高分子化合物基礎(chǔ)解析

1、Part 1 高分子化學(xué)研究生學(xué)位課紡織應(yīng)用化學(xué)一、高分子化合物的涵義1、官能團 有機化合物中具有化學(xué)反應(yīng)能力的基團，稱為官能團。2、官能度 化學(xué)反應(yīng)時，能生成新鍵（共價鍵）的數(shù)目，叫官能度。 乙二醇HOCH2CH2OH具有兩個羥基，具有兩個官能團，是二官能度的化合物； 乙烯CH2=CH2，只有一個官能團，卻是二官能度的化合物。一、基本概念3、高分子化合物：簡稱高分子或高聚物 是由含有兩個或兩個以上官能團的低分子化合物通過共價鍵的形式連接而成的產(chǎn)物。4、單體 以低分子物為原料合成高分子物時，能夠形成高分子結(jié)構(gòu)單元的相應(yīng)低分子物稱為單體。二、高分子化合物的基本特性1、高分子物具有很高的分子量2、

2、高分子化合物大分子是以共價鍵連接的3、高分子物具有多分散性1、高分子物具有很高的分子量幾萬至幾百萬2、高分子大分子以共價鍵連接 一般高分子物的分子由許多結(jié)構(gòu)相同或相似的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵相互結(jié)合而成，可用A-A-A-A或A-(A)n-2-A表示。 基本鏈節(jié)：式中-(A)-為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，稱為基本鏈節(jié)。A 和A表示端基，與A的組成可以相同，也可以不同。 聚合度：式中n為組成大分子的基本鏈節(jié)數(shù)目，稱為聚合度，以DP表示。 分子量M：是基本鏈節(jié)原子量的總和，即M=MADP 聚合度和分子量都可以用來表示高分子物分子的大小。3、高分子物具有多分散性 同一種高分子物的大分子，它們的化學(xué)組成基本相同，但其分

3、子量和分子結(jié)構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)變化而不影響其物理化學(xué)性質(zhì)，這一特性稱為高分子物的多分散性。 分子量多分散性：分子量大小的差異，其程度用分子量分布表示。通常所說的高分子物的分子量只是個平均值。 結(jié)構(gòu)多分散性：分子結(jié)構(gòu)的差異。如：聚乙烯醇三、高分子化合物大分子的幾何形狀 1 、線形大分子 2 、支鏈型大分子 3 、體型大分子1、線形大分子2、支鏈形大分子3、體型大分子四、高分子化合物的分子間力 主價鍵力 次價鍵力 氫鍵 范德華力 次價鍵力主價鍵力 次價鍵總和大于主鏈上每個單鍵，拉伸時主鏈先斷。 現(xiàn)象：無氣態(tài)1、范德華力 色散力：0.88kJ/mol 取向力：1221kJ/mol 誘導(dǎo)力：6.312

4、kJ/mol 分子間距離在0.285nm時，才會產(chǎn)生范德華力，其作用力大小與距離的6次方成反比色散力 原子中電子負(fù)電中心與原子核的正電中心瞬間不重合而產(chǎn)生的瞬時偶極間的相互作用力。 能量：0.22千卡/mole， 與距離的六次方成反比，與溫度無關(guān)。 在非極性分子中占分子間力的80100%誘導(dǎo)力 指非極性分子能在極性分子的作用下產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。 誘導(dǎo)偶極與永久偶極間的相互作用力稱為誘導(dǎo)力。能量：1.53千卡/mole, 與距離的六次方成反比。2、氫鍵 指氫原子與電負(fù)性較大而半徑較小的原子（如F、O、N）相結(jié)合形成的一種次價鍵XHY 鍵能：510千卡/mol 分子間距離小于0.26nm時，才能產(chǎn)生氫

5、鍵 氫鍵=1/10共價鍵3、內(nèi)聚能和內(nèi)聚能密度 內(nèi)聚能E：指1mol分子聚集在一起的總能量，它等于同樣數(shù)量的分子分離時的總能量。 E=HV-RT 式中HV是摩爾蒸發(fā)熱 RT是轉(zhuǎn)化為氣體時所做的膨脹功。3、內(nèi)聚能和內(nèi)聚能密度 內(nèi)聚能密度（CED）:是單位體積的內(nèi)聚能 CED=E/Vm 式中Vm為摩爾體積 內(nèi)聚能密度418 J/mol ：分子間力大，有較高的機械強度和耐熱性纖維 292 J/mol 內(nèi)聚能密度418 J/mol ：分子間力居中塑料五、高分子化合物的合成反應(yīng) 根據(jù)單體官能團的性質(zhì)，制備高分子物的方法大致有：一、縮聚反應(yīng)：聚酯、尼龍66二、加聚反應(yīng)：腈綸、維綸1、縮聚反應(yīng) 概念： 由含

6、有兩個或兩個以上官能團的單體之間，通過官能團的縮全作用形成大分子且有低分子物生成的過程。 特點： 析出某些低分子物，如水、醇、氨、氯化氫等。 縮聚物的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成不同。1、縮聚反應(yīng) 分類： 均縮聚 按參加縮聚反應(yīng)的單體組分 混縮聚 共縮聚 線型縮聚 按反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分 體型縮聚 1、縮聚反應(yīng) 縮聚反應(yīng)常用的官能團 OH、COOH、NH2、COX（酰鹵）、COOR（酯基）、OCOCO（酸酐）、H、X、SO3H、 SO2Cl等。2、加聚反應(yīng) 概念： 由許多相同或不相同的不飽合單體，通過加成反應(yīng)生成高分子化合物的過程。 特點： 反應(yīng)過程中沒有低分子物析出。 聚合物的基本鏈節(jié)與單體具有相同

7、的化學(xué)組成。2、加聚反應(yīng) 分類： 均聚合 按參加反應(yīng)的組分 （參加反應(yīng)的組分不同） 共聚合 游離基型聚合 按反應(yīng)機理 （活性中心不同） 離子型聚合六、高分子化合物的分類和命名1、高分子化合物的命名2、高分子化合物的分類1、高分子化合物的命名 天然高分子物 按其來源或性質(zhì)而有的俗稱，如纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等，不能反映該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。 合成高分子物 結(jié)構(gòu)清楚的，在其重復(fù)單元前+“聚”，如聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯等； 結(jié)構(gòu)不清楚的，在其原料名稱后+“樹脂”，如酚醛樹脂、脲醛樹脂等 商品名稱 不反映高分子物結(jié)構(gòu)，但名稱簡單，應(yīng)用廣泛，如腈綸、維尼綸、滌綸、丙綸、錦綸、氯綸等 1、高分子化合物的命名2、

8、高分子化合物的分類 天然高分子：棉、麻、毛、 絲、淀粉、天然龍膠等 按其來源 合成高分子：滌綸、錦綸、 聚乙烯、聚氯乙烯等 塑料 按其用途 橡膠 纖維 2、高分子化合物的分類 熱塑性：受熱可軟化或變形，能 多次反復(fù)加熱模壓，如 聚氯乙烯、聚酰胺等， 屬于線形高分子物。 按受熱性能 熱固性：模壓成型后，再受熱不 能軟化，不能多次加熱 模壓，如酚醛樹脂、脲 醛樹脂，屬于體形高分 子物。 2、高分子化合物的分類 碳鏈高分子物：主鏈均由C組成，如聚乙 烯、聚氯乙烯等，不易水解 雜鏈高分子物：主鏈除含C外，還含有 按主鏈結(jié)構(gòu) O、 N、S等原子，如聚酯、聚酰胺、 纖維素等，易水解 元素高分子物：主鏈含有

9、Si、Ti、 Al、 As、B等原子，如聚硅氧烷等， 兼有有機和無機高分子的特性一、基本概念3、高分子化合物：簡稱高分子或高聚物 是由含有兩個或兩個以上官能團的低分子化合物通過共價鍵的形式連接而成的產(chǎn)物。4、單體 以低分子物為原料合成高分子物時，能夠形成高分子結(jié)構(gòu)單元的相應(yīng)低分子物稱為單體。1、范德華力 色散力：0.88kJ/mol 取向力：1221kJ/mol 誘導(dǎo)力：6.312kJ/mol 分子間距離在0.285nm時，才會產(chǎn)生范德華力，其作用力大小與距離的6次方成反比色散力 原子中電子負(fù)電中心與原子核的正電中心瞬間不重合而產(chǎn)生的瞬時偶極間的相互作用力。 能量：0.22千卡/mole， 與距離的六次方成反比，與溫度無關(guān)。 在非極性分子中占分子間力的80100%誘導(dǎo)力 指非極性分子能在極性分子的作用下產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。 誘導(dǎo)偶極與永久偶極間的相互作用力稱為誘導(dǎo)力。能量：1.53千卡/mole, 與距離的六次方成反比。3、內(nèi)聚能和內(nèi)聚能密度 內(nèi)聚能密度（CED）:是單位體積的內(nèi)聚能 CED=