单体(dn t)通过加成聚合成高分子的反应称为加通过

14、加成聚合成高分子的反应称为加聚反应。聚反应。 加聚反应按参加反应的单体加聚反应按参加反应的单体(dn t)的种类不同：均的种类不同：均聚反应和共聚反应。聚反应和共聚反应。第33页/共85页第三十四页，共85页。CCH3CH3OHHO+COClClnnCCH3CH3OOCOn+ (n-1) HCl第34页/共85页第三十五页，共85页。第35页/共85页第三十六页，共85页。第36页/共85页第三十七页，共85页。第37页/共85页第三十八页，共85页。五、高分子化合物结构五、高分子化合物结构(jigu)和特性和特性第38页/共85页第三十九页，共85页。（4）其它形状）其它形状(xngzhun

15、)的聚合物的聚合物 除了上述三种基本形状除了上述三种基本形状(xngzhun)外，还发展了新型结构的高分外，还发展了新型结构的高分子，如星形聚合物、梯形聚合物、星形聚合物等。子，如星形聚合物、梯形聚合物、星形聚合物等。第39页/共85页第四十页，共85页。线形线形(xin xn)高分高分子子环状高分子环状高分子支化高分子支化高分子梳形高分子梳形高分子梯形梯形(txng)高分子高分子网状高分子网状高分子星形高分子星形高分子体型体型(txng)高高分子分子第40页/共85页第四十一页，共85页。但结晶度很少能达到但结晶度很少能达到100%的。的。2、高聚物的结晶、高聚物的结晶(jijng)态态第4

16、1页/共85页第四十二页，共85页。无定型无定型(dng xng)高分子的例子：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基高分子的例子：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等；结晶高分子的例子：聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺丙烯酸甲酯等；结晶高分子的例子：聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯等。、聚四氟乙烯等。定义：结晶定义：结晶(jijng)度度聚合物中结晶聚合物中结晶(jijng)部分所部分所占百分数占百分数 第42页/共85页第四十三页，共85页。样样 品品密度法密度法%X衍射法衍射法%红外光谱法红外光谱法%聚乙烯聚乙烯 菲利浦法菲利浦法齐格勒法齐格勒法高压法高压法756643746845726545聚对苯二甲酸

17、乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯12345201842566129312739406141588175第43页/共85页第四十四页，共85页。（二）（二） 高分子的特性高分子的特性(txng)v1、不挥发性：高分子之间以次价键（范德华力）聚、不挥发性：高分子之间以次价键（范德华力）聚集。由于相对分子质量很大，总的次价键力超过共价集。由于相对分子质量很大，总的次价键力超过共价键力。因此高分子只有固态和液态，没有气态键力。因此高分子只有固态和液态，没有气态(qti)。v2、弹性和可塑性、弹性和可塑性v内因：高分子链之间的作用力及链的柔顺性内因：高分子链之间的作用力及链的柔顺性v外因：温度外因：温度“形

18、状形状” ：一般：一般(ybn)是卷曲成无规的线团是卷曲成无规的线团 卷曲成团的特性称高分子链的柔顺性卷曲成团的特性称高分子链的柔顺性第44页/共85页第四十五页，共85页。1. 玻璃(b l)态2. 高弹态3. 粘流态第45页/共85页第四十六页，共85页。v无定型高分子的热转变温度为玻璃化转变温度无定型高分子的热转变温度为玻璃化转变温度Tg；结晶高分子的热转变温度为熔点；结晶高分子的热转变温度为熔点Tm。v作为塑料使用作为塑料使用(shyng)时，时，Tg是无定型高分子的使用是无定型高分子的使用(shyng)上限温度上限温度;v做为橡胶使用做为橡胶使用(shyng)时，时， Tg是其使用是

19、其使用(shyng)下限温度下限温度, Tm是结晶高分子的使用是结晶高分子的使用(shyng)上限温度。化上限温度。化学纤维一般为结晶高分子。学纤维一般为结晶高分子。v部分高分子可呈现液晶状态。部分高分子可呈现液晶状态。第46页/共85页第四十七页，共85页。3、良好的电绝缘性：高分子中的原子共价键结合，因、良好的电绝缘性：高分子中的原子共价键结合，因此高分子具有此高分子具有(jyu)良好的电绝缘性。良好的电绝缘性。4、良好的柔顺性和机械强度、良好的柔顺性和机械强度柔顺性好（原因）：由于高分子原子间的柔顺性好（原因）：由于高分子原子间的 键能自由键能自由旋转，使得高分子链发生自由旋转。旋转，使

20、得高分子链发生自由旋转。机械强度高：由于高分子化合物具有机械强度高：由于高分子化合物具有(jyu)高分子量高分子量。5、良好的化学稳定性、良好的化学稳定性第47页/共85页第四十八页，共85页。一、塑料一、塑料(slio)中的中的“四烯四烯” 英文缩写英文缩写 系统系统(xtng)命名命名 聚乙烯聚乙烯 PE 聚次乙基聚次乙基 聚丙烯聚丙烯 PP 聚聚1-甲基乙烯甲基乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 PVC 聚聚1-氯乙烯氯乙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 PS 聚聚1-苯乙烯苯乙烯 第二节第二节 重要重要(zhngyo)高分子的合高分子的合成方法及应用成方法及应用第48页/共85页第四十九页，共85页。二、二、

21、“四胶四胶”（合成橡胶（合成橡胶(hchngxinjio)） 丁苯橡胶：丁苯橡胶： 丁二烯和苯二烯共聚丁二烯和苯二烯共聚(gngj) 顺丁橡胶顺丁橡胶(shn dn xin jio): 丁二烯为单体丁二烯为单体 第49页/共85页第五十页，共85页。异戊橡胶异戊橡胶(y w xin jio): 异戊二烯为单体异戊二烯为单体 乙丙橡胶：乙烯与丙烯共聚乙丙橡胶：乙烯与丙烯共聚 第50页/共85页第五十一页，共85页。橡胶硫化（橡胶硫化（vulcanization): 含双键橡胶的硫化和不含双键含双键橡胶的硫化和不含双键橡胶的硫化。橡胶的硫化。 工业上多采用硫或含硫有机化合物进行工业上多采用硫或含硫

22、有机化合物进行(jnxng)交联交联，以天然橡胶的硫化为例：，以天然橡胶的硫化为例：第51页/共85页第五十二页，共85页。第52页/共85页第五十三页，共85页。第53页/共85页第五十四页，共85页。 三、纤维中的三、纤维中的“四纶四纶” 锦纶锦纶(jnln)（尼龙）（尼龙） 尼龙尼龙-6 （聚已内酰胺（聚已内酰胺 ）：）： “6”表示已内酰胺的碳原表示已内酰胺的碳原子数；子数； 尼龙尼龙-66（聚已二酰已二胺）：前面数字表示二元胺（聚已二酰已二胺）：前面数字表示二元胺的碳原子数，后面的数字表示二元酸的碳原子数。的碳原子数，后面的数字表示二元酸的碳原子数。聚已内酰胺（尼龙聚已内酰胺（尼龙(

23、nlng)-6） 聚已二酰已二胺（尼龙聚已二酰已二胺（尼龙(nlng)-66） 第54页/共85页第五十五页，共85页。聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯 PETP 聚丙烯腈聚丙烯腈(j bn x jn) PAN 聚乙烯醇聚乙烯醇 第55页/共85页第五十六页，共85页。四、离子四、离子(lz)交换树脂交换树脂 离子离子(lz)交换树脂的单元结构由三部分组成：不溶交换树脂的单元结构由三部分组成：不溶不熔的三维网状骨架、固定在骨架上的功能基和功能基不熔的三维网状骨架、固定在骨架上的功能基和功能基所带的可交换离子所带的可交换离子(lz)。 最常用的是聚苯乙烯类的离子最常用的是聚苯乙烯类的离子(l

24、z)交换树脂，它是交换树脂，它是由苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚得到体型共聚物小珠由苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚得到体型共聚物小珠，再通过苯环的取代反应及功能基转化而制成：，再通过苯环的取代反应及功能基转化而制成：类型类型(lixng)：阳离子型、阴离子型、两：阳离子型、阴离子型、两性型性型第56页/共85页第五十七页，共85页。第57页/共85页第五十八页，共85页。第58页/共85页第五十九页，共85页。 离子交换树脂的离子交换过程也是化学反应，如磺酸型聚离子交换树脂的离子交换过程也是化学反应，如磺酸型聚苯乙烯阳离子交换树脂与水中的阳离子如苯乙烯阳离子交换树脂与水中的阳离子如Na+作用时，由

