高分子化學(xué)第一章-2014

1、第一章第一章 緒論緒論 發(fā)展簡史（簡） 參考用書 基本概念 分類和命名 聚合反應(yīng)分類 分子量及其分布 大分子結(jié)構(gòu)什么是高分子化學(xué)？ 高分子化學(xué)是研究高分子化學(xué)是研究鏈狀或交鏈狀大分子鏈狀或交鏈狀大分子（高分（高分子）的合成、化學(xué)反應(yīng)、物理化學(xué)、加工成型、子）的合成、化學(xué)反應(yīng)、物理化學(xué)、加工成型、應(yīng)用等方面的一門（新興的）綜合性學(xué)科。應(yīng)用等方面的一門（新興的）綜合性學(xué)科。 研究對象：高分子研究對象：高分子 高分子一般指分子量在高分子一般指分子量在1000010000以上的化合以上的化合物，絕大部分為聚合物，既具有很多重復(fù)單元。物，絕大部分為聚合物，既具有很多重復(fù)單元。棉、麻、絲、木材、淀粉等都是

2、天然高分子化棉、麻、絲、木材、淀粉等都是天然高分子化合物，從某種意義上來說，甚至連人本身也是合物，從某種意義上來說，甚至連人本身也是一個(gè)復(fù)雜的高分子體系。一個(gè)復(fù)雜的高分子體系。高分子化學(xué)有什么用?化學(xué)合成的高分子在我們身邊無處不在!輪胎的主要成分輪胎的主要成分: :丁苯橡膠丁苯橡膠粘合劑粘合劑: :聚乙酸乙烯酯聚乙酸乙烯酯合成纖維合成纖維: :滌綸滌綸, ,維尼綸維尼綸, ,晴綸晴綸泡沫塑料泡沫塑料: :聚氨酯聚氨酯高分子化學(xué)的發(fā)展歷程19世紀(jì)30年代，著名的瑞典化學(xué)大師貝采里烏斯(J.J.Berzelius,17791848)首先使用了“聚合的”一詞來表示某些化合物結(jié)構(gòu)聚合的!J.J.Ber

3、zelius 初級階段：19世紀(jì)天然高分子化學(xué)改性的認(rèn)識和實(shí)踐主要成果：1.天然橡膠的改性：硫化橡膠2.纖維素的改性：火藥棉（硝化）賽璐珞Goodyearpolymercenter-UA塑料的歷史1846年，攝影師亞歷山大帕克斯-天然材料改性紐約的印刷工約翰韋斯利海亞特在1868年改進(jìn)了制造工序，并且給了“帕克辛”一個(gè)新名稱“賽璐珞Celluloid”（假象牙譯注）。膠棉樟腦CCCCCOHHHOHHOHCH2OHHOOCCCOCCHCH2OHHHOHHOHH可彎曲的硬材料“帕克辛”使塑料從化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的珍品一躍而成為公眾關(guān)注的對象，是塑料被引入臺球室這一戲劇性事件引發(fā)的。以前的臺球是用象牙做的

4、，象牙只能來源于死了的大象，數(shù)量自然非常有限。19世紀(jì)60年代初，有人懸賞1萬美元征求臺球的最好代用品。1869年，美國的海亞特利用“賽璐璐”制出了廉價(jià)臺球，從而贏得了這筆獎(jiǎng)金。7塑料的歷史于1872年建廠生產(chǎn)，雖然從發(fā)現(xiàn)至今已有一百余年，但目前仍在廣泛使用。樟腦筆桿麻將乒乓球玩具眼鏡8 穩(wěn)步發(fā)展：19世紀(jì)末20世紀(jì)30年代合成高分子化學(xué)的建立主要成果：1.合成橡膠,如丁鈉橡膠2.最早的合成塑料-酚醛塑料 參觀Dynea Erkner 酚醛百年工廠2009合成塑料-低分子量的化合物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)制得的高分子量的樹脂狀物質(zhì)。熱固性酚醛樹脂（俗名電木），代替蟲膠1907年建立了第一個(gè)酚醛樹脂廠100

5、周年慶-樹脂所殷宜初總工參加塑料的歷史 苯酚甲醛第一個(gè)合成樹脂O HH2CH2CO HH2CO HCH2C H2OH2CCH2進(jìn)入合成高分子時(shí)期10塑料的歷史比利時(shí)出生而在美國工作的比利時(shí)出生而在美國工作的貝克蘭德貝克蘭德年被選為美國化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)長年月日的時(shí)代周刊稱為“塑料之父”11發(fā)明了照相紙，這種相紙可以在燈光下而不是必須在陽光下才能顯影。年，貝克蘭辭職創(chuàng)辦了化學(xué)公司，后來經(jīng)過兩次談判，攝影器材商柯達(dá)以萬美元（相當(dāng)于現(xiàn)在萬美元）的天價(jià)買斷了照相紙的專利權(quán)。1931年，第一個(gè)熱塑性樹脂聚氯乙稀樹脂的工業(yè)生產(chǎn)。合成高分子工業(yè)發(fā)展迅速PS、PVAc、PMMA等陸續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)塑料的歷史CH2CHCH

