蘇花衛(wèi)高分子化合物

1、第七單元第七單元一一 高分子概述高分子概述二二 高分子的分類和命名高分子的分類和命名三三 高分子的合成高分子的合成四四 高分子的特性高分子的特性五五 高分子溶液高分子溶液六六 常用高分子的合成和性質常用高分子的合成和性質 一一 高分子概述高分子概述聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)（1）高分子化合物組成簡單，相對分子質量大，具有）高分子化合物組成簡單，相對分子質量大，具有“多分散多分散性性”。是多分子的混合物。是多分子的混合物。 （2）高分子化合物可歸納為）高分子化合物可歸納為線型線型和和體型體型兩種結構。線型結構中兩種結構。線型結構中包括鏈型和支鏈型。包括鏈型和支鏈型。 （3

2、 3）高分子化合物由于其相對分子質量很大，有較好的）高分子化合物由于其相對分子質量很大，有較好的機械強機械強度。度。又由于其分子是由共價鍵結合而成，故有較好的又由于其分子是由共價鍵結合而成，故有較好的絕緣性絕緣性和和耐腐蝕性耐腐蝕性，由于其分子鏈很長，呈卷曲狀，故有較好的，由于其分子鏈很長，呈卷曲狀，故有較好的可塑性可塑性和和高彈性高彈性。 （4 4）高分子化合物在常溫常壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在，幾乎）高分子化合物在常溫常壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在，幾乎無揮發(fā)性，無揮發(fā)性，溶解性溶解性也很差，有時只發(fā)生也很差，有時只發(fā)生溶脹溶脹。（二）高分子化合物的特點（三）高分子的分子量（三）高分子的分子量

3、由于高分子的多分散性，所以高分子的分子量是平均分子量是平均分子量。而且由于平均方法不同，所得的平均分子量也不同。 1 數(shù)均分子量數(shù)均分子量 eg:eg:體系中分子量為體系中分子量為M M1 1，M M2 2，M M3 3，MMn n同系物的同系物的分子數(shù)為分子數(shù)為N N1 1，N N2 2，N N3 3，NNn n，則數(shù)均分子量是以，則數(shù)均分子量是以高分子的分子數(shù)為統(tǒng)計單元，可由下式計算：高分子的分子數(shù)為統(tǒng)計單元，可由下式計算： 2 2 重均分子量重均分子量 如果以高分子的重量作為統(tǒng)計單元，可以得到另如果以高分子的重量作為統(tǒng)計單元，可以得到另一種平均值，稱為重均分子量，計算一種平均值，稱為重均

4、分子量，計算 3 Z3 Z均分子量均分子量 M MZ Z以以 為統(tǒng)計單元為統(tǒng)計單元用粘度法測得的分子量是用粘度法測得的分子量是粘均分子量。粘均分子量。4 4 粘均分子量粘均分子量 M MV V 對于一種高分子，幾種平均分子量有如下的關系：對于一種高分子，幾種平均分子量有如下的關系： 1 1、 Z Z均分子量最大，重均分子量其次，數(shù)均分均分子量最大，重均分子量其次，數(shù)均分子量最小。子量最小。只有當高分子是均一的情況下，這三種平均分子量相等。數(shù)均分子量與重均分子量或數(shù)均分子量與Z均分子量相差越大，表示高分子的分子越不整齊。 一般情況下，重均分子量來表征高聚物比一般情況下，重均分子量來表征高聚物比用

5、數(shù)均分子量更恰當。用數(shù)均分子量更恰當。 2 2、 只有當只有當 =1 =1時，粘均分子量才與重均分子時，粘均分子量才與重均分子量相等，而當量相等，而當0 10 1時，則有如下關系，即時，則有如下關系，即MnMvMwMnMvMw。 eg eg：設一種高聚物有：設一種高聚物有300300個大分子，其中個大分子，其中100100個的個的分子量為分子量為10104 4，另外，另外100100個的分子量為個的分子量為10105 5，另外，另外100100個的分子量為個的分子量為10106 6，計算各種平均分子量如下：，計算各種平均分子量如下： eg eg：設一種高聚物有：設一種高聚物有300300個大分

