高分子化学绪论-课件

高分子化学绪论我被高分子包围了呀！酚醛塑料涤纶聚氯乙烯有机玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料聚丙烯高分子化学四大塑料“四烯”聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纤维“六纶”涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶合成橡胶“四胶”顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶 以及聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有机玻璃等都是经过聚合反应得到的高分子化合物。高分子化学阿斯匹林(Aspirin)是一个“古老”的解热镇痛药物,而缓释长效阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年,科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上,制成缓释长效阿斯匹林,用于关节炎和冠心病的辅助治疗,缓释长效阿斯匹林可分为三部分:高分子载体(聚甲基丙烯酸););低分子药物(阿斯匹林);作为桥梁作用的乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林 。【高分子药物高分子药物】现代医药发展方向之一:合成药物长效化和低毒化,其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连在安全无毒的高分子链上。缓释长效阿斯匹林的结构简式如下:高分子化学缓缓释释长长效效阿阿斯斯匹匹林林在在体体内内的的分分解解过过程程人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 高分子化学人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织【人造器官组织人造器官组织 】由于某些合成高分子材料(如:有机硅聚合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤维素等)与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结构,生物相容性较好,较少受到排斥,安全无毒,可用于制作医用组织和人造器官的高分子材料。从皮肤到内脏,从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人造器官组织,如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等,最早应用的医用高分子材料是代替手术缝合线的聚乳酸 。使聚乳酸作为外科手术的缝合线,因聚乳酸极易水解、缝合伤口愈合后,不需拆线,缝合线经体液水解为乳酸,由代谢循环排出体外水解反应式如下:高分子化学人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织【光致变色高分子光致变色高分子 】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光致变色化合物,将其引入纤维素类聚合物分子链上,用这种聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下:共轭链变化引起颜色变化通过上述反应实现了人们的服装能够随光线强弱变化而变化。高分子化学 讲授内容及课时分配 第一章 绪论、(6h6h)第二章 逐步聚合、(6h6h)第三章 自由基聚合、(8h)8h)第四章 聚合方法、(6h6h)第五章 离子聚合(6h6h)第六章 配位聚合、(2h2h)第七章 聚合物的化学反应、(4h4h)高分子化学Chapter 1 绪论本本章章内内容容1.11.1 高分子化学高分子化学研究对象研究对象1.21.2 高分子的基本概念高分子的基本概念1.6 1.6 聚合物物理状态及转变聚合物物理状态及转变1.5 1.5 聚合物平均分子量及其分布聚合物平均分子量及其分布1.41.4 聚合反应分类聚合反应分类1.31.3 高分子化合物的命名和分类高分子化合物的命名和分类（*）（）（*）高分子化学 高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机物。常用高分子材料分子量在一万到几百万之间,高分子量对化合物性质的影响就是使它具有一定强度,从而可作材料使用。这也是高分子不同于一般化合物之处。又因高分子一般具有长链结构,每个分子好像一条长长的线,许多分子纠集在一起,就成了一个扯不开的线团,这就是高分子化合物具有较高强度,能够作为结构材料使用的根本原因。另一方面,还能够通过各种手段,用物理的或化学的方法,或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或化学变化,从而使高分子成为能完成特别功能的功能高分子材料。高分子化合物 简介高分子化学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,目前世界上合成高分子材料的年产量差不多超过1 1、4 4亿吨。塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合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,具有特别功能。高分子材料 De De 应用高分子化学高分子科学是当代发展最迅速的学科之一高分子科学是当代发展最迅速的学科之一;它既是一门应用科它既是一门应用科学学,又是一门基础科学又是一门基础科学、它是建立在有机化学、物理化学、生它是建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。兴学科。目前目前,差不多发展成四个主要分支差不多发展成四个主要分支、高分子化学继高分子化学继“四大化学四大化学”之后之后被称为被称为“第五大化学第五大化学”。1、1 高分子化学 研究对象高分子化学高分子科学高分子化学高分子物理高分子材料高分子工艺1、1 高分子化学 研究对象高分子化学高分子科学高分子科学是研究高分子化合物的合成、改性、结构、性是研究高分子化合物的合成、改性、结构、性能、成型加工等内容的一门综合性科学。能、成型加工等内容的一门综合性科学。高分子化学是高高分子化学是高分子科学的基础，高分子化学主要研究聚合反应机理和聚分子科学的基础，高分子化学主要研究聚合反应机理和聚合方法。学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和合方法。学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和聚合方法聚合方法 ，以便合成出具有指定相对分子质量和相对分子，以便合成出具有指定相对分子质量和相对分子质量分布、指定性能、能满足实际需要的高分子化合物。