6、2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CH.CH2CHClClClClClClCl此后12塑料無處不在，人間奇跡，人們已經(jīng)離不開。塑料的現(xiàn)在很多方面成功取代金屬、玻璃和木料輕質(zhì)高強(qiáng)價(jià)廉集多個(gè)大類多個(gè)品種13塑料的現(xiàn)在通訊任何一個(gè)電話和手機(jī)的外殼任何一根電線、網(wǎng)線和電話線也都披著塑料外衣短距離通信方面：塑料光纖代替玻璃光纖成本低廉且柔軟的塑料芯片取代這些電器內(nèi)部的硅材料很難想象：如果沒有塑料，怎么可能有電視電腦和互聯(lián)網(wǎng)的普及14高分子化學(xué)體系的奠基人高分子化學(xué)體系的奠基人施陶丁格施陶丁格 The Nobel Prize in Chemistry 1953forhisdiscoveriesin

7、thefieldofmacromolecularchemistryHermann Staudinger施陶丁格Germany University of FreiburgBreisgau, Germany1932年發(fā)表了年發(fā)表了高分子有機(jī)化合物高分子有機(jī)化合物維蘭德卡勒爾馬克.等等邁耶尼格利我站在這里，別無選擇!Yeah,myhypothesisisacceptable!1928年，馬克和邁耶公開承認(rèn)了自己的年，馬克和邁耶公開承認(rèn)了自己的錯(cuò)誤錯(cuò)誤,接受了大分子理論接受了大分子理論,成為科學(xué)界一成為科學(xué)界一大美談大美談.Wearesorry! 人造心臟人造心臟人工腎臟人工腎臟人工膝關(guān)節(jié)人工膝關(guān)節(jié)

8、人工心臟瓣膜人工心臟瓣膜1對重要的通用有機(jī)高分子材料繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)和推廣，對重要的通用有機(jī)高分子材料繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)和推廣，使他們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。如新型導(dǎo)電使他們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。如新型導(dǎo)電和電磁屏蔽材料。和電磁屏蔽材料。2 與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也與人類自身密切相關(guān)、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強(qiáng)，并且取得了一定的進(jìn)展，如仿生高分子材料、在不斷加強(qiáng)，并且取得了一定的進(jìn)展，如仿生高分子材料、高分子智能材料等。高分子智能材料等。有機(jī)高分子材料的發(fā)展趨勢有機(jī)高分子材料的發(fā)展趨勢1.Macromolecularchemistrystauding

9、er（1953.12.11）2.ConsequencesanddevelopmentofaninventionZiegler（1963.12.12）3.FromthestereospecificpolymerizationtotheasymmetricautocatalyticsynthesisofmacromoleculesNatta（1963.12.12）4.SPATIALCONFIGURATIONOFMACROMOLECULARCHAINSFlory（1974.12.11）5.SOFTMATTERGennes（1991.12.9）6.semiconductingandmetallicpo

10、lymers：thefourthgenerationofpolymericmaterialsHeeger(2000.12.8)7.syntheticmetals:anovelrolefororganicpolymersMacDiarmid(2000.12.8)8.thediscoveryofpolycetylenefilm:thedawningofaneraofconductingpolymersShirakawa（2000.12.8）迄今為止的高分子方向的諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)咂駷橹沟母叻肿臃较虻闹Z貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)逪. Staudinger（ 1922年）德國的德國的K. Ziegler和意大利的和意

11、大利的J. Natta（1955年）20世紀(jì)70年代中期，美國科學(xué)家美國科學(xué)家Heeger, MacDiarmid和日本白川英樹和日本白川英樹 我國我國的高分子材料的研究起步于20世紀(jì)50年代初，通過高分子化學(xué)、高分子物理、高分子成型加工和高分子反應(yīng)工程等學(xué)科和產(chǎn)業(yè)部門的合作，已經(jīng)開發(fā)出了一批高分子材料及生產(chǎn)技術(shù)。目前，我國塑料合成樹脂產(chǎn)量居世界第四位，塑料機(jī)械是最大生產(chǎn)國，塑料制塑料制品總產(chǎn)量突破品總產(chǎn)量突破2000萬噸居世界第二位萬噸居世界第二位，我國已步入世界塑料大國的行列。我國塑料制品業(yè)是近幾年發(fā)展速度較快的行業(yè)之一，增長速度一直保持在增長速度一直保持在10以上以上，塑料合成樹脂與添加

12、劑、塑料加工機(jī)械與模具、塑料加工與應(yīng)用等三大支柱行業(yè)都呈現(xiàn)大幅度增長。王佛松（應(yīng)化所）王佛松（應(yīng)化所） 周其鳳（吉林大學(xué)）沈家璁（吉林大學(xué)、浙周其鳳（吉林大學(xué)）沈家璁（吉林大學(xué)、浙江大學(xué)雙聘）張希（清華大學(xué)）江大學(xué)雙聘）張希（清華大學(xué)） 徐僖（四川大學(xué)）沈之荃（浙徐僖（四川大學(xué)）沈之荃（浙江大學(xué)）程镕時(shí)（南京大學(xué)）楊玉良（復(fù)旦大學(xué)）江明（復(fù)旦江大學(xué)）程镕時(shí)（南京大學(xué)）楊玉良（復(fù)旦大學(xué)）江明（復(fù)旦大學(xué)）顏德岳（上海交大）卓仁禧（武漢大學(xué)）曹墉（華南理大學(xué)）顏德岳（上海交大）卓仁禧（武漢大學(xué)）曹墉（華南理工）林尚安（中山大學(xué)）吳奇（香港科技大學(xué)）工）林尚安（中山大學(xué)）吳奇（香港科技大學(xué)）高分子領(lǐng)域