6、子，其中個大分子，其中100100個的分子量個的分子量為為10104 4，另外，另外100100個的分子量為個的分子量為10105 5，另外，另外100100個的分子量個的分子量為為10106 6，計算各種平均分子量如下：，計算各種平均分子量如下：（四）高分子的基本結構（四）高分子的基本結構1 1 高分子的幾何形狀高分子的幾何形狀（1 1）線型結構高分子物質）線型結構高分子物質 分子中有獨立的大分子存在，分子鏈中以單分子中有獨立的大分子存在，分子鏈中以單鍵相連的相鄰兩鏈節(jié)之間還可以保持一定的鍵角鍵相連的相鄰兩鏈節(jié)之間還可以保持一定的鍵角而旋轉，因此，一個分子鏈在無外力作用時會有而旋轉，因此，一

7、個分子鏈在無外力作用時會有眾多的分子空間形態(tài)，絕大部分為眾多的分子空間形態(tài)，絕大部分為卷曲狀卷曲狀。高分。高分子鏈這種強烈卷曲的傾向稱為（分子）鏈的子鏈這種強烈卷曲的傾向稱為（分子）鏈的柔順柔順性性，它對高聚物的彈性和塑性等有重要影響。，它對高聚物的彈性和塑性等有重要影響。（2 2）體形結構的高聚物）體形結構的高聚物 分子中無獨立的大分子存在，因此只有分子中無獨立的大分子存在，因此只有交聚度交聚度的概念。的概念。 C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11鍵角固定的高鍵角固定的高分子鏈節(jié)的旋分子鏈節(jié)的旋轉示意圖轉示意圖（1 1）線型結構高分子物質）線型結構高分子物質 2 2 高分子的聚集

8、狀態(tài)高分子的聚集狀態(tài)從結晶狀態(tài)來看，線型結構的從結晶狀態(tài)來看，線型結構的高聚物分為高聚物分為晶態(tài)高聚物晶態(tài)高聚物和和非晶非晶態(tài)高聚物態(tài)高聚物，或者兩者共存。，或者兩者共存。高聚物中結晶性區(qū)域稱為結晶區(qū)，高聚物中結晶性區(qū)域稱為結晶區(qū)，非結晶區(qū)域稱非結晶區(qū)，結晶的非結晶區(qū)域稱非結晶區(qū)，結晶的多少稱多少稱結晶度結晶度（高聚物含晶體結（高聚物含晶體結構的質量百分數(shù)）構的質量百分數(shù)）。 體型結構的高聚物，由于分子鏈體型結構的高聚物，由于分子鏈間有大量的交聯(lián)，分子鏈不可能間有大量的交聯(lián)，分子鏈不可能產生有序排列，因而都是非晶態(tài)產生有序排列，因而都是非晶態(tài)的。的。 3 3 線型非晶態(tài)高聚物的物理形態(tài)線型非晶

9、態(tài)高聚物的物理形態(tài) 玻璃態(tài)玻璃態(tài) 分子鏈節(jié)或整個分子鏈無法產生運動無法產生運動，高聚物呈現(xiàn)如玻璃體狀的固態(tài)高聚物呈現(xiàn)如玻璃體狀的固態(tài)。例如常溫下的塑常溫下的塑料。料。 高彈態(tài)高彈態(tài) 鏈節(jié)可以較自由地旋轉，但整個分子鏈較自由地旋轉，但整個分子鏈不能移動不能移動。例如常溫下的橡膠。高彈態(tài)是高聚物所獨有的罕見的一種物理形態(tài)，能產生很大形變，除去外力后能可逆恢復原狀。常溫下的橡膠。 粘流態(tài)粘流態(tài) 高聚物分子鏈節(jié)可以自由地旋轉自由地旋轉，整個整個分子鏈也能自由移動分子鏈也能自由移動，從而成為能流動的粘液能流動的粘液，比液態(tài)低分子化合物的粘度要大得多，又稱為塑又稱為塑性態(tài)性態(tài)。例如膠粘劑或涂料。 玻璃化溫

