高分子的基本概念

1、2021/8/21第一章第一章 高分子的基本概念高分子的基本概念2021/8/221.1 1.1 高分子化合物的基本特征高分子化合物的基本特征2021/8/23分子似“一條鏈”，由許多相同的結(jié)構(gòu)單元組成，以共價(jià)鍵的形式重復(fù)連接而成。分子量很大且具有分散性。 一、高分子的含義一、高分子的含義高分子高分子, Macromolecule聚合物聚合物 Polymer高聚物高聚物 High polymer2021/8/24長(zhǎng)徑比：103 105Polyamideimide/聚酰胺酰亞胺的立體示意圖分子似分子似“一條長(zhǎng)鏈一條長(zhǎng)鏈”由許多相同的由許多相同的結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元組成，組成，以共價(jià)鍵的形式重復(fù)連接而

2、成。以共價(jià)鍵的形式重復(fù)連接而成。2021/8/25小分子單體相互連接而成小分子單體相互連接而成n CH2 = CH(CH2 CH)n Cl(CH2 CH)n Cln CH2 = CH氯乙烯氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯苯乙烯苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯2021/8/26聚合物鏈很長(zhǎng)：多到增加或減少幾個(gè)聚合物鏈很長(zhǎng)：多到增加或減少幾個(gè)單元不會(huì)影響本體性質(zhì)（玻璃化溫度、單元不會(huì)影響本體性質(zhì)（玻璃化溫度、熱容、密度、熱脹系數(shù)、模量、拉伸強(qiáng)熱容、密度、熱脹系數(shù)、模量、拉伸強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、折光指數(shù)度、導(dǎo)熱系數(shù)、折光指數(shù).）分子量大分子量大2021/8/27HC 烷烴性質(zhì)隨鏈長(zhǎng)的變化烷烴性質(zhì)隨鏈長(zhǎng)的變化甲C乙C丙C丁C

3、戊C己C庚C辛C22C23C180C181C182C1832021/8/28l分子之間的作用力大分子之間的作用力大, ,只有液態(tài)和固態(tài)只有液態(tài)和固態(tài), ,不能汽化不能汽化l固體聚合物具有一定的力學(xué)強(qiáng)度固體聚合物具有一定的力學(xué)強(qiáng)度可用作承力材料，能抽絲，能制膜可用作承力材料，能抽絲，能制膜l高分子溶液：高分子溶液：難溶，甚至不溶，溶解過程往往要經(jīng)過溶脹階段，難溶，甚至不溶，溶解過程往往要經(jīng)過溶脹階段，溶液粘度比同濃度的小分子高得多溶液粘度比同濃度的小分子高得多2021/8/29分子量多大才算是高分子？分子量多大才算是高分子？ 其實(shí)，并無明確界限，一般其實(shí)，并無明確界限，一般 2021/8/210

4、A A 點(diǎn)是初具強(qiáng)度的最低聚合度，點(diǎn)是初具強(qiáng)度的最低聚合度，A A點(diǎn)以上點(diǎn)以上強(qiáng)度隨分子鏈迅速增加強(qiáng)度隨分子鏈迅速增加B B 點(diǎn)是臨界點(diǎn)，強(qiáng)度增加逐點(diǎn)是臨界點(diǎn)，強(qiáng)度增加逐 漸減慢漸減慢C C 點(diǎn)以后強(qiáng)度不再明顯增加點(diǎn)以后強(qiáng)度不再明顯增加 不同高分子初具強(qiáng)度的聚合度和臨不同高分子初具強(qiáng)度的聚合度和臨界點(diǎn)的聚合度不同，如界點(diǎn)的聚合度不同，如 A B尼龍尼龍 40 15040 150纖維素纖維素 60 25060 250乙烯基乙烯基 100 400100 400聚合物聚合物ACB2021/8/2112021/8/2122021/8/213二、分子結(jié)構(gòu)的多樣性二、分子結(jié)構(gòu)的多樣性2021/8/214結(jié)

5、構(gòu)：長(zhǎng)鏈、柔性、纏結(jié)、鏈段運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)鏈、柔性、纏結(jié)、鏈段運(yùn)動(dòng)2021/8/215分子結(jié)構(gòu)的多樣性分子結(jié)構(gòu)的多樣性性能的多樣性性能的多樣性不同原子組成的聚合物不同原子組成的聚合物性能不同性能不同相同分子式相同分子式-因構(gòu)造不同而性能不同因構(gòu)造不同而性能不同同一聚合物同一聚合物-因環(huán)境不同而性能不同因環(huán)境不同而性能不同 -因加工方法不同而性能不同因加工方法不同而性能不同2021/8/2161.2 1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念2021/8/217高高 分分 子子 具有具有高的相對(duì)分子量高的相對(duì)分子量，其結(jié)構(gòu)必須是由多個(gè)，其結(jié)構(gòu)必須是由多個(gè)重復(fù)單元重復(fù)單元所組成，并且這些重復(fù)單元