13、高分子領(lǐng)域973首席科學(xué)家：首席科學(xué)家：曹墉（華南理工）楊玉良（復(fù)旦大學(xué)）顧忠偉（四川大學(xué)）韓曹墉（華南理工）楊玉良（復(fù)旦大學(xué)）顧忠偉（四川大學(xué)）韓志超（北化所）志超（北化所）高分子領(lǐng)域著名期刊美國化學(xué)會(huì)高分子領(lǐng)域著名期刊美國化學(xué)會(huì)Macromolecules的顧問編委的顧問編委（國內(nèi)教授）（國內(nèi)教授）江明（復(fù)旦大學(xué)）韓志超（北化所）潘才元（中科大）江明（復(fù)旦大學(xué)）韓志超（北化所）潘才元（中科大）高分子中國院士（按地域從北向南）：高分子化學(xué)高分子化學(xué)- 高分子化工和有關(guān)專業(yè)高分子化工和有關(guān)專業(yè) 必修必修 專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課 研究研究高分子化合物高分子化合物合成和反應(yīng)合成和反應(yīng)的一門學(xué)科的一門

14、學(xué)科高分子化學(xué)的內(nèi)容高分子化學(xué)的內(nèi)容：重點(diǎn)重點(diǎn)聚合反應(yīng)原理聚合反應(yīng)原理但不能忽視與但不能忽視與 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 性能性能 應(yīng)用應(yīng)用 等方面的聯(lián)系。等方面的聯(lián)系。章節(jié)順序章節(jié)順序：以化學(xué)的觀點(diǎn)，按照以化學(xué)的觀點(diǎn)，按照聚合機(jī)理和方法聚合機(jī)理和方法的共同規(guī)律，的共同規(guī)律， 在在緒論緒論之后，依次論述之后，依次論述v 逐步聚合逐步聚合v 自由基聚合自由基聚合v 自由基共聚自由基共聚v 聚合方法聚合方法v 離子聚合離子聚合v 配位聚合配位聚合v聚合物的化學(xué)反應(yīng)聚合物的化學(xué)反應(yīng) 。各種聚合反應(yīng)的各種聚合反應(yīng)的機(jī)理和動(dòng)力學(xué)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)互有差異，互有差異，總目標(biāo)總目標(biāo)：解決：解決 聚合速率聚合速率 平均聚合度平均聚

15、合度 聚合物微觀結(jié)構(gòu)聚合物微觀結(jié)構(gòu) 共聚物組成共聚物組成等等 的影響因素和控制問題的影響因素和控制問題 天然橡膠的歷史天然橡膠的歷史 1492年？年？ 遠(yuǎn)在哥侖布發(fā)現(xiàn)美洲大陸以前，中美洲和南美洲的當(dāng)?shù)鼐用褚验_始利用。1736年年法國才在世界上首次報(bào)道有關(guān)橡膠的產(chǎn)地、采集膠乳的方法和橡膠在南美洲當(dāng)?shù)氐睦们闆r，使歐洲人開始認(rèn)識天然橡膠，并進(jìn)一步研究其利用價(jià)值。 天然橡膠發(fā)現(xiàn)很早，考古發(fā)掘表明，遠(yuǎn)在天然橡膠發(fā)現(xiàn)很早，考古發(fā)掘表明，遠(yuǎn)在11世紀(jì)，南美洲人民就已世紀(jì)，南美洲人民就已使用橡膠球做游戲和祭品。使用橡膠球做游戲和祭品。1493年，年，意大利意大利航海家哥倫布第二次航航海家哥倫布第二次航行探險(xiǎn)

16、到美洲時(shí)，看到印第安人手拿一種黑色的球在玩，球落在地上行探險(xiǎn)到美洲時(shí)，看到印第安人手拿一種黑色的球在玩，球落在地上彈的很高，它是由從樹中取出的乳汁制成的。此后，彈的很高，它是由從樹中取出的乳汁制成的。此后，西班牙和葡萄牙西班牙和葡萄牙在征服黑西哥和南美洲的過程中，將橡膠知識陸續(xù)帶到了歐洲。在征服黑西哥和南美洲的過程中，將橡膠知識陸續(xù)帶到了歐洲。 進(jìn)入進(jìn)入18世紀(jì)，法國連續(xù)派遣科學(xué)考察隊(duì)奔赴南美洲。世紀(jì)，法國連續(xù)派遣科學(xué)考察隊(duì)奔赴南美洲。1736年法國年法國科學(xué)家科學(xué)家康達(dá)明康達(dá)明(Charles de Condamine)參加了南美洲科學(xué)考察參加了南美洲科學(xué)考察隊(duì)，從秘魯將一些橡膠制品及記載橡

17、膠樹的有關(guān)資料帶回法國，出隊(duì)，從秘魯將一些橡膠制品及記載橡膠樹的有關(guān)資料帶回法國，出版了版了南美洲內(nèi)地旅行紀(jì)略南美洲內(nèi)地旅行紀(jì)略。該書詳述了橡膠樹的產(chǎn)地、當(dāng)?shù)鼐印Ｔ摃斒隽讼鹉z樹的產(chǎn)地、當(dāng)?shù)鼐用癫杉z乳的方法和利用橡膠制成壺和鞋的過程，引起了人們的重民采集膠乳的方法和利用橡膠制成壺和鞋的過程，引起了人們的重視。視。 1768年年 法國人麥加(P. J. Macquer)發(fā)現(xiàn)可用溶劑軟化橡膠，制成醫(yī)療用品和軟管。1828年英國人馬琴托士(C. Mackintosh)用膠乳制成防雨布，但制品熱天發(fā)粘，冷天變脆，質(zhì)量很差。 1819年年 蘇格蘭化學(xué)家馬金托希發(fā)現(xiàn)橡膠能被煤焦油溶解，此后人們開始把橡膠

