高分子化学-绪论-课件

高分子化学1PPT课件教材：潘祖仁主编，《高分子化学》（第五版），化学工业出版社参考书目：1、王槐三，寇晓康编，高分子化学教程（第二版），科学出版社。2、Odian,PrincipleofPolymerization,Wiley3、FloryP.J.PrincipleofPolymerChemistry.2PPT课件讲授的主要内容：绪论 4学时逐步聚合 12学时自由基聚合 12学时自由基共聚合 6学时聚合方法 4学时离子聚合 8学时聚合物的化学反应 2学时总评成绩＝期终考试×60%＋平时成绩10%+实验成绩30%总学时＝理论学时48+实验学时243PPT课件第一章绪论4PPT课件本章主要内容：高分子的基本概念聚合物分类和命名聚合反应分子量线型、支链和体型大分子大分子的微观结构聚合物的物理状态和主要性能高分子材料和机械强度5PPT课件高分子化学：研究高分子化合物的合成和反应间的关系高分子物理：研究高分子的结构与性能间的关系高分子加工成型：研究高分子的性能与应用间的关系高分子科学的研究内容6PPT课件高分子材料的应用衣食行住用科技7PPT课件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。塑料、橡胶、纤维、涂料、粘胶剂…几大类高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、纺织等各个领域。功能高分子材料：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、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。高分子材料的应用据统计，若人们对材料的需求是100%，其中高分子材料占60%。8PPT课件塑料橡胶纤维9PPT课件常规高分子粘胶剂涂料10PPT课件11PPT课件我们使用的以上这些产品，大都来自于这样高塔林立的石油化工企业12PPT课件功能高分子13PPT课件天然高分子多糖类,多肽类,核酸14PPT课件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高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物

、聚合物分子这些术语一般可以通用Macromolecules,Polymer常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万，甚至上百万，范围在104～106什么是高分子？1.1

高分子基本概念15PPT课件聚氯乙烯实际上1.1

高分子基本概念聚乙烯醇概念上的单体，实际并不存在16PPT课件高分子小分子聚合反应Polymerization单体单体——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。Monomer什么是单体？1.1

高分子基本概念17PPT课件结构单元Constitutionalunits单体单元monomerUnits聚丙烯聚乙二醇聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团聚合物分子结构中由单个单体分子生成的最大的结构单元1.1

高分子基本概念18PPT课件对于聚烯烃类采用加成聚合的高分子单体单元与单体的结构是一致的，仅电子排布不同对于缩聚，开环聚合或者在聚合中存在异构化反应的高分子单体单元与单体的结构不一致Attention!1.1

高分子基本概念19PPT课件重复组成高分子的最小的结构单元。重复单元RepeatingUnits单体单元，结构单元与重复单元一致1.1

高分子基本概念20PPT课件重复单元与结构单元不一致结构单元结构单元重复单元1.1

高分子基本概念21PPT课件Attention!对于均聚物，即使用一种单体聚合所得的高分子，其结构单元与重复单元是相同的对于共聚物，即使用两种或者两者以上的单体共同聚合所得的高分子，其结构单元与重复单元是不同的1.1

高分子基本概念22PPT课件重复单元数，也称为链节数,用n表示结构单元？＝单体单元？＝？重复单元？＝链节结构单元（Constitutionalunits）单体单元（Monomerunit）重复单元(Repeatingunit）链节(Chainelement）1.1

高分子基本概念23PPT课件单体单元＝结构单元＝重复单元＝链节单体单元≠结构单元＝重复单元＝链节Poly(6-hydroxy-2-naphthoicacid)Polypropylene1.1

高分子基本概念24PPT课件尼龙66结构单元结构单元重复单元单体单元≠结构单元≠重复单元＝链节1.1

高分子基本概念25PPT课件nHO－CH2－CH2－OH＋nHOOC－－COOHHO［C－－C－O－CH2－CH2－O］HOOn重复单元结构单元结构单元单体单元≠结构单元≠重复单元＝链节重复单元≥结构单元结论1.1

高分子基本概念26PPT课件聚合度（Degreeofpolymerization）聚合度单个聚合物分子所含单体单元的数目是衡量高分子大小的一个指标。有两种表示法：以大分子链中的结构单元数目表示，记作以大分子链中的重复单元数目表示，记作链节数n（chainelement)表示重复单元数1.1

高分子基本概念27PPT课件、n及易混淆的1.1

高分子基本概念28PPT课件仔细看看与前面有什么不同！1.1

高分子基本概念29PPT课件1.1

高分子基本概念30PPT课件含有反应性末端基团、能进一步聚合的高分子。遥爪高分子TelechelicPolymers高分子链的末端结构单元。末端基团EndGroups聚乙烯：涤纶：CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH31.1

