第五版高分子化学学习课件报告.ppt

1、高分子化学，讲师：于木火，顾，华东大学材料与材料学院，化学，分析化学，无机化学，有机化学，物理化学，高分子化学，第一章讨论高分子科学研究的范围和内容，第二节是高分子化合物的基本概念，第三节是高分子化合物的结构，第四节是高分子化合物的命名，第五节是高分子合成方法的简介。一、高分子科学的研究范围，服装：棉、麻、丝、毛和合成纤维食品：谷物(淀粉)；肉、蛋(蛋白质):木材、塑料、粘合剂、油漆线：汽车和自行车轮胎、塑料及其他航空航天和航空复合材料。这些材料是高分子化合物。第一、二节，高分子科学研究的内容，高分子，化学，技术，物理，1。高分子化合物的合成机理、动态合成反应与分子结构的关系、高分子化合物的相

2、对分子质量和相对分子质量分布、化学反应、改性和抗老化等。2。聚合物物理性质的表征聚合物化合物的物理性质聚合物化合物的结构和性能之间的关系3。聚合物工程聚合物的生产过程聚合物产品的形成聚合物科学将合成、结构、性能和应用的研究表述为“四角关系”:合成结构、应用性能、聚合物化学领域的研究目标：创造新的物质和改善现有物质的性能。高分子化学的具体研究思路：研究高分子化合物的分子设计和合成；研究用于聚合物合成和改性的新聚合反应和新聚合方法；研究聚合物有序结构和特殊凝聚态结构的可控合成或组装方法。1.聚合物科学发展概况19世纪中期以前天然聚合物的利用和加工19世纪30年代天然聚合物的改性1855年，英国的帕

3、克斯用硝化纤维素和樟脑制造大提琴塑料，1883年，法国的德夏多里发明了人造丝。20世纪20年代聚合物概念的形成和聚合物科学的出现。1920年，德国的施陶丁格提出了高分子量的长链结构。聚合物概念的形成始于20世纪初合成聚合物。酚醛树脂在1907年，聚氯乙烯在1927年，聚合物研究的发展时期在20世纪30年代，尼龙(聚酰胺)在1938年，聚丙烯腈纤维在1950年，聚酯纤维在1953年，聚丙烯纤维在1957年，2。中国聚合物科学研究概述中国的聚合物科学研究始于20世纪50年代初，1952年开始研究合成橡胶和纤维素化学，1953年研究有机玻璃和尼龙-6，研究聚合物溶液性质，研究聚合物的粘弹性和聚合物的

4、辐射化学。20世纪50年代末，聚合物化学首次发展起来，并成为该学科的基本内涵。20世纪60年代中期，形成了高分子物理学科。20世纪80年代后期，高分子工程领域初步形成了该学科的基本研究内涵。3.聚合物在现代化建设中的重要作用聚合物材料生产的发展速度非常快。塑料材料：产品每十年翻一番。合成橡胶：1970年世界总产量为550万吨，2000年世界总产量为4400万吨。20世纪80年代中期，年产量超过了其他天然纤维和人造纤维的总和。高分子材料广泛应用于工业、农业、交通、建筑、国防科学、医疗卫生和人民生活。4.聚合物化学的发展方向(1)改进重要的通用聚合物，提高其性能和附加值。化学共聚、交联、大分子基团

5、反应、物理共混、增强、增塑和复合差别化聚合物复合材料；(2)高性能和功能聚合物研究：耐热聚合物材料：碳纤维、氟聚合物、聚间苯二甲酰间苯二胺、高强度和高模量：Kevlar、Nomax、聚乙烯功能聚合物：光导、光致变色仿生聚合物：人类胚胎，(3)聚合物应用基础和基础理论研究：聚合理论、反应机理、聚合反应引发体系的改性方法、新型聚合物合成聚合物设计理论、回归1。高分子化合物的特性，1。高分子量和低分子量化合物：H2O 18 O2 32 SO2 64，高分子量化合物：天然纤维素2，000，000粘胶48，00070，000聚酯20，000聚乙烯醇75，00080，000第2节，大分子具有链状结构大分子

6、是由基本链节(具有相同结构的简单结构单元)通过共价键或配位键重复连接而成。例如：3。具有多分散性的分子量是有大小的，即分子量%结构的多分散性也有差异，这就是所谓的结构多分散性。4.多个运动单元、片段、运动基团振动大分子运动(蠕动)，聚乙烯大分子空间结构示意图，蛋白质大分子空间结构示意图，2。高分子的一些基本概念，1。单体可以在聚合物中形成结构单元。例如，氯乙烯2，高聚物，是通过共价键或配位键重复连接相同化学结构形成的聚合物化合物。单体单元由氯乙烯单体反应得到的聚氯乙烯结构单元的元素、组成和排列与单体相同，只有电子结构发生变化，因此也称为单体单元。4.结构单元聚氯乙烯等聚合物，括号中的化学结构称

