高分子化学的基础知识

关于高分子化学的基础知识21.1高分子化合物的概念高分子化合物：分子量很高并由共价键连接的一类化合物-----<1000<------<10000<-----1000000<-----低分子

中等分子高分子超高分子

高分子化合物和高分子材料相同吗?高分子材料往往由高分子化合物经过加工或加入某些添加物而成第2页,共27页，2024年2月25日，星期天31.1高分子化合物的基本概念Polymer，HighPolymer聚合物（高聚物）Macromolecules大分子聚合物（高聚物）通常指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子；大分子指相对分子质量很大的一类化合物，包括天然高分子和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。第3页,共27页，2024年2月25日，星期天4合成聚合物的起始原料称为单体（Monomer）单体在大分子链中形成的单元称为结构单元（Structureunit）一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成。例如：1.由一种结构单元组成的高分子聚合缩写成1.1高分子化合物的基本概念第4页,共27页，2024年2月25日，星期天5n表示重复单元数，也称为链节数,在此等于聚合度聚合度（Degreeofpolymerization）聚合度是衡量高分子分子量大小的一个指标。单体单元（Monomerunit）:结构单元与原料相比，除了电子结构变化外，其原子种类与各种原子的个数完全相同

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，记作重复单元(Repeatingunit）：在聚合物的大分子链中重复出现的，组成相同的最小基本单元。1.1高分子化合物的基本概念第5页,共27页，2024年2月25日，星期天6在这里,两种聚合度相等，都等于n另一种情况：式中:M是高分子的分子量

M0是结构单元的分子量

M1是重复单元的分子量由聚合度可计算出高分子的分子量：结构单元＝重复单元单体单元1.1高分子化合物的基本概念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。第6页,共27页，2024年2月25日，星期天7结构单元

结构单元重复结构单元2.由两种结构单元组成的高分子合成尼龙-66则具有另一特征：1.1高分子化合物的基本概念重复单元由两种结构单元组成，且结构单元与单体的组成不尽相同，故不能称为单体单元。单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子第7页,共27页，2024年2月25日，星期天8比较n1.1高分子化合物的基本概念第8页,共27页，2024年2月25日，星期天9单个聚合物分子所含单体单元的数目例：注意：Mo为两种结构单元的平均分子量1.1高分子化合物的基本概念n第9页,共27页，2024年2月25日，星期天10例1：以氯乙烯单体为原料得到聚氯乙烯,其分子量根据用途不同可在5万至15万之间，其结构单元的分子量为62.5，计算聚合度范围。

====50000～150000/62.5=800～2400

通过计算可知，聚氯乙烯的平均聚合度应在800～2400，聚氯乙烯分子约由800-2400个氯乙烯单元组成。1.1高分子化合物的基本概念M0是结构单元的分子量M1是重复单元的分子量第10页,共27页，2024年2月25日，星期天11例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乙二醇酯，其分子量一般在2万左右，计算及。解：已知-O(CH2)2O-结构单元分子量为60，-OC-C6H4-CO-结构单元分子量为132。

1.1高分子化合物的基本概念第11页,共27页，2024年2月25日，星期天123.由无规排列的结构单元组成的高分子

均聚物Homopolymer由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。聚合物分子有且只有一种重复结构单元，并且该重复结构单元可以只由一种（真实的、隐含的或假设的）单体衍生而来。判别均聚物齐聚物(oligomer)：由几个或十几个单元相互键连而成思考：齐聚物是高分子吗？均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物。共聚物：由两种或两种以上单体共聚而成的聚合物。1.1高分子化合物的基本概念第12页,共27页，2024年2月25日，星期天13生成均聚物的聚合反应称均聚反应（Homopolymerization)。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”：乙烯醇例：1.1高分子化合物的基本概念第13页,共27页，2024年2月25日，星期天14说明：x,y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的：M1M2M1M1M2M1M2M2M2

，在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅例如：丁苯橡胶（由单体1,3-丁二烯和苯乙烯聚合而成）由两种或两种以上（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结构单元＝单体单元1.1高分子化合物的基本概念第14页,共27页，2024年2月25日，星期天15HOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-隐含单体HOOC-Ph-COOCH2CH2OHHOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OHHO(CH2)3OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-(OC-Ph-COOCH2CH2CH2O)m-HO-(CH2)5COOHHOCH2COOH-[O(CH2)5CO]m-[OCH2CO]n-共聚物共聚物均聚物例：1.1高分子化合物的基本概念均聚物有且只有一种重复结构单元，并且该重复结构单元可以只由一种（真实的、隐含的或假设的）单体衍生而来。第15页,共27页，2024年2月25日，星期天16CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：涤纶：

1.1高分子化合物的基本概念支链（侧链）：与主链相连接的次要分子链侧基（取代基）：如果支链不长端基：高分子链的末端结构单元。第16页,共27页，2024年2月25日，星期天17习惯命名法：以单体名称为基础，在前面加“聚”字乙烯丙烯氯乙烯甲基丙烯酸甲酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯取单体简名，在后面加“树脂”、“橡胶”二字如苯酚甲醛酚醛树脂

尿素甲醛脲醛树脂甘油邻苯二甲酸酐醇酸树脂1.2.1聚合物的命名丁二烯苯乙烯丁苯橡胶丁二烯丙烯腈丁腈橡胶乙烯丙烯乙丙橡胶第17页,共27页，2024年2月25日，星期天18命名基本规律：1.2.1聚合物的命名nNH2CNH2

+nHCHONHCNHCH2OnO第18页,共27页，2024年2月25日，星期天19商品名合成纤维最普遍，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），后面加数字区别聚酰胺聚酯聚氨酯聚醚

以高分子链的结构特征命名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1.2.1聚合物的命名第19页,共27页，2024年2月25日，星期天20

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！1.2.1聚合物的命名第20页,共27页，2024年2月25日，星期天21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11.2.1聚合物的命名第21页,共27页，2024年2月25日，星期天22例2聚乙烯聚亚乙基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]Poly[1-(methoxycarbonyl)ethylene]例41.2.1聚合物的命名第22页,共27页，2024年2月25日，星期天23聚甲基丙烯酸甲酯聚[1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯]Poly[1-(methoxycarbonyl)-1-methylethylene]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51.2.1聚合物的命名CHCH2nn第23页,共27页，2024年2月25日，星期天24例8例9聚(氧化-1,4-亚苯基)(与聚苯醚的差异?)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET/绦纶/聚酯)聚（氧亚乙基氧-对苯二甲酰)1.2.1聚合物的命名例10聚碳酸酯聚(氧羰基氧-1,4-苯撑－异丙叉-1,4-苯撑)第24页,共27页，2024年2月25日，星期天25名称俗名英文名称俗名英文聚乙烯PEpolyethylene聚碳酸酯PCpolycarbonate聚丙烯PPpolypropylene聚丙烯酰胺PAMpolyacrylamide聚异丁烯PIBpolyisobutylene聚丙烯酸甲酯PMApolymethylacrylate聚苯乙烯PSpolystyrene聚甲基丙烯酯甲酯PMMApolymethylmethacrylate聚氯乙烯PVCPolyvinylchloride聚醋酸乙烯酯PVAcpolyvinylacetate聚四氟乙烯PTFEpolytetrafluoroethylene聚乙烯醇PVApolyvinylalcohol聚丙烯酸PAApolyacrylicacid聚丁二烯PBpolybutadiene聚酯PETpo