10、度：由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉變的溫度，用玻璃化溫度：由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉變的溫度，用T Tg g表示。表示。粘流化溫度：由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉變的溫度，用粘流化溫度：由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉變的溫度，用T Tf f表示。表示。 塑料與纖維塑料與纖維: : 要求要求T Tg g 高，高， T Tf f 低（較耐熱，加低（較耐熱，加工成型溫度不高）工成型溫度不高） 橡膠：橡膠：要求要求T Tg g 低，低， T Tf f 高（耐寒又耐熱）高（耐寒又耐熱） 一些非晶態(tài)高聚物的一些非晶態(tài)高聚物的T Tg g和和T Tf f值：值： 聚氯乙烯聚氯乙烯 T Tg g =81 =81 T Tf f =175=175 聚苯乙烯

11、聚苯乙烯 T Tg g =100 =100 T Tf f =135 =135 聚丁二烯聚丁二烯( (順丁橡膠順丁橡膠) ) T Tg g =-108 =-108 T Tf f 天然橡膠天然橡膠 T Tg g =-73 =-73 T Tf f =122=122（一）高分子的分類（一）高分子的分類 1 1 按高分子主鏈結構可分為：按高分子主鏈結構可分為： （1 1）碳鏈高分子）碳鏈高分子：主鏈完全由碳原子組成；：主鏈完全由碳原子組成； （2 2）雜鏈高分子：主鏈除碳原子外，還含氧、氮、）雜鏈高分子：主鏈除碳原子外，還含氧、氮、硫等雜原子；硫等雜原子； 二二 高分子的分類和命名高分子的分類和命名CH

12、2 CH2nC (CH2)4 C NH (CH2)6 NHOOn （3 3）元素有機高分子）元素有機高分子( (主鏈上沒有碳原子主鏈上沒有碳原子) )，例如，例如硅橡膠硅橡膠 （4 4）無機高分子）無機高分子( (完全沒有碳原子完全沒有碳原子) )，例如聚二硫，例如聚二硫化硅和聚氟磷氮等化硅和聚氟磷氮等。硅橡膠（聚二甲基硅氧烷） 2 2 按用途可分為：按用途可分為： 塑料、橡膠塑料、橡膠( (彈性體彈性體) )、纖維三大類。、纖維三大類。PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PS（聚苯乙烯）BR（丁二烯橡膠）、IR（異戊二烯橡膠）PETP、PAN（聚丙烯腈）、PA-66（聚酰胺）

13、 3 3 按來源可分為：按來源可分為： (1)(1)天然高分子；天然高分子； (2)(2)合成高分子；合成高分子； (3)(3)生化高分子。生化高分子。來自自然界，以及改性產物。來自自然界，以及改性產物。淀粉、纖維素、棉、麻、絲、淀粉、纖維素、棉、麻、絲、毛都是天然高分子，人體中的毛都是天然高分子，人體中的蛋白質、糖類、核酸等也是天蛋白質、糖類、核酸等也是天然高分子然高分子。 聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺聚丙烯腈、聚酰胺（尼龍）等（尼龍）等 由生物化學方法得到。由生物化學方法得到。如由如由黃原單胞桿菌屬細黃原單胞桿菌屬細菌發(fā)酵而來的黃原膠。菌發(fā)酵而來的黃原膠。 4 4

14、按分子的形狀可分為：按分子的形狀可分為： 線型高分子、支化高分子和交聯(lián)線型高分子、支化高分子和交聯(lián)( (或稱網狀或稱網狀) )高分子。高分子。 說明說明 a a 線型長鏈狀不帶支鏈的高分子通常是線型長鏈狀不帶支鏈的高分子通常是可溶可熔可溶可熔的；的； b b 帶支鏈的線型高分子也是帶支鏈的線型高分子也是可溶可熔可溶可熔的，而且由的，而且由于它的支鏈結構，使它的于它的支鏈結構，使它的密度減小，結晶能力降密度減小，結晶能力降低低，比線型長鏈狀不帶支鏈的高分子易溶易熔比線型長鏈狀不帶支鏈的高分子易溶易熔；。 c c 體型網狀的是體型網狀的是不溶不熔不溶不熔的，耐熱性高和剛性好的，耐熱性高和剛性好的特