6、實(shí)際上或概念上是由相應(yīng)的小所組成，并且這些重復(fù)單元實(shí)際上或概念上是由相應(yīng)的小分子衍生而來。分子衍生而來。Polymer, Macromolecule根據(jù)根據(jù)IUPAC1996IUPAC1996年之建議（年之建議（ International Union of Pure and Applied Chemistry 1996, 68, 2287 23111996, 68, 2287 2311）CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClCH2CHOH聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯醇聚乙烯醇H2CCHClCH2CHOH實(shí)際上概念上CH2CCnHOCH3O水解水解2021/8/218高高 分分 子子小

7、小 分分 子子聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng)Polymerization單單 體體Monomer 能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子。元的小分子。PolyPolymermer2021/8/219鏈鏈 原原 子子Chain Atoms構(gòu)成高分子構(gòu)成高分子主鏈骨架主鏈骨架的單個(gè)原子。的單個(gè)原子。聚丙烯聚丙烯CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙二醇聚乙二醇CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO2021/8/220重復(fù)重復(fù)組成高分子分子結(jié)構(gòu)的組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小最小的單元。的單元。（重（重 復(fù)）復(fù)） 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 單單

8、元元Constitutional Repeating Unit, CRUCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCH2CHCH3()n2021/8/221單個(gè)聚合物單個(gè)聚合物分子所含單體單元的數(shù)目。分子所含單體單元的數(shù)目。聚聚 合合 度度Degree of Polymerization，DP 聚合物聚合物 單單 體體 聚合度聚合度聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，滌綸，滌綸，PETnH2CCHCln2021/8/222由一種（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。由一種（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。如：如：均均 聚聚 物物Homopolymer氯乙烯單體

9、氯乙烯單體由對(duì)苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)由對(duì)苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)生成的生成的“隱含單體隱含單體”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH“假設(shè)單體假設(shè)單體”：乙烯醇：乙烯醇CH2CHClCOCOOCH2CH2OCH2CHOH生成均聚物的聚合反應(yīng)稱生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均聚反應(yīng)均聚反應(yīng) （Homopolymerization) )。2021/8/223 由一種以上（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成由一種以上（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)。的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)。共共 聚聚 物物CopolymerHOOC-Ph-COOHHOCH2

10、CH2OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-隱含單體隱含單體HOOC-Ph-COOCH2CH2OHHOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OHHO(CH2)3OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-(OC-Ph-COOCH2CH2CH2O)m-共聚物共聚物均聚物均聚物CH2=CH2CH2=CHCH3假設(shè)假設(shè)CH2CH2-CH2CHCH3()n2021/8/224均聚物均聚物嵌段嵌段接枝接枝交交替替無無規(guī)規(guī)2021/8/2251.3 1.3 高高 分分 子子 的的 分分 類類2021/8/226來來 源源天然高分子天然高分子：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。半天然

11、高分子半天然高分子：經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。主鏈元素主鏈元素（鏈原子）（鏈原子）組成組成碳鏈高分子碳鏈高分子：主鏈（鏈原子）完全由主鏈（鏈原子）完全由C C原子組成。原子組成。雜鏈高分子雜鏈高分子：鏈原子除鏈原子除C外，還含外，還含O,N,S等雜原子。等雜原子。元素有機(jī)高分子元素有機(jī)高分子：鏈原子由鏈原子由Si,B,Al,O,N,S,P等雜原等雜原子組成。子組成。合成高分子合成高分子：由單體聚合人工合成的高分子。由單體聚合人工合成的高分子。2021/8/227CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2聚乙烯聚四氟乙烯CF2CF2CF2CF2CF2C

12、F2CF2CF2CF2CF2(A) 碳鏈高分子碳鏈高分子2021/8/228尼龍尼龍CH2OCH2CH2CH2CH2OOOOO聚甲醛聚甲醛(B) 雜鏈高分子（除雜鏈高分子（除C以外，還含以外，還含N，O，S）COCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2NHCONH2021/8/229SiOOOOOOSiSiSiSiSiCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3聚二甲基硅氧烷(C) 元素高分子（主鏈不含元素高分子（主鏈不含C）2021/8/2301.4 1.4 高高 分分 子子 的的 命命 名名2021/8/231I. I. 習(xí)習(xí) 慣慣 命命 名名 法法天然

13、高分子天然高分子一般有與其來源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專一般有與其來源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與化學(xué)性能）、用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與化學(xué)性能）、酶（化學(xué)作用）。酶（化學(xué)作用）。合成高分子合成高分子（1）由一種單體合成的高分子由一種單體合成的高分子：“聚聚”+ + 單體名稱單體名稱如如聚聚氯乙烯、氯乙烯、聚聚乙烯、乙烯、聚聚丙烯、丙烯、聚聚苯乙烯、苯乙烯、聚聚四四氟乙烯、氟乙烯、聚聚異丁烯、異丁烯、聚聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯、聚聚甲基丙烯甲基丙烯酸甲酯酸甲酯等等2021/8/232（2）由兩種單體通過縮聚反應(yīng)合成的高分子由兩種單