高分子基本概念31PPT课件由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。如：均聚物Homopolymer氯乙烯单体由对苯二甲酸和乙二醇反应生成的“隐含单体”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH“假设单体”：乙烯醇生成均聚物的聚合反应称均聚反应（Homopolymerization)。1.1

高分子基本概念32PPT课件由一种以上（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应共聚物Copolymer判别均聚物：聚合物分子有且只有一种重复单元，并且该重复单元只可以由一种（真实的、隐含的或假设的）单体衍生而来1.2

高分子基本概念33PPT课件特例均聚物，一种重复单元，但是可以由一种单体均聚或两种单体共聚而成1.2

高分子基本概念34PPT课件来源天然高分子：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。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。合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。1.3

高分子的分类35PPT课件碳链高分子杂链高分子元素有机高分子聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龙—6聚二甲基硅氧烷1.3

高分子的分类36PPT课件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。1.3

高分子的分类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37PPT课件I.习惯命名法天然高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名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、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1.4

高分子的命名38PPT课件（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物类型表明产物类型：“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“聚己二酰己二胺”不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀“树脂”，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”1.4

高分子的命名39PPT课件（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团：

指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：

聚酯：聚酰胺：1.4

高分子的命名40PPT课件早期，根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的变化把聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。加聚反应是指聚合产物的重复结构单元的组成与单体相同的聚合反应，其聚合产物称加聚物；缩聚反应是指聚合产物的分子组成比单体分子少若干原子，即在聚合反应过程中伴随有水等小分子副产物生成，其聚合产物称缩聚物。1.5

聚合反应的类别41PPT课件根据反应机理和动力学性质的不同，分为逐步聚合反应(Step-GrowthPolymerization)和链式聚合反应(Chain-Growthpolymerization)。逐步聚合反应是指在反应过程中，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）.连锁聚合反应是指在聚合反应过程中，聚合物链是仅由单体和聚合物链上的反应活性中心之间的反应生成，并且在新的聚合物链上再生反应活性点。1.5

聚合反应的类别42PPT课件逐步缩合反应，反应中有小分子物质生成。1.5

聚合反应的类别43PPT课件逐步加成聚合反应1.5

聚合反应的类别44PPT课件缩合聚合历程1.5

聚合反应的类别45PPT课件连锁聚合反应烯烃、二烯烃、炔烃类含不饱和碳碳双键或叁键的物质发生连锁聚合反应1.5

聚合反应的类别46PPT课件连锁聚合历程链引发：链增长：链终止：*整个过程瞬间完成1.5

聚合反应的类别47PPT课件连锁聚合反应的特征：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：1.5

聚合反应的类别48PPT课件逐步聚合反应的特征反应早期,单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体等中间产物，以后反应在这些低聚体之间进行聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成大部分的缩聚反应（反应中有低分子副产物生成）都属于逐步聚合，单体通常是含有官能团的化合物两种聚合机理的区别：主要反映在平均每一个分子链增长所需要的时间上

1.5

聚合反应的类别49PPT课件转化率/%分子量转化率/%分子量

自由基连锁聚合

逐步聚合活性阴离子连锁聚合转化率/%分子量不同机理的聚合反应中分子量与转化率的关系

1.5

聚合反应的类别50PPT课件所有单体必须至少是双功能化的（1）含两个（或以上）末端功能基的单体，如：

羟基酸：HO-R-COOH

氨基酸：H2N-R-COOH

二元胺：H2N-R-NH2

二元羧酸：HOOC-R-COOH

二元醇：HO-R-OH等通过单体功能基之间的反应进行，为逐步聚合反应1.6

聚合反应的单体51PPT课件（2）含多重键的单体，如：

C=C双键：乙烯、丙烯、苯乙烯等

C≡C三键：乙炔及取代乙炔

C=O双键：甲醛等通过单体中重键加成反应进行，为链式聚合反应1.6

聚合反应的单体52PPT课件（3）杂环单体，如：开环聚合，依条件不同可为逐步或为链式聚合反应1.6

聚合反应的单体53PPT课件聚合物的结构特点：多重性和复杂性1.7

高分子的结构54PPT课件I.单体单元的结构排列首-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：首尾单体单元连接方式可有如下三种：1.7.1

高分子的微观结构构型异构55PPT课件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（isotacticpolymer)：主链上的C*的立体构型全部为D型或L型,即DDDDDDDDDD或LLLLLLLLLLL；II.高分子的立体异构构型异构1.7.1

高分子的微观结构56PPT课件（2）间同立构高分子（syndiotacticpolymer)：主链上的C*的立体构型各不相同,即D型与L型相间连接，LDLDLDLDLDLDLD；立构规整性高分子（tacticpolymer):C*的立体构型有规则连接，简称等规高分子。1.7.1

高分子的微观结构57PPT课件（3）无规立构高分子（atacticpolymer)：主链上的C*的立体构型紊乱无规则连接。1.7.1

高分子的微观结构58PPT课件III.高分子的几何异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-加成结构丁二烯：CH2=CHCH=CH2构型异构1.7.1

高分子的微观结构59PPT课件3,4-加成1,2-加成反式1,4-加成顺式1,4-加成而异戊二烯则可形成四种不同的单体单元：异戊二烯:1.7.1

高分子的微观结构60PPT课件思考:异戊二烯有多少种异构？包括构型异构和几何异构？1.7.1

高分子的微观结构61PPT课件线形高分子linear环状高分子cyclic支化高分子hyperbranched梳形高分子comb梯形高分子ladder网状（交联）高分子

crosslinking,network星形高分子star-shaped树形高分子dendrimer1.7.2

高分子的链形态62PPT课件1.7.2

高分子的链形态63PPT课件1.7.2

高分子的链形态64PPT课件1.7.3

高分子的聚集态CrystalLiquidCrystalLiquid液晶65PPT课件高聚物与其他物质形态在相态上的的差异1.7.3

高分子的聚集态66PPT课件TgTm

温度

比体积

玻璃态

高弹态粘流态半结晶固体玻璃化转变温度熔点1.7.3

高分子的聚集态Tf粘流温度67PPT课件TgTf

温度

形变

玻璃态

高弹态

粘流态聚合物形变-温度曲线无定型塑料-Tg应比室温高50-75℃结晶塑料-Tg

可低于室温，但Tm高于室温50-75℃橡胶-Tg

应比室温低75℃以上纤维-Tm高于室温150℃以上1.7.3

高分子的聚集态68PPT课件聚乙烯(PE)片晶

透射电镜1.7.3

高分子的聚集态69PPT课件树枝状晶80%支化的PE1.7.3

高分子的聚集态70PPT课件等规聚丙烯的球晶1.7.3

高分子的聚集态71PPT课件球晶的彩色偏光照片1.7.3

高分子的聚集态72PPT课件串晶和柱晶1.7.3

高分子的聚集态73PPT课件50mAppearanceofbandedtexture:204s214s244s362s30min40min43min120min278s281s283s304s偏光显微镜下液晶的条带织构液晶1.7.3

高分子的聚集态74PPT课件分子量大是高分子的根本性质，高分子的许多特殊性质都与分子量大有关，如：高分子的溶液性质，难溶，甚至不溶，溶解过程往经过溶胀阶段溶液粘度比同浓度的小分子高得多分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能气化固体聚合物具有一定的力学强度,可抽丝、能制膜1.高分子化合物的基本特征之一——分子量大1.8

聚合物的分子量及其分布75PPT课件

分子量多大才算是高分子？其实，并无明确界限，一般-----<1000<------------<10000<-----低分子

过渡区（齐聚物）高聚物一般高分子的分子量在104～106范围超高分子量的聚合物分子量高达106以上1.8

聚合物的分子量及其分布76PPT课件AC强度聚合度B高分子的强度与分子量密切相关A

点是初具强度的最低聚合度，A点以上强度随分子链迅速增加B

点是临界点，强度增加逐渐减慢C

点以后强度不再明显增加

不同高分子初具强度的聚合度和临界点的聚合度不同，如AB尼龙

40150纤维素

60250乙烯基100

400聚合物1.8

聚合物的分子量及其分布77PPT课件分子量过大,聚合物熔体粘度过高,难以成型加工达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过高的分子量高分子的加工性能与分子量有关1.8

聚合物的分子量及其分布78PPT课件常用的聚合物的分子量（万）塑料

分子量

纤维

分子量

橡胶

分子量聚乙烯6～30涤纶1.8～2.3天然橡胶20～40聚氯乙烯5～15尼龙-661.2～1.8丁苯橡胶15～20聚苯乙烯10～30维尼纶6～7.5顺丁烯胶25～301.8

聚合物的分子量及其分布79PPT课件2.高分子化合物的基本特征之二

——分子量具有多分散性什么是分子量的多分散（Polydispersity）？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分子量的多分散性。1.8

聚合物的分子量及其分布80PPT课件

因此应注意：一般测得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。聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同。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均分子量。1.8

聚合物的分子量及其分布81PPT课件平均分子量的表示方法

数均分子量（Number-averagemolecularweight）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中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数式中，mi，ni，Mi分别为i-聚体的质量、分子数、分子量

i=1－∞数均分子量是通过依数性方法(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1.8

聚合物的分子量及其分布82PPT课件式中符号意义同前测定方法：光散射法重均分子量（Weight-averagemolecularweight）是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量

i-聚体的分子量乘以其重量分数的加和1.8

聚合物的分子量及其分布83PPT课件Z均分子量（Z-averagemolecularweight）按照Z值统计平均的分子量测定方法：超离心法1.8

聚合物的分子量及其分布84PPT课件三种分子量可用通式表示：1.8

聚合物的分子量及其分布85PPT课件

对于一定的聚合物－溶剂体系，其特性粘数[