高分子化学绪论2课件

1、macromolecle chemistry 高分子化学教材：高分子化学潘祖仁主编 2005.10-2006.1主讲教师：李敬芬40h第2讲第1页，共32页。1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：链原子均为杂原子，侧链为有机基团。来 源天然高分子：自然界天然存在的高分子。半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。1.分类1.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第2页，共32页。2杂链高分子聚乙二醇尼龙6元素有机高分子聚二甲基硅氧烷碳链高分子聚乙烯聚丙烯例：1.

2、3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第3页，共32页。31.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学性质和用途塑料纤维橡胶涂料胶粘剂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、抗氧剂等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料。 “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、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：“四胶”以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和燃料等）配制成的可以进行抽丝加工的高分子材料。如：“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。指具有

3、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聚合物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。具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。三大合成材料第4页，共32页。41.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学聚合物的结构形态线型聚合物体型聚合物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、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚对苯二甲酸甲酯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物无规线团 折叠链 螺旋链 星型链 梳型链 交联链 指具有体型交联结构

4、的聚合物。加热不能熔融，加溶剂时不能溶解。为热固性聚合物。如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂和聚氨酯等等。第5页，共32页。52.命名I. 普通命名法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。如纤维素（来源）、核酸（来源与性能）、酶（化学作用）。合成高分子 (1)由一种单体合成的高分子：“聚”+ 单体名称 如聚氯乙烯、聚乙烯等遵循的两个原则：既要表明其结构特征，也要反映其与原单体的联系。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 高分子化合物的分类和命名高分子化学第6页，共32页。6（2）由两种单体经缩聚反应合成的高分子（表明或不表明产物类型）表明产物类型

5、：“聚”+ 两单体生成的产物名称，如 对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯” 己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺”不表明产物类型：单体名称或简称加后缀“树脂”或“橡胶”，如 苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂” 尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂” 甘油（丙三醇）和邻苯二甲酸酐产物叫“醇酸树脂” 丁二烯和苯乙烯产物叫“丁苯橡胶”1.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第7页，共32页。7（3）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 +“-”+“共聚物”：如 乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”（4）“聚”+高分子主链结构中的特征功能

6、团： 指的是一类高分子，而非单种高分子，如：聚酰胺：聚酯：另外，还有聚氨酯-HN-CO-O-和聚醚-O-等。1.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第8页，共32页。81.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学 合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀 涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙纶 聚丙烯 锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别。 如尼龙-66，尼龙-6。 腈纶 聚丙烯腈 有机玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯 电木 酚醛树脂 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只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数数字含义II. 商品名“纶”来自英文后缀的音译字“lon”第9

7、页，共32页。9PE(polyethylene)聚乙烯PAM (Poly acrylamide)聚丙烯酰胺PP (Poly propylene) 聚丙烯PMA(Poly methacrylate)聚丙烯酸甲酯PTFE (Poly tetrafluoroethylene)聚四氟乙烯PMMA (Poly methyl methacrylate)聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)PS(polystyrene)聚苯乙烯PVA(Polyvinyl alcohol)聚乙烯醇PVC(polyvinyl chloride)聚氯乙烯PVAc （Polyvinyl acetate）聚醋酸乙烯酯PAA (Poly acr

8、ylic acid)聚丙烯酸PA （Polyamides) 尼龙（聚酰胺）III. 英文缩写名部分常见高分子化合物的英文缩写名称1.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第10页，共32页。10IV. IUPAC系统命名法(1) 确定重复结构单元；(2) 按规定排出重复结构单元中的次级单元（subunit，即取代基）顺序：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；(3) 给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC命名规则给重复结构单元命名；(4) 给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀“聚”。括弧必不可少！1.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第11页，共

9、32页。11重复结构单元为：1聚（1-氯代撑乙基）Poly(1-chloroethylene) 注意: (1) CH2=CH2, 乙烯； （2）-CH2-CH2-, 1,2-亚乙基，撑乙基例11.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第12页，共32页。12例2聚乙烯聚亚甲基Poly(ethylene)聚丙烯聚亚丙基Poly(propylene)例3聚丙烯酸甲酯聚1-(甲氧基羰基)亚乙基Poly1-(methoxycarbonyl) ethylene 例41.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第13页，共32页。13 聚甲基丙烯酸甲酯 聚1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯 Poly1-(me

10、thoxycarbonyl)-1-methyl ethylene 例7聚苯乙烯聚 (1苯基乙烯 ) Poly(1-phenylethylene)例6OCH2CH2 聚氧化乙烯 聚（氧化撑乙基） Poly(oxyethylene)例51.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第14页，共32页。14例8例9例10聚苯醚聚(氧化-1,4-亚苯基)聚己内酰胺聚亚氨基（1-氧代亚乙基)聚对-苯二甲酸乙二醇酯聚（氧亚乙基氧对-苯二甲酰)IUPAC尚未普及，常用于国际交往1.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第15页，共32页。15例11聚碳酸酯聚(氧羰基氧-1,4-苯撑异丙叉-1,4-苯撑)Poly

11、(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-isopropylidene-1,4-phenylene)例12尼龙-66聚己二酰己二胺聚(亚氨基六次甲基亚氨基己二酰） Poly(iminohexamethylene imino adipoyl)1.3 高分子化合物的分类和命名高分子化学第16页，共32页。16聚合反应的分类按单体和聚合物的组成结构变化分类 按聚合机理分类 加聚反应 缩聚反应 逐步聚合 连锁聚合或按反应过程中有无小分子生成分类聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应。除极少数无机低分子如水、氨、硫化钠、硫等可以参与某些聚合反应外，绝大多数高分子化合物的单体都是有机物。