18、用煤焦油、松節(jié)油等溶解，制造防水布。從此，世界上第一個(gè)橡膠工廠于1820年在英國格拉斯哥(GLASGOW)建立。天然橡膠的工業(yè)研究和應(yīng)用始于天然橡膠的工業(yè)研究和應(yīng)用始于19世紀(jì)初：世紀(jì)初：1826年年 漢考克(Hancock)發(fā)明了用機(jī)械使天然橡膠獲得塑性的方法，使橡膠便于加工。1839年年 美國人固特異（ Charles Goodyear）發(fā)現(xiàn)了在橡膠中加入硫黃和堿式碳酸鉛，經(jīng)加熱后制出的橡膠制品遇熱或在陽光下曝曬時(shí)，才不再像以往那樣易于變軟和發(fā)粘，而且能保持良好的彈性，從而發(fā)明了橡橡膠硫化膠硫化，至此天然橡膠才真正被確認(rèn)其特殊的使用價(jià)值，成為一種其重要的工業(yè)原料。 1888年年 英國人鄧錄

19、普（J.B.Dunlop）發(fā)明了充氣輪胎，促使汽車輪胎工業(yè)飛躍地發(fā)展，因而導(dǎo)致耗膠量急劇上升。1876年年 英國人威克姆（H.Wickham）從巴西亞馬遜河口采集橡膠種子，運(yùn)回英國皇家植物園英國皇家植物園播種，并在錫蘭(現(xiàn)在的斯里蘭卡)、印度尼西亞、新加坡試種，均取得成功。此即為巴西橡膠樹在遠(yuǎn)東落戶的開端。 從此，栽培橡膠業(yè)發(fā)展非常迅速。1997年世界天然橡膠產(chǎn)量已高達(dá)624.7萬噸，2007年 968萬噸 （當(dāng)時(shí)合成橡膠產(chǎn)量為1332萬噸 ），印尼是天然橡膠大規(guī)模商業(yè)種植的起源地，印尼是天然橡膠大規(guī)模商業(yè)種植的起源地，1902年就已經(jīng)開始了年就已經(jīng)開始了商業(yè)栽培。商業(yè)栽培。1910年，植膠種

20、植面積達(dá)到了年，植膠種植面積達(dá)到了11.1萬公頃。二戰(zhàn)前萬公頃。二戰(zhàn)前夕，年膠產(chǎn)量已達(dá)夕，年膠產(chǎn)量已達(dá)82萬噸，成為世界頭號產(chǎn)膠國。萬噸，成為世界頭號產(chǎn)膠國。 新中國成立后新中國成立后 中國農(nóng)墾科技工作者通過科學(xué)實(shí)踐，打中國農(nóng)墾科技工作者通過科學(xué)實(shí)踐，打破了國外近百年來所謂破了國外近百年來所謂15。以北是巴西橡膠樹種植。以北是巴西橡膠樹種植“禁區(qū)禁區(qū)”的定論，成功地在北緯的定論，成功地在北緯18o以北至北緯以北至北緯24o的廣大地區(qū)種植的廣大地區(qū)種植巴西橡膠樹，并獲得較高的產(chǎn)量。巴西橡膠樹，并獲得較高的產(chǎn)量。1996年天然膠產(chǎn)量已達(dá)年天然膠產(chǎn)量已達(dá)到到42萬噸，成為世界第五大天然膠生產(chǎn)國。萬噸

21、，成為世界第五大天然膠生產(chǎn)國。 1904年，云南省德宏傣族景頗族自治州的土司年，云南省德宏傣族景頗族自治州的土司刀印生刀印生由日本返國，途經(jīng)新由日本返國，途經(jīng)新加坡加坡(馬來西亞的一個(gè)州，馬來西亞的一個(gè)州，1965年年8月月9日獨(dú)立日獨(dú)立)時(shí)，購買膠苗時(shí)，購買膠苗8000多株，帶多株，帶回國種植于北緯回國種植于北緯24度度50分、海拔分、海拔960米的云南省盈江縣新城鳳凰山東南坡，米的云南省盈江縣新城鳳凰山東南坡，從此開始了中國的橡膠種植歷史。從此開始了中國的橡膠種植歷史。 由于天然橡膠具有上述一系列物理化學(xué)特性，尤其是其優(yōu)良的回彈性、絕緣性、隔水性及可塑性等特性，并且，經(jīng)過適當(dāng)處理后還具有耐

22、油、耐酸、耐堿、耐熱、耐寒、耐壓、耐磨等寶貴性質(zhì)，所以，具有廣泛用途。橡膠主要用途橡膠主要用途日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松緊帶雨鞋、暖水袋、松緊帶；醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)所用的外科醫(yī)生手套、輸血管外科醫(yī)生手套、輸血管；交通運(yùn)輸上使用的各種輪胎各種輪胎；工業(yè)上使用的傳送帶、運(yùn)輸帶、耐酸和耐堿手套傳送帶、運(yùn)輸帶、耐酸和耐堿手套；農(nóng)業(yè)上使用的排灌排灌膠管膠管、氨水袋氨水袋；氣象測量用的探空氣球；科學(xué)試驗(yàn)用的密封、防震設(shè)備；國防上使用的飛機(jī)、坦克、大炮、防毒面具；甚至連火箭、人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船等高精尖科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品都離不開天然橡膠。目前，世界上部分或完全用天然橡膠制品已達(dá)7萬種萬種以上。 例如：例如：（幾