25、于树作用时，由于树脂上的脂上的H+浓度大，而浓度大，而-SO3-对对Na+的亲合力比对的亲合力比对H+的亲合力强的亲合力强，因此树脂上的，因此树脂上的H+便与便与Na+发生交换，起到消除水中发生交换，起到消除水中Na+的作的作用。交换完的树脂又可用高浓度的盐酸处理用。交换完的树脂又可用高浓度的盐酸处理(chl)再生重复使再生重复使用：用：P SO3-H+Na+交换HCl，再生P SO3-Na+ HCl第59页/共85页第六十页，共85页。 （3 3）复合高分子材料应用：宇航材料、汽车工业）复合高分子材料应用：宇航材料、汽车工业(gngy)(gngy)、机械工业、机械工业(gngy)(gngy)

26、、体育用品方面等、体育用品方面等 （1 1）复合材料的涵义：复合材料是指两种或两种以上材料）复合材料的涵义：复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中组合成的一种新型材料。其中(qzhng)(qzhng)一种材料作为基体，一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。其他的材料作为增强剂。 （2 2）优异的性能）优异的性能(xngnng)(xngnng)：强度高、质量轻、：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能耐高温、耐腐蚀，在综合性能(xngnng)(xngnng)上超过了上超过了单一材料。单一材料。第三节第三节 新型高分子材料简介新型高分子材料简介一、复合高分子材料一、复合高分

27、子材料第60页/共85页第六十一页，共85页。一、复合材料一、复合材料(f h ci lio)第61页/共85页第六十二页，共85页。1、功能、功能(gngnng)高分子材高分子材料的涵义料的涵义 在天然或合成高分子的主链或支链上带有在天然或合成高分子的主链或支链上带有显示某种功能的官能团，使高分子具有显示某种功能的官能团，使高分子具有(jyu)特殊的功能，满足光、电、磁、化学、生物、特殊的功能，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的功能要求，这类高分子通称为功医学等方面的功能要求，这类高分子通称为功能高分子。能高分子。第62页/共85页第六十三页，共85页。2、功能、功能(gngnng)高

28、分子材料的品种和分类高分子材料的品种和分类功能功能(gngnng)高分子高分子光敏高分子光敏高分子导电导电(dodin)高高分子分子高分子催化剂与试剂高分子催化剂与试剂微生物降解高分子微生物降解高分子生物医药高分子生物医药高分子高分子吸附剂高分子吸附剂高分子膜高分子膜高吸水性树脂高吸水性树脂交换型高分子交换型高分子感光树脂感光树脂光致变色高分子光致变色高分子光导电高分子光导电高分子高分子半导体高分子半导体高分子导体高分子导体超超导导高高分分子子离子交换树脂离子交换树脂电子交换树脂电子交换树脂高分子药物高分子药物医用高分子医用高分子仿生高分子仿生高分子第63页/共85页第六十四页，共85页。第6

29、4页/共85页第六十五页，共85页。第65页/共85页第六十六页，共85页。(sd)和涂膜性能等则显得更和涂膜性能等则显得更为重要。为重要。第66页/共85页第六十七页，共85页。（二）药用高分子（二）药用高分子第67页/共85页第六十八页，共85页。第68页/共85页第六十九页，共85页。第69页/共85页第七十页，共85页。第70页/共85页第七十一页，共85页。C H2C HnNC H2CC H2C H2OII第71页/共85页第七十二页，共85页。第72页/共85页第七十三页，共85页。 CH2CHnOH CH2CHmNHCOCHNCHCSCH3CH3CHCONH3乙烯乙烯(y x)醇

30、醇乙烯乙烯(y x)胺共聚物胺共聚物载体青霉素载体青霉素第73页/共85页第七十四页，共85页。第74页/共85页第七十五页，共85页。 CH2CHn CH2CHmNHCOCHNCHCSCH3CH3CHCONH3NO第75页/共85页第七十六页，共85页。 CH2CHnCH2CHmNHCOCHNCHCSCH3CH3CHCONOCOOH乙烯基吡咯烷酮乙烯基吡咯烷酮丙烯酸共聚物载体丙烯酸共聚物载体(zit)青青霉素霉素第76页/共85页第七十七页，共85页。HOOC CH NCCHSCH3CH3CHC ONH2C CH NCCHSCH3CH3CHC ONHOn第77页/共85页第七十八页，共85页。HOOCCHNCCHSCH3CH3CHCONH2n NHCHCOnCHSNHCCHCOOHCH3CH3第78页/共85页第七十九页，共85页。合成方法：对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，合成方法：