高分子化学课件 珍藏好久了

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高分子化学,教材：,潘祖仁等主编,高分子化学,主讲：,李东立,60261112,13126676578,E-mail,：,lidongli,答疑地点：,教,E104,主要参考书目,George,Ordian,.,Principles of Polymerization.Third edition,John Wiley&Sons,Inc.1991,Robert D,Forger.,Fundamental Principles of Polymeric Materials,1993,焦书科,孙以实,.,高分子化学习题及解答,.,清华大学出版社,1990,潘祖仁,.,高分子化学,.,化学工业出版社,2007,授课计划,本学期,1,16,周，,64,学时,要求：,平时作业：,25,分,课堂考勤：,5,分,高分子试验：,10,分,期末考试：,60,分,作业,思考题：书上,3,、,4,、,5,、,6,、,8,题,计算题：,1,、,2,第一章,绪 论,本章内容,高分子的基本概念,聚合物的分类和命名,聚合反应,分子量及其分布,大分子微结构,线形、支链形和交联,聚集态和热转变,高分子材料和力学性能,高分子化学发展简史,高分子,化学,是研究高分子,化合物,合成和,化学,反应的一门科学,。,高分子也叫高分子化合物，是指分子量很高并由共价键连接的一类化合物,1.1,高分子的基本概念,高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物,这些术语一般可以通用,Macromolecules,High Polymer,Polymer,什么是高分子？,高分子化合物与一般小分子相比具有以下特点：,价键连接：德国的,Staudinger,提出的长链型分子结构,相对分子质量大：一般为,10,4,10,6,多种原子：,C H O N S,Cl,P Si F,1.1,高分子的基本概念,ACH,2,-CH-CH,2,-CH-CH,2,-CHB,主链,侧基,端基,ACH,2,-CH-CH,2,-CH-CH,2,-CHB,-,-,Cl,Cl,Cl,-,1.1,高分子的基本概念,CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,主链,端基,ACH,2,-CH-CH,2,-CH-CH,2,-CHB,CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,侧链,1.1,高分子的基本概念,结构单元组成,由一种结构单元组成,由两种结构单元组成,1.1,高分子的基本概念,1.,由一种结构单元组成的高分子,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：聚苯乙烯,聚合,缩写成,1.1,高分子的基本概念,合成聚合物的起始原料称为,单体,（,Monomer,）,在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为,结构单元,（,Structure unit,）,结构单元有时也称为,单体单元,（,Monomer unit,）,重复单元,(Repeating unit,）,链节,(Chain element,）,结构单元 单体单元 重复单元 链节,1.1,高分子的基本概念,n,表示重复单元数，也称为链节数,在此等于,聚合度,聚合度,（,Degree of polymerization,）,聚合度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,1,、只由一种单体形成的聚合物,两种聚合度,相等，都等于,n,式中,:,M,是高分子的分子量,M,0,是结构单元的分子量,由聚合度可计算出高分子的分子量：,结构单元重复单元 链节,此时,，,两种结构单元构成一个重复结构单元（链节）,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：,结构单元,重复单元 单体单元,单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子,但,重复单元链节,注意：,M,o,两种结构单元的平均分子量,x,y,为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的：,M,1,M,2,M,1,M,1,M,2,M,1,M,2,M,2,M,2,在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅,结构单元单体单元,由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为,共聚物,例如：丁苯橡胶,3.,由无规排列的结构单元组成的高分子,由一种单体聚合而成的高分子称为,均聚物,例,1,聚乙烯,单体单元,结构单元,重复单元,链节,例,2,尼龙,66,H,2,N(CH,2,),6,NH,2,HOOC-(CH,2,),4,COOH,单体单元,重复单元,结构单元,1.2,聚合物的分类和命名,1.2.1,聚合物的分类,按聚合物的来源,合成高分子,：,LDPE HDPE PP,天然高分子,有机：,棉 麻 丝 毛 革 木 竹 蛋白质 淀粉,无机：,石棉 石墨 金刚石 云母,改性高分子,根据聚合物的性能和用途分类,功能高分子,是指在高分子主链和侧枝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,塑料,橡胶,纤维,涂料,胶粘剂,功能高分子,产量最大，与国民经济、人民生活关系密切,故称为,“,三大合成材料,”,涂料,是涂布于物体表面能结成坚韧保护膜的涂装材料,胶粘剂,是指具有良好的粘合性能，可将两种相同或不相同的物体粘接在一起的连接材料,通常所说的塑料、橡胶，正是按照,T,m,和,T,g,在,室温之上或室温之下划分的,大部分纤维是晶态高聚物,T,m,应高于室温150,以上,也有非晶态高聚物 