15、點。的特點。線型高分子可呈蜷曲、彎折或呈螺旋線型高分子可呈蜷曲、彎折或呈螺旋狀，加熱可熔化，也可溶于有機溶劑，狀，加熱可熔化，也可溶于有機溶劑，易于結晶，合成纖維和大多數(shù)塑料都易于結晶，合成纖維和大多數(shù)塑料都是線型高分子是線型高分子。 5 5 按單體組成可分為：按單體組成可分為： (1)(1)均聚物均聚物(homopolymer)(homopolymer) 一種單體一種單體加聚反應而成 (2) (2)共聚物共聚物(copolymer)(copolymer) 兩種或兩種以上單體兩種以上單體發(fā)生共聚反應而成；性質一般比均聚物好。如ABSABS樹脂樹脂（丙烯腈（A）、丁二烯（B）/苯乙烯（S）共聚而

16、得），比單個單體形成的均聚物性能優(yōu)異。 (3) (3)高分子共混物高分子共混物(plymer alloy(plymer alloy，又稱高分子合金，又稱高分子合金) ) 一類表現(xiàn)均一、含有兩種或兩種以上不同結構的多組分聚合物體系的材料。通過共混可提高高分子材料的物理力學性能、加工性能，降低成本，擴大使用范圍。 （二）高分子的命名（二）高分子的命名 1 1 生化高分子的命名生化高分子的命名：主要按：主要按來源來源命名。命名。 eg:eg:黃原膠（或叫黃胞膠）黃原膠（或叫黃胞膠）( (淀粉經黃原單胞桿菌淀粉經黃原單胞桿菌屬細菌發(fā)酵而來的膠）。屬細菌發(fā)酵而來的膠）。 2 2 天然高分子的命名天然高分

17、子的命名：主要按：主要按來源來源命名。命名。 eg:eg:藻膠（海洋低等植物褐藻來的膠）、田菁膠藻膠（海洋低等植物褐藻來的膠）、田菁膠（豆科植物田菁種子胚乳來的膠）等。（豆科植物田菁種子胚乳來的膠）等。 3 3 合成高分子的命名合成高分子的命名：按：按合成的基本反應和原料合成的基本反應和原料命命名。名。 （1 1）若為）若為均加聚物均加聚物，則在合成單體前面加一，則在合成單體前面加一“聚聚”字。字。 eg：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺等。 （2 2）若為）若為共加聚物共加聚物，則在合成單體的后面加，則在合成單體的后面加 “共共聚物聚物”等字。等字。 eg：乙烯與苯乙烯共聚物、辛基苯乙

18、烯與苯乙烯磺酸鈉共聚物等。 （3 3）若為）若為均縮聚物均縮聚物，則同均加聚物，在合成單體，則同均加聚物，在合成單體前面加一前面加一“聚聚”字。字。 （4 4）若為）若為共縮聚物共縮聚物，則在合成單體后面加，則在合成單體后面加“樹脂樹脂”兩字或直接在單體后面加縮聚物等。兩字或直接在單體后面加縮聚物等。 有些高分子還有簡單的代號（常用英文名稱最前有些高分子還有簡單的代號（常用英文名稱最前面的字母）。面的字母）。 高分子還有習慣的商品名稱（高分子還有習慣的商品名稱（聚酰胺叫尼龍、聚聚酰胺叫尼龍、聚丙烯腈叫腈綸、聚甲基丙烯酸甲酯叫有機玻璃丙烯腈叫腈綸、聚甲基丙烯酸甲酯叫有機玻璃等）。等）。 我國習慣以我國習慣以“綸綸”作為作為合成纖維合成纖維商品商品名的后綴名的后綴，如滌綸、氯綸、腈綸、錦綸、丙綸等。如滌綸、氯綸、腈綸、錦綸、丙綸等。聚合物聚合物 單體單體 名稱名稱 商品名稱商品名稱 符號符號 名稱名稱 結構式結構式 聚氯乙烯聚氯乙烯 氯綸氯綸 PVC PVC 氯乙烯氯乙烯 聚丙烯聚丙烯 丙綸丙綸 PPPP丙烯丙烯 聚丙烯腈聚丙烯腈 腈綸腈綸 PANPAN丙烯腈丙烯腈 聚己內酰胺聚己內酰胺 錦綸錦綸6 6 （或尼龍（或尼龍-6-6） PA6PA6己內酰胺己內酰胺 聚己二酰己二聚己二酰己