23、種橡膠制品）（幾種橡膠制品） Goodyear不像眾多其他知名企業(yè)一樣，以企業(yè)的創(chuàng)始人命名，而是為了紀(jì)以企業(yè)的創(chuàng)始人命名，而是為了紀(jì)念橡膠硫化技術(shù)的發(fā)明者念橡膠硫化技術(shù)的發(fā)明者Charles Goodyear。所謂的硫化技術(shù)，簡言之就是讓原先遇熱易溶化，遇冷易硬化的橡膠具有較好的耐熱耐寒和伸縮性。Goodyear是世界上僅次于米其林和普利司通的第三大輪胎制造商第三大輪胎制造商。（固特異的總部在美國，米其林的總部在法國，普利司通的總部在日本。）Goodyear贊助F1的時(shí)期里，有有386個(gè)分站賽冠軍的賽車個(gè)分站賽冠軍的賽車使用的是固特異的輪胎，這一成績至今無其他輪胎能及。近年因?yàn)镕1賽事費(fèi)用昂貴

24、，固特異退出了輪胎贊助商的行列，這也是近年來在F1賽場上米其林和普利司通兩家爭鳴的原因。Goodyear貫穿始終的理念是安全第一安全第一，同樣的速度，同樣的車，同時(shí)剎車踩到底，最后比較，使用固特異輪胎的車的剎車距離比使用其他輪胎的距離短50厘米左右。要知道，遇險(xiǎn)時(shí)救人的是輪胎，而不是名車。Goodyear輪胎花紋輪胎花紋是技術(shù)核心所在，縱向的紋路是排水紋，深淺決定了排水的多少，橫紋是為了增加抓地力，簡單說就是耐磨防滑。Goodyear橡膠橡膠 Mr. Goodyear的橡膠硫化法在的橡膠硫化法在1844年獲得美國專利，并將這個(gè)技術(shù)年獲得美國專利，并將這個(gè)技術(shù)授權(quán)給許多橡膠制造業(yè)者，但是執(zhí)著的授

25、權(quán)給許多橡膠制造業(yè)者，但是執(zhí)著的Mr. Goodyear并沒有因此開始過好并沒有因此開始過好日子，因?yàn)樗阉萌坑脕磉M(jìn)行許多昂貴的試驗(yàn)，意圖進(jìn)一步改善橡膠制日子，因?yàn)樗阉萌坑脕磉M(jìn)行許多昂貴的試驗(yàn)，意圖進(jìn)一步改善橡膠制程，最后貧困潦倒地終老。程，最后貧困潦倒地終老。 現(xiàn)在的現(xiàn)在的Goodyear輪胎廠，與輪胎廠，與Mr. Charles Goodyear并沒有直接關(guān)并沒有直接關(guān)系，而是系，而是Frank A. Seiberling于于1898年在美國年在美國Ohio州州East Akron所所創(chuàng)建的橡膠公司，并以象征著橡膠領(lǐng)先技術(shù)的創(chuàng)建的橡膠公司，并以象征著橡膠領(lǐng)先技術(shù)的Goodyear

26、為公司命名。為公司命名。 Goodyear公司公司最初制造腳踏車與馬車輪胎最初制造腳踏車與馬車輪胎、消防水管等產(chǎn)品，、消防水管等產(chǎn)品，1921年發(fā)展出世界上第一款越野胎，年發(fā)展出世界上第一款越野胎，1926年年Goodyear已經(jīng)成為世界最大的輪已經(jīng)成為世界最大的輪胎制造公司，而世界上第一款采用尼龍纖維的輪胎也是胎制造公司，而世界上第一款采用尼龍纖維的輪胎也是Goodyear在在1947年發(fā)展出來的。年發(fā)展出來的。 事實(shí)上事實(shí)上Goodyear不但生產(chǎn)輪胎，也是首屈一指的飛船制造商，不但生產(chǎn)輪胎，也是首屈一指的飛船制造商，1924年年Goodyear買下買下Zepplin飛船的制造權(quán)，飛船的制

27、造權(quán)，1928年便接下美國海軍訂單生年便接下美國海軍訂單生產(chǎn)產(chǎn)Macon與與Akron兩艘飛船，甚至在兩艘飛船，甚至在1987年制造一艘名為年制造一艘名為Spirit of Akron的先進(jìn)飛船，來彰顯其輝煌歷史。的先進(jìn)飛船，來彰顯其輝煌歷史。 1.1 1.1 高分子的基本概念高分子的基本概念1. 高分子高分子2. 單體單體3. 均聚物均聚物4. 共聚物共聚物5. 重復(fù)單元重復(fù)單元6. 結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元7. 單體單元單體單元 1. 1.高分子：由高分子：由許多許多相同相同的、的、簡單簡單的的結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元通過通過共價(jià)鍵共價(jià)鍵 重復(fù)重復(fù)連接而成。連接而成。CH2CHCH2CHCH2CHCH2C

28、HCH2CHCH2CH.CH2CHClClClClClClCl碳鏈骨架碳鏈骨架縮寫為縮寫為CH2CHCln聚合物：高分子量的聚合產(chǎn)物。聚合物：高分子量的聚合產(chǎn)物。高分子高分子大分子大分子CH2CHCln2. 2. 單體：通過反應(yīng)能制備高分子化合物的物質(zhì)。單體：通過反應(yīng)能制備高分子化合物的物質(zhì)。CH2CHCl3. 3. 均聚物：由一種單體聚合而成的聚合物均聚物：由一種單體聚合而成的聚合物4. 4. 共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成 的聚合物（一般指加聚物）的聚合物（一般指加聚物）CH2CHClnCH2CH+CH2CHCHCH2CH2CHCH2CHCHCH2

29、nnn5. 5. 重復(fù)單元：聚合物中化學(xué)組成相同的重復(fù)單元：聚合物中化學(xué)組成相同的最小單位最小單位， 又稱重復(fù)結(jié)構(gòu)單元或鏈節(jié)又稱重復(fù)結(jié)構(gòu)單元或鏈節(jié)CH2CHClCH2CHClnCH2CHCH2CHCHCH2nCH2CHCH2CHCHCH26.6.結(jié)構(gòu)單元：構(gòu)成高分子鏈，并決定高分子結(jié)構(gòu)單元：構(gòu)成高分子鏈，并決定高分子 結(jié)構(gòu)以一定方式結(jié)構(gòu)以一定方式 連接起來的連接起來的 原子組合。原子組合。CH2CHClnCH2CHClCH2CHCH2CHCHCH2nCH2CHCH2CHCHCH2NH(CH2)6NHC(CH2)4COONH2(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOHNH(CH2)6NHC

30、(CH2)4COOnnn7.7.單體單元：具有與單體相同的化學(xué)組成、排列，單體單元：具有與單體相同的化學(xué)組成、排列， 而電子結(jié)構(gòu)不同的單元而電子結(jié)構(gòu)不同的單元CH2CHClnCH2CHClCH2CHCH2CHCHCH2nCH2CHCH2CHCHCH2無單體單元！無單體單元！NH2(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOHNH(CH2)6NHC(CH2)4COOnnnNH(CH2)6NHC(CH2)4COO？聚合度：聚合度：DP=nDP=n-n-n：重復(fù)單元數(shù)：重復(fù)單元數(shù)聚合物分子量：聚合物分子量：M=DPM=DP* *M M0 0=M=M0 0* *n n-M-M0 0: :重復(fù)單元的分

31、子量重復(fù)單元的分子量8. 8. 聚合度聚合度CH2CHClnCH2CHCl1 13 3 聚合物的分類和命名聚合物的分類和命名1 13 31 1 分類（表分類（表1.1-1.21.1-1.2）從從合成方法合成方法、最終用途最終用途、加熱行為加熱行為，聚合物結(jié)構(gòu)聚合物結(jié)構(gòu)等分類。等分類。從性能和用途，分為：塑料、橡膠、纖維、從性能和用途，分為：塑料、橡膠、纖維、 涂料、膠粘劑、功能高分子等涂料、膠粘劑、功能高分子等從高分子化學(xué)角度：碳鏈、雜鏈、元素有機(jī)高分子、從高分子化學(xué)角度：碳鏈、雜鏈、元素有機(jī)高分子、 無機(jī)高分子無機(jī)高分子從加熱行為角度：熱塑性、熱固性從加熱行為角度：熱塑性、熱固性1 13 3

32、2 2 命名命名習(xí)慣習(xí)慣用單體和聚合物用單體和聚合物結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)命名。命名。此外，可用商品此外，可用商品俗名俗名。19721972年，提出年，提出IUPACIUPAC命名命名 常用：常用：(1)(1)單體單體或或假想單體假想單體名稱前加名稱前加“聚聚”烯類聚合物烯類聚合物 如：如： 聚乙烯聚乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯（2 2）兩種不同單體）兩種不同單體A. A. 共聚共聚得到的得到的橡膠橡膠，后綴，后綴“橡膠橡膠”。 丁二烯丁二烯 苯乙烯苯乙烯丁苯橡膠丁苯橡膠 丙烯腈丙烯腈 丁二烯丁二烯丁腈橡膠丁腈橡膠乙丙橡膠乙丙橡膠 乙烯乙烯 丙烯丙烯苯酚苯酚酚醛樹脂酚醛樹脂 丙三醇丙三醇尿素尿素

33、脲醛樹脂脲醛樹脂醇酸樹脂醇酸樹脂B. B. 縮聚產(chǎn)物，后綴縮聚產(chǎn)物，后綴“樹脂樹脂”甲醛甲醛甲醛甲醛鄰苯二甲酸酐鄰苯二甲酸酐(3)(3)以聚合物的結(jié)構(gòu)命名（表以聚合物的結(jié)構(gòu)命名（表1 12 2）如：如：聚聚酰胺酰胺polyamide（聚己二酰己二胺）（聚己二酰己二胺）聚聚酯酯polyester（聚對苯二甲酸乙二醇酯）（聚對苯二甲酸乙二醇酯）聚聚碳酸酯碳酸酯polycarbonate聚聚砜砜polysulfone聚酰胺一類聚酰胺一類尼龍尼龍尼龍尼龍-nm-nm，n-n-二胺二胺C C數(shù)，數(shù)，m-m-二酸二酸C C數(shù)數(shù) 如：聚己二酰己二胺如：聚己二酰己二胺-尼龍尼龍6666 聚癸二酰癸二胺聚癸二酰

34、癸二胺-尼龍尼龍10101010尼龍尼龍n, n-氨基酸或內(nèi)酰胺的碳數(shù)氨基酸或內(nèi)酰胺的碳數(shù)（4 4）商品俗名）商品俗名 中國習(xí)慣以中國習(xí)慣以“綸綸”作為合成纖維的后綴作為合成纖維的后綴 如：如：滌綸滌綸（聚對苯二甲酸乙二醇酯）（聚對苯二甲酸乙二醇酯） 錦綸錦綸（尼龍（尼龍6 6） 維尼綸維尼綸（聚乙烯醇縮醛）（聚乙烯醇縮醛） 腈綸腈綸（聚丙烯腈）（聚丙烯腈） 氯綸氯綸（聚氯乙?。ň勐纫蚁。?丙綸丙綸（聚丙烯）（聚丙烯）（5 5）習(xí)慣命名）習(xí)慣命名 IUPAC IUPAC 命名：命名：1 1確定重復(fù)單元結(jié)構(gòu)確定重復(fù)單元結(jié)構(gòu)2 2排好重復(fù)單元中次級單元順序排好重復(fù)單元中次級單元順序3 3給重復(fù)單

35、元命名給重復(fù)單元命名4 4加加“聚聚”CH2CHClnCH2CHClCH2CHCl聚聚1 1氯代乙烯氯代乙烯1 1氯代乙烯氯代乙烯1.41.4 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)定義：由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)定義：由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)分類：早期（加聚分類：早期（加聚/ /縮聚）縮聚） 機(jī)理（逐步機(jī)理（逐步/ /連鎖）連鎖） （1 1）按）按單體和聚合物單體和聚合物在在組成和結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)上發(fā)生的變化分類上發(fā)生的變化分類 加聚加聚（多為烯類聚合物或碳鏈聚合物）（多為烯類聚合物或碳鏈聚合物） 加聚物加聚物 1.1.組成與單體相同組成與單體相同;2.;2.分子量是單體整數(shù)倍分子量是單體整數(shù)倍 縮聚縮聚（多

36、為雜鏈聚合物）（多為雜鏈聚合物） 縮聚物縮聚物 1.1.組成上比單體少若干原子組成上比單體少若干原子;2.;2.分子量不再是整數(shù)倍分子量不再是整數(shù)倍 CH2CH+CH2CHCHCH2CH2CHCH2CHCHCH2nnnNH2(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOHNH(CH2)6NHC(CH2)4COOnnn開環(huán)聚合開環(huán)聚合一些新聚合反應(yīng)，一些新聚合反應(yīng)，特征象加聚，產(chǎn)物象縮聚物特征象加聚，產(chǎn)物象縮聚物( (雜鏈雜鏈) )：異構(gòu)化聚合異構(gòu)化聚合氫轉(zhuǎn)移聚合氫轉(zhuǎn)移聚合nCH2CH2OOCH2CH2nn NH(CH2)5CONH(CH2)5COnnCH2CHCONH2CH2CH2CONHnn

37、HO(CH2)4OH+O=C=N(CH2)6N=C=OnO(CH2)4OCONH(CH2)6NHCOn（2 2）按聚合機(jī)理或動(dòng)力學(xué)分類）按聚合機(jī)理或動(dòng)力學(xué)分類 （轉(zhuǎn)化率、分子量隨時(shí)間變化）（轉(zhuǎn)化率、分子量隨時(shí)間變化） （大部分加聚反應(yīng)）（大部分加聚反應(yīng)） 根據(jù)活性中心不同，又分自由基聚合、根據(jù)活性中心不同，又分自由基聚合、 陰離子聚合、陰離子聚合、 陽離子聚合。陽離子聚合。 特征特征：整個(gè)反應(yīng)過程由鏈引發(fā)、鏈增長、：整個(gè)反應(yīng)過程由鏈引發(fā)、鏈增長、 鏈終止等基元反應(yīng)組成。體系始終鏈終止等基元反應(yīng)組成。體系始終 由單體和高分子量聚合物組成。由單體和高分子量聚合物組成。 （大多數(shù)縮聚反應(yīng)）（大多數(shù)縮

38、聚反應(yīng)） 特征特征：逐步聚合全過程，體系由單體和分：逐步聚合全過程，體系由單體和分 子量遞增的一系列中間產(chǎn)物組成子量遞增的一系列中間產(chǎn)物組成逐逐步步聚聚合合連連鎖鎖聚聚合合線形縮聚線形縮聚體形縮聚體形縮聚聚聚合合反反應(yīng)應(yīng)自由基聚合自由基聚合緒緒 論論聚聚合合物物的的化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)自由基共聚合自由基共聚合配位聚合配位聚合離子聚合離子聚合 聚合方法聚合方法兩種聚合反應(yīng)的鑒別兩種聚合反應(yīng)的鑒別連鎖聚合連鎖聚合逐步聚合逐步聚合延長時(shí)間是為了提高轉(zhuǎn)化率延長時(shí)間是為了提高轉(zhuǎn)化率延長時(shí)間是為了提高分子量延長時(shí)間是為了提高分子量特例：己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合特例：己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合n NH(CH2)5CONH(CH2

39、)5COn水酸作為催化劑，屬于逐步聚合水酸作為催化劑，屬于逐步聚合堿作催化劑，屬于陰離子連鎖聚合堿作催化劑，屬于陰離子連鎖聚合條條件？件？ 高分子材料合成、加工及應(yīng)用的重要指標(biāo)高分子材料合成、加工及應(yīng)用的重要指標(biāo)1.5 1.5 分子量分子量A A點(diǎn)：初具強(qiáng)度的最低分子量點(diǎn)：初具強(qiáng)度的最低分子量 極性與非極性聚合物有所不同極性與非極性聚合物有所不同 聚酰胺約聚酰胺約40,40,纖維素約纖維素約60,60,乙烯基聚合物乙烯基聚合物100100以上以上B B點(diǎn)：臨界點(diǎn)，此后增加逐漸減慢點(diǎn)：臨界點(diǎn)，此后增加逐漸減慢 C C點(diǎn)：此后強(qiáng)度不再明顯增加點(diǎn)：此后強(qiáng)度不再明顯增加 聚酰胺約聚酰胺約150150，