分子排列要有一定规则和取向,塑料,晶态高聚物 处于部分结晶态，,Tm,是使用的上限温度,非晶态高聚物 处于玻璃态，,Tg,是使用的上限温度,橡胶,只能是非晶态高聚物，处于高弹态,Tg,是使用的下限温度，,Tg,应低于室温70,以上,T,f,是使用的上限温度,纤维,根据高分子的主链结构分类,碳链聚合物,大分子主链完全由碳原子组成,绝大部分烯类、二烯类聚合物属于这一类,如：,PE,，,PP,，,PS,，,PVC,杂链聚合物,大分子主链中除碳原子外，还有,O,、,N,、,S,等杂原子,如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚,元素有机聚合物,大分子主链中没有碳原子，主要由,Si,、,B,、,Al,、,O,、,N,、,S,、,P,等原子组成，侧基则由有机基团组成,如：硅橡胶,按反应分为：加聚物 和 缩聚物,按参加反应的单体：均聚物（由一种单体进行聚合）,共聚物（由两种或两种以上单体进行聚合）,无规共聚物 嵌段共聚物 交替共聚物 接枝共聚物,按反应和参加反应的单体分类,无规共聚、交替共聚、接枝共聚、嵌段共聚,两种或多种单体共聚时，结构单元之间连接的序列结构更为复杂。具体可分为,无规共聚、交替共聚、接枝共聚、嵌段共聚等。,按分子链的形状分类,高分子的形状,高分子有三种基本的形状：,线形、支链形和交联形。,（,1,）线形聚合物,二官能度单体聚合的结果为线形聚合物。,缩聚反应中的二元酸、二元醇、二元胺均为二官能度单体。烯类单体中的双键、环状单体的开环，都相当于,2,个官能团。,（,2,）支链形聚合物,多官能度单体,在聚合初期一般先形成支链形聚合物。连锁聚合中,链转移反应,也会导致支链的产生，如乙烯的聚合。,按分子链的形状分类,（,3,）交联形聚合物,交联形聚合物又称,网状聚合物,或,体型聚合物,。可看成是许多线形高分子通过化学键连接而成的网状结构。,交联形聚合物可通过多官能度单体聚合而成，也可通过适当助剂是线形聚合物交联而成。,线形和支链形聚合物为热塑性聚合物，交联形聚合物为热固性聚合物。,橡胶一般为轻度交联的交联形聚合物。,按分子链的形状分类,（,4,）其它形状的聚合物,除了上述三种基本形状外，还发展了新型结构的高分子，如,星形聚合物,、,梯形聚合物,、,半梯形聚合物等。,图,14,高分子的形状,聚合物的热行为,：,热塑性树脂,PE PP PVC PS,热固性树脂 酚醛树脂,主链的化学结构,：,聚醚,-R-O-R-O-R-O-,聚酯,-R-COO-RCOO-RCOO-,聚酰胺,R,1,CONH-R,2,CONH-R,1,CONH-,聚氨酯,R,1,-OCONHR,2,NHCOO-R,1,-0-,聚脲（己二胺己二异氰酸 见后面）,聚砜（砜双酚,A,见后面）,其它分类方法,1.2,聚合物的分类和命名,1.2.2,聚合物的命名,系统命名法较严谨，但往往名称很长，使用不太方便。,IUPAC,不反对在一般场合使用习惯命名法和其他能反映聚合物特征的命名法，但在学术性较强的论文中鼓励使用系统命名法。,IUPAC,不提倡采用商品名和俗称。,高分子化合物的命名,1,命名,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,丁,二烯,苯,乙烯 丁苯橡胶,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 尼龙,66,只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数,尼龙,6,聚酰胺,数字含义,IUPAC,命名,命名程序：,确定重复单元结构,按照优先顺序确定其结构式,杂环,杂链,碳环,杂环,:,氮环,环数最多的环,有最大单环的环,杂原子数多的环,杂原子种类多的环,杂原子优先顺序高的环,其余,杂原子,:OSSeTeNPAs,Sb,BiSi,Ge,Sn,Pb,BHg,碳环,:,环数最多的环,有最大单环的环,在同类环中原子数最多的环,氢化度较小的环,其余,在其它条件相同的情况下，取代基的位标数值小的优于大的，简单的优于复杂的,IUPAC,命名,给重复单元命名，在前面加“聚”字,例子,:,聚,(2,苯基亚乙基,),Poly(1-phenylethylene),聚,(1,苯基亚乙基,),Poly(1-phenylethylene),如下述聚合物：,CHCH,2,OCHCH,2,OCHCH,2,OCHCH,2,O,F,F,F,F,它组成的重复单元可以有以下,6,种：,CH,2,OCH,F,OCHCH,2,F,OCH,2,CH,F,CH,2,CHO,F,CHOCH,2,F,CHCH,2,O,F,按上述优先顺序只能选出第一种，命名为“聚（氧,-1-,氟亚乙基）”,需要掌握的聚合物命名及分子结构,需要掌握的聚合物命名及分子结构,聚（,1,羧基亚乙基）,丙烯酸,丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸甲酯,聚丙烯酸,聚丙烯酸甲酯,聚甲基丙烯酸甲酯,丙烯酰胺,聚丙烯酰胺,醋酯乙烯酯,聚醋酯乙烯酯,乙烯醇,聚乙烯醇,乙烯基烷基醚,异丁烯,氯丁二烯,聚异丁烯,聚氯丁二烯,异戊二烯,聚异戊二烯,聚,1-(,甲氧羰基,),亚乙基,聚,1-(,甲氧羰基,)-1-,甲基亚乙基,聚,1-(,氨羰基,),亚乙基,聚,(1-,乙酰氧基亚乙基,),聚,(1-,羟基亚乙基,),聚,(1-,烷氧基亚乙基,),聚（,1,，,1-,二甲基亚乙基）,聚,(1-,氯,-1-,亚丁烯基）,聚（,1-,亚丁烯基）,聚,(1-,甲基,-1-,亚丁烯基,),丁二烯,聚丁二烯,聚乙烯基烷基醚,需要掌握的聚合物命名及分子结构,聚甲基丙烯酸甲酯,聚丙烯腈,聚醋酸乙烯酯,聚乙烯醇,聚乙烯基烷基醚,聚丁二烯,聚异戊二烯,聚氯丁二烯,PMMA,PAN,PVAc,PVA,-,PB,PIB,PCP,需要掌握的聚合物命名及分子结构,需要掌握的聚合物命名及分子结构,需要掌握的聚合物命名及分子结构,1.3,聚合反应,加聚反应,缩聚反应,加聚物,缩聚物,按单体结构和反应类型分类,addition polymerization,condensation polymerizat