7、为结构单元。5。重复单元聚氯乙烯分子链可视为由重复次数组成的结构单元，因此括号中的化学结构也可称为重复单元或链元素。6.聚合度的重复单元数，它是表征聚合物分子量的一个物理参数。还有一种聚合物是由两种单体聚合而成聚合物，例如由六亚甲基二胺和己二酸缩聚而成的聚六亚甲基二胺(尼龙66)，其具有不同的结构单元和重复单元的含义，且不存在单体单元。分子量和分子量分布，分子量是聚合物的重要结构指标，只有高分子量的聚合物才具有高机械强度。随着分子量的增加(AB截面)，机械强度增加，但B点后，分子量再次增加，强度上升缓慢，C点为强度的饱和点。1.聚合物的平均分子量测定分子量的方法有很多种，每种方法都符合不同的统

8、计数学模型，测得的统计平均值也不相等。常见的分子量如下：(1)数均分子量物理意义：它是不同分子量分子的分数和它们相应分子量的乘积的总和。测定方法：聚合物稀溶液冰点降低，沸点升高，渗透压法和端基滴定法。其中有分子量为Mi的ni大分子，对应的分子分数为Ni。(2)重均分子量等于分子量乘以相应的重量分数之和，由光散射法测定，其中分子量为mi的大分子的重量为wi，相应的重量分数为Wi。(3)粘度-平均分子量的聚合物稀溶液特性粘度的测定。通常，如果0.50.9=1，那么m=MW、(4)z的平均分子量通过超速离心测定。Zi=wiMi，实施例：聚合物样品含有n1=摩尔，=104 n2=摩尔，=105。计算：

9、解：0.8。根据以上公式计算，对于分子量不均匀的聚合物，对于分子量均匀的聚合物，2。由于聚合物分子量的多分散性，聚合物的分子量分布小于重均分子量。(1)分子量分布指数(多分散系数)D=1，均匀分子量D1，分子量多分散性，(2)分子量分布曲线，1。聚合物的化学结构(一级结构)，聚合物化学结构的多样性，包括：1 .结构单元2的连接形式，立体异构3，顺反结构4，支链5，交联，3，1部分。结构单元乙烯基聚合物主要是首尾相连的，有一些是首尾相连的。例如：聚丙烯(CH2-CH)n CH3、头部、头部和尾部，2。立体异构大分子结构单元中的取代基可以有不同的排列形成立体异构，包括：全同立构(全同立构)、间同立

10、构(间同立构)和无规立构。3.当顺反结构的主链含有不饱和键时，可以出现顺反结构。顺-1，4-聚丁二烯(橡胶)，反-1，4-聚丁二烯(塑料)，4。支链聚合物(接枝聚合物)低密度聚乙烯比高密度聚乙烯有更多的支链。5.交联聚合物链通过分支连接形成一个三维网状分子，称为交联结构。第二，在分子的二级和三级结构中，聚合物的主链中往往有单键，如(C-C单键)，单键的旋转改变了聚合物链的构象，当聚合物链完全伸展时呈锯齿状，也可以是随机缠结的软线、折叠链或螺旋等。这个单分子链的构象结构被称为二级结构。聚合物链堆积在一起的形式有很多种，可以是完全无规的无定形结构，规则的晶体，甚至是双螺旋结构和更多的半晶体结构。这

11、种聚合物的聚集结构称为立方结构。蛋白质大分子的空间结构、二级结构、三级结构、四级结构和超二级结构示意图。聚合物化学的主要任务是合成具有特定化学结构、分子量和分子量分布的聚合物。第四节高聚物的命名1。根据来源或制备方法来命名许多聚合物，只需在单体或假想单体的名称前加上“聚”字即可，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇等。这种命名方法使用方便，并能标明单体原料的来源，因此得到了广泛的应用。根据聚合物的结构特点，许多缩聚物是由两种结构不同的单体通过缩合反应制备的。因此，它可以根据结构单元的结构来命名，前面加“聚”字。例如，由对苯二甲酸和乙二醇制备的聚合物称为聚对苯二甲酸乙二醇酯，由

12、六亚甲基二胺和草酸制备的聚合物称为聚六亚甲基乙二胺等。3.根据商品名称，1。聚甲基丙烯酸酯聚合物被称为有机玻璃2。塑料聚合物通常以“树脂”3为后缀。橡胶聚合物的后缀是“橡胶”4。在中国，“尼龙”用作纤维时用作后缀。5.直接引用的外贸名称的音译；4.国际公共行政联合会的系统命名法。为了避免聚合物命名中因多个名称或不精确而造成的混乱，国际纯化学和应用化学联合会提出了基于结构的系统命名法，其主要原则是：(1)确定聚合物的最小重复单元。(2)在重复单元中排列次要单元的顺序。(3)重复单元是根据小分子有机化合物的IUPAC命名法命名的。(4)在命名重复单元之前添加单词“poly”。按照IUPAC的说法，它的命名很严格，但是太麻烦了。除了在学术界的正式命名，它还不流行，国际公共行政联合会不反对继续使用习惯命名。第5节聚合物的合成方法1。根据单体和聚合物的组成和结构的变化进行分类。烯属单体的加成聚合，一种通过打开双键并相互连接形成聚合物的反应。例如，聚苯乙烯的合成，第5，2节。缩聚。缩聚通常通过单体分子的官方官能团之间的反应进行，同时形成缩聚物，伴