12、自由基聚合阳离子聚合阴离子聚合配位离子聚合1.4 聚合反应的分类高分子化学第17页，共32页。17 单体加成而聚合起来的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。其特征是：加聚反应往往是烯类单体键加成的聚合反应，无官能团结构特征，多是碳链聚合物；加聚物的元素组成与其单体相同，仅电子结构有所改变；加聚物分子量是单体分子量的整数倍。加聚反应（Addition Polymerization)第一种：按单体和聚合物的组成结构变化分类1.4 聚合反应的分类高分子化学第18页，共32页。18 是缩合反应多次重复结果形成聚合物的过程； 兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义； 反应产物称为缩聚物。其特征是：缩

13、聚反应通常是官能团间的聚合反应；反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等；缩聚物中往往留有官能团的结构特征,如 -OCO- -NHCO-，故大部分缩聚物都是杂链聚合物；缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，故分子量不再是单体分子量的整数倍。缩聚反应（Condensation Polymerization）1.4 聚合反应的分类高分子化学第19页，共32页。19第二种：按反应机理分类 也称链式反应，反应需要活性中心。 反应中一旦形成单体活性中心，就能很快自动地传递下去，瞬间形成高分子。平均每个大分子的生成时间很短（零点几秒到几秒），所以，聚合物的相对分子质量与时间关系不大。 连锁聚合反应的特征：

14、连锁聚合反应（Chain Polymerization）聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大；反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂；进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物；根据活性中心不同，连锁聚合反应又分为：1.4 聚合反应的分类高分子化学第20页，共32页。20自由基聚合：活性中心为自由基阳离子聚合：活性中心为阳离子阴离子聚合：活性中心为阴离子配位离子聚合：活性中心为配位离子连锁聚合反应又分为：逐步聚合（Step Polymerization）是指在反应中，聚合物链是由体系中所有聚合度分子之间通过缩合或加成反应生成的。其中通过缩合反应生

15、成聚合物链的称缩合聚合反应（Polycondensation），简称缩聚反应；如果聚合物链是通过加成反应生成的称逐步加成聚合反应（Polyaddition）.1.4 聚合反应的分类高分子化学第21页，共32页。21逐步聚合反应是指单体聚合成聚合物是逐步进行的。反应初期，单体很快消失，变成二聚体、三聚体等低聚体。随着反应的进行，聚合物的相对分子质量逐步增加，经过一段时间后形成聚合物大分子。形成大分子的时间几乎是聚合反应所需的时间。逐步聚合反应和连锁聚合反应不同，没有特定的反应活性中心，每个单体的官能团都是活性中心，且具有相同反应活性。缩聚反应兼有缩去小分子和同时聚合为高聚物的两重含义。逐步聚合反

16、应没有小分子缩出，但聚合物的相对分子质量是随时间的延长逐步增加的，聚合物的结构酷似缩聚物。1.4 聚合反应的分类高分子化学第22页，共32页。221.4 聚合反应的分类聚合反应的单体 所有单体必须至少是双功能化的，即至少含有两个反应点，可概括为三大类：（1）含两个（或以上）末端功能基的单体，如： 羟基酸：HO-Z-COOH 氨基酸：H2N-Z-COOH 二元 胺：H2N-Z-NH2 二元羧酸：HOOC-Z-COOH 二元醇：HO-Z-OH等 聚合反应：通过单体功能基之间的反应进行，为逐步聚合反应。高分子化学第23页，共32页。231.4 聚合反应的分类（2）含多重键的单体，如： C=C双键：乙

17、烯、丙烯、苯乙烯等 CC三键：乙炔及取代乙炔 C=O双键：甲醛等 聚合反应：多通过单体中重键加成反应进行，为链式聚合反应。（3）杂环单体，如： 聚合反应：开环聚合，依条件不同可为逐步或为链式聚合反应。高分子化学第24页，共32页。241.5 聚合物平均分子量及其分布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，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聚合物的多分散性。平 均 分 子 量聚合物的分子量或聚合度是统计的，是一个平均值，叫平均分子量或平均聚合度。平均分子量的统计可有多种标准，其中最常见的是重均分子量和数

18、均分子量。高分子化学第25页，共32页。251.5 聚合物平均分子量及其分布高分子化学数均分子量（Number-average molecular weight）平均分子量的表示方法按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量.高分子样品的总质量被聚合物分子总数所平均。式中， i- 聚合物的聚合度，聚合度为i-的聚合物为i-聚体； Wi，Ni，Mi分别为i-聚体的质量、分子数、相对分子质量 。通过依数性方法(冰点降低法、沸点升高法、渗透压法、蒸汽压法) 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.第26页，共32页。261.5 聚合物平均分子量及其分布高分子化学质均分子量（ Weight-average molecular weight） 是按照聚合物的质量进行统计平均的分子量. i-聚体的相对分子质量乘以其质量分数的加和. 注意：1. 式中符号意义同前； 2. 测定方法：光散射法第27页，共32页。271.5 聚合物平均分子量及其分布粘均分子量（Viscosity- average molecular weight） 对于一定的聚合物-溶剂体系，其特性粘数和分子量的关系如下： 一般， 值在0.50.9之间，故Mark-Hou