14、體通過縮聚反應(yīng)合成的高分子：表明或不表明：表明或不表明產(chǎn)物類型產(chǎn)物類型表明產(chǎn)物類型表明產(chǎn)物類型：“聚聚”+ + 兩單體生成的產(chǎn)物名稱兩單體生成的產(chǎn)物名稱，如，如對(duì)苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫對(duì)苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚對(duì)苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺”不表明產(chǎn)物類型不表明產(chǎn)物類型：兩單體名稱或簡(jiǎn)稱加后綴兩單體名稱或簡(jiǎn)稱加后綴“樹脂樹脂”，如如 苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“酚醛樹脂酚醛樹脂” 尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“脲醛樹脂脲醛樹脂”擴(kuò)充擴(kuò)充：聚氯乙烯樹脂樹脂、聚乙

15、烯樹脂樹脂等（成型加工原料）2021/8/233（3）由由兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物： 兩單體名稱或簡(jiǎn)稱之間兩單體名稱或簡(jiǎn)稱之間 +“-”+“+“-”+“共聚物共聚物”：如：如乙烯和醋酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫乙烯和醋酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯乙烯- -醋酸乙烯酯共聚物醋酸乙烯酯共聚物”（4） “聚聚”+ +高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)： 指的是一類的高分子，而非單種高分子，如：指的是一類的高分子，而非單種高分子，如： 聚酯聚酯： HO COCOOCH2CH2O H()n聚酰胺聚酰胺：HN(CH2)6HNHCO(CH2)4CO

16、 OHn2021/8/234聚丙烯聚丙烯 PP PolypropyleneCH2CHCH3n聚乙烯聚乙烯 PE Polyethylene聚苯乙烯聚苯乙烯 PSpolystyrenCHCH22n2021/8/235聚氯乙烯聚氯乙烯 PVC Polyvinyl ChlorideCH2HCCln聚偏二氯乙烯聚偏二氯乙烯PVDCPolyvinylidene Chloride聚四氟乙烯聚四氟乙烯 PTFE （商品名（商品名Teflon ）Polytetrafluoroethylene聚丙烯腈聚丙烯腈 PAN PolyacrylonitrileCH2CClnClCF2CF2nCCH2nCN2021/8/2

17、36聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯 PVAc Polyvinyl acetateCH2CCnHOCH3O聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯PMMAPoly (methyl methacrylate)CH2CCnCH3OOCH32021/8/237聚甲醛聚甲醛 POM Polyformaldehyde OCH2n-CH=CH-n 聚乙炔聚乙炔 PA polyacetylene 2021/8/238聚氧化乙烯聚氧化乙烯 PEO Polyethyleneoxide（聚環(huán)氧乙烷）（聚環(huán)氧乙烷）OCH2n2聚己內(nèi)酰胺聚己內(nèi)酰胺 Nylon 6 Poly( -caprolactam) or caprone COC

18、H25NHn2021/8/239LDPEHDPELLDPE聚乙烯（聚乙烯（PE)2021/8/240聚丙烯（聚丙烯（PP)2021/8/241聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC)2021/8/242聚苯乙烯聚苯乙烯2021/8/243聚四氟乙烯（塑料王）聚四氟乙烯（塑料王）2021/8/244聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）2021/8/245聚丙烯腈纖維聚丙烯腈纖維(腈綸、人造羊毛腈綸、人造羊毛)2021/8/246聚丁二烯聚丁二烯PB Polybutadiene聚異戊二烯聚異戊二烯PIP PolyisopreneCH2CHCHCH3nCH2CCHCH3nCH32021/8/

19、247聚異丁烯聚異丁烯 PIB PolyisobutyleneCH2CH3nCCH32021/8/248丁苯橡膠丁苯橡膠(SBR)順丁橡膠（順丁橡膠（BR)2021/8/249丁基橡膠（IBR）2021/8/250丁腈橡膠（丁腈橡膠（NBRNBR）乙丙橡膠乙丙橡膠(EPM和和EPDM)SBSSBS熱塑彈體熱塑彈體2021/8/251-OCH2CH2OOCPhCO-n對(duì)苯二甲酸乙二醇酯對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 PET Polyethylene terephthalate對(duì)苯二甲酸丁二醇酯對(duì)苯二甲酸丁二醇酯 PBT Polybutylene terephthalate-OCH2CH2CH2CH2OOCPhCO-n聚酯聚酯2021/8/252聚碳酸酯聚碳酸酯 PCpolycarbonaten ClCCln NaOCONaCH3CH3OOCOCH3CH32nNaCln2021/8/253聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺 Nylon 66 Polyhexamethylene adipamideNHCH26NHCOCH24COn對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺 PPTA （Kevlar ） Poly(p-phenylene-terephthalamide)CNONnCOHH聚酰胺聚酰胺2021/8/254 - -