40、纖維素約，纖維素約250250 乙烯基聚合物乙烯基聚合物400400以上以上典型聚合物分子量見典型聚合物分子量見p8p8表表1 14 41.5.1 1.5.1 平均分子量平均分子量 聚合反應(yīng)的聚合反應(yīng)的隨機(jī)性隨機(jī)性，使每一聚合物的聚合度都不，使每一聚合物的聚合度都不相同，因此聚合物是由大大小小的相同，因此聚合物是由大大小小的高分子高分子同系物同系物組成。除組成。除了天然高分子以外，測得的聚合物分子量實(shí)際上是大小不同了天然高分子以外，測得的聚合物分子量實(shí)際上是大小不同高分子混合物高分子混合物的的分子量分子量的的統(tǒng)計(jì)平均值統(tǒng)計(jì)平均值。 這種分子量不均一的特性，稱為多分散性。這種分子量不均一的特性，

41、稱為多分散性。因此，上述方程因此，上述方程聚合物聚合物分子量分子量：M=DPM=DP* *M M0 0=M=M* *n n00MPDMnM應(yīng)寫為應(yīng)寫為 測定方法不同，統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型不測定方法不同，統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型不同，平均分子量表達(dá)形式不同。？同，平均分子量表達(dá)形式不同。？ 測定方法不同，統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型不同，平均分子量表達(dá)形式測定方法不同，統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型不同，平均分子量表達(dá)形式不同。例如：不同。例如：（1 1）數(shù)均分子量）數(shù)均分子量 （滲透壓，蒸汽壓等依數(shù)性方法測定）（滲透壓，蒸汽壓等依數(shù)性方法測定）（2 2）重均分子量）重均分子量 （光散射法測定）（光散射法測定）（3 3）粘均分子量）粘均分子量 （粘

42、度法）（粘度法）（4 4） Z Z均分子量均分子量nMwMzMM定義：定義：iiiiiiiiiiinMxMnnnMnnmnmMiiiiiiiiiiiiwMwMmmmMmMnMnM2111iiiiiiiMnMnmMmM總質(zhì)量總質(zhì)量m m為分子總數(shù)所平均。為分子總數(shù)所平均。低分子量部分有較大貢獻(xiàn)。低分子量部分有較大貢獻(xiàn)。高分子量部分對重均分子量有較大貢獻(xiàn)。高分子量部分對重均分子量有較大貢獻(xiàn)。 是高分子稀溶液特性粘度分子量關(guān)系式中的指數(shù)，一般在是高分子稀溶液特性粘度分子量關(guān)系式中的指數(shù)，一般在0.50.50.90.9之間之間 。inimiMixiwnwMMM 、 、 分別表示分別表示i-i-聚體的分

43、子數(shù)、質(zhì)量和分子量。對所有大小的分聚體的分子數(shù)、質(zhì)量和分子量。對所有大小的分子，從子，從i=1i=1到到i= i= 加和。加和。 、 分別表示分別表示i-i-聚體的分子百分?jǐn)?shù)和質(zhì)量百分聚體的分子百分?jǐn)?shù)和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。數(shù)。1.5.2 1.5.2 分子量分布分子量分布 分子量分布也是影響聚合物性能的重要因素。合成分子量分布也是影響聚合物性能的重要因素。合成纖維的分子量分布宜窄，合成橡膠的分子量分布可較寬。纖維的分子量分布宜窄，合成橡膠的分子量分布可較寬。（1 1）分布指數(shù)（多分散指數(shù)）分布指數(shù)（多分散指數(shù)）D D 定義定義 表征分子量分布的寬度或多分散性表征分子量分布的寬度或多分散性 數(shù)值越大，分布

44、越寬。數(shù)值越大，分布越寬。nwMMD （2 2）分布曲線）分布曲線nMwMM數(shù)均分子量處于分布曲線峰附近，接近最可機(jī)平均分子量。數(shù)均分子量處于分布曲線峰附近，接近最可機(jī)平均分子量。1.6 1.6 線形、支鏈形和體形大分子線形、支鏈形和體形大分子 聚合反應(yīng)得到的聚合物，可以是聚合反應(yīng)得到的聚合物，可以是線形線形的，的，也可以是也可以是支鏈形支鏈形和和體形體形（交聯(lián)形）（交聯(lián)形） 2 2個(gè)官能團(tuán)單體個(gè)官能團(tuán)單體聚合聚合 鍵鍵 二元醇二元醇 二元胺二元胺 二異腈酸酯等二異腈酸酯等2 2個(gè)官能團(tuán)以上單體聚合個(gè)官能團(tuán)以上單體聚合 如：二元酸如：二元酸 三元醇反應(yīng)三元醇反應(yīng)線形線形支鏈形支鏈形或體形或體形受熱時(shí)可以塑化，受熱時(shí)可以塑化，冷卻時(shí)則固化成型，冷卻時(shí)則固化成型，如此可反復(fù)進(jìn)行如此可反復(fù)進(jìn)行熱固性熱固性熱塑性熱塑性輕度交聯(lián)，可軟化但不熔融；深度交聯(lián)，不溶不熔輕度交聯(lián)，可軟化但不熔融；深度交聯(lián)，不溶不熔1.71.7 大分子微結(jié)構(gòu)大分子微結(jié)構(gòu) 等規(guī)，間規(guī)，無規(guī)等規(guī)，間規(guī)，無規(guī) 順式，反式順式，反式四、計(jì)算題1.Therearethreemonodisperse（單分散）polymers,withM=10000,M=10000