质量分布、指定性能、能满足实际需要的高分子化合物。研究目的高分子化学提高产量、增加品种、改进性能、处理三废、拓宽应用领域;研制新型引发剂,降低能源和材料消耗,使得合成方便易行;采纳新的聚合方法获得新性能、新品种、新用途的高聚物;开发功能高分子材料和生物工程高分子材料。1、1 高分子化学 研究对象发展方向1、2 高分子的基本概念(*)(*)(*)(*)又称高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物。（注：这些术语一般可以通用）（注：这些术语一般可以通用）Macromolecules,High Polymer,Polymer什么是高分子?高分子是指由多种原子以相同的、多次重复的结构单元并主要由共价键连接起来的、通常是相对分子量为10104 410106 6的化合物。1、2 高分子的基本概念 聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成,同时这些重复单元是由相应的小分子衍生而来。聚氯乙烯结构单元结构单元单体单体高分子化学聚乙烯醇乙烯醇又如：1、2 高分子的基本概念高 分 子小 分 子聚合反应Polymerization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。即合成聚合物的起始原料。单单 体体（Monomer）在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。即构成大分子链的基本结构单元。结构单元（结构单元（Structure unit）1、2 高分子的基本概念重复单元重复单元 （Repeating unit）聚合物中化学组成相同的最小单位。链节链节(Chain element）即一个重复结构单元。单体单元（单体单元（Monomer unit ）聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。和结构单元结构单元重复单元重复单元单体单元单体单元链链 节节单体单体高分子化学1、2 高分子的基本概念 高分子的三种组成情况高分子化学比 较n1 1、由一种结构单元组成的高分子由一种结构单元组成的高分子1、2 高分子的基本概念 高分子的三种组成情况 例如例如:聚苯乙烯聚苯乙烯聚合高分子结构高分子结构可以缩写成可以缩写成单体单体结构单元单体单元重复单元链节结构单元单体单元重复单元链节此时说明说明:n n 表示重复单元数表示重复单元数,也称为链节数也称为链节数,在此等于聚合度。在此等于聚合度。高分子化学1、2 高分子的基本概念 聚合度是衡量高分子大小的一个指标。聚合度是衡量高分子大小的一个指标。聚合度有两种表示法：聚合度有两种表示法：以大分子链中的以大分子链中的结构单元数目表示，记作表示，记作以大分子链中的以大分子链中的重复单元数目表示，记作表示，记作此时聚合度（Degree of polymerization，缩写为DP，）说明：由于绝大多数高聚物都是由不同链长的大分子组成，即同一种聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此，聚合物的分子量或聚合度只是这种大小不一的大分子的统计平均值，或者说分子量或聚合度具有一定的分布范围。一种结构单元组成的高分子1、2 高分子的基本概念w另一种情况：结构单元重复单元链节结构单元重复单元链节 单体单元单体单元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。式中式中:M M 是高分子的分子量是高分子的分子量 MM0 0 是结构单元的分子量是结构单元的分子量 由聚合度可计算出高分子的分子量：1、2 高分子的基本概念结构单元结构单元 结构单元结构单元重复结构单元重复结构单元2 2、由两种结构单元组成的高分子由两种结构单元组成的高分子 合成尼龙合成尼龙-66-66-66-66的特征的特征:其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,因此,不能称为单体单元。但单体在形成高但单体在形成高分子的过程中要分子的过程中要失掉一些原子失掉一些原子高分子化学单个聚合物分子所含单体单元的数目。聚合物 单 体 单体单元 聚合度2n聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶，PETn例：1、2 高分子的基本概念结构单元结构单元 重复单元重复单元 单体单元；单体单元；但,重复单元链节重复单元链节 注意：注意：M Mo o为两种结构单元的平均分子量为两种结构单元的平均分子量高分子化学1、2 高分子的基本概念例1：以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根 据其用途不同可在5万至15万之间，其结构单元的分子量 为62.5，计算其聚合度。解：=50000-150000/62.5=800-2400=50000-150000/62.5=800-2400 通过计算可知，聚氯乙烯的平均聚合度应在800-2400800-2400聚氯乙烯 分子约由800-2400800-2400个氯乙烯单元组成。1、2 高分子的基本概念例2 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 2万左右，计算 及 。解：已知-O(CH-O(CH2 2)2 2O-O-结构单元分子量为6060，-OC-C-OC-C6 6H H5 5-CO-CO-结构单元分子量为132132。由 =（M +M）/2得：2000=（60+132）/2 则 =208 =/2=104高分子化学1、2 高分子的基本概念3.由无规排列的结构单元组成的高分子由无规排列的结构单元组成的高分子 均聚物均聚物 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(oligomeroligomer)：由几个或十几个单元相互键连而成；不能称为聚合物。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。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、2 高分子的基本概念说明:x,yx,y为任意值为任意值,故在分子链上结构单元的排列是任意的故在分子链上结构单元的排列是任意的:M1M2M1M1M2M1M2M2M2 在这种情况下在这种情况下,无法确定它的重复单元无法确定它的重复单元,仅仅 例如：丁苯橡胶（由单体例如：丁苯橡胶（由单体1,3-1,3-丁二烯和苯乙烯聚合而成）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结构单元单体单元结构单元单体单元1、2 高分子的基本概念1、2 高分子的基本概念HOOC-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)5COm-OCH2COn-共聚物共聚物均聚物例：感谢您的聆听！