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1、Desktop高分子化學(xué)高分子化學(xué)配套完整課件配套完整課件2第一章 緒論n前言前言n材料科學(xué)與工程材料科學(xué)與工程 材料材料定義：具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)。 材料材料分類 按作用：結(jié)構(gòu)材料、功能材料 按化學(xué)組成：金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料、復(fù)合材 料 按狀態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài) 按使用領(lǐng)域：建筑材料、醫(yī)用材料、電子材料、耐火材料 材料材料發(fā)展史 天然材料燒結(jié)冶煉材料合成材料可設(shè)計材料智能材料 材料材料科學(xué)與工程 四要素：性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與成分、合成與加工、使用性能，它們之間存在 著密切關(guān)系。3第一章 緒論高分子科學(xué) 定義及體系定義及體系 研究高分子化合物合成、改

2、性，高分子及其聚集態(tài)的結(jié)構(gòu)、 性能，聚合物的成型加工等內(nèi)容的一門綜合性學(xué)科。包括高 分子化學(xué)、高分子物理、高分子工程幾個領(lǐng)域。 優(yōu)點優(yōu)點 原料豐富，經(jīng)濟(jì)效益高，不受天然氣侯限制 品種多，功能全，能適應(yīng)各種需要 發(fā)展史發(fā)展史45第一章 緒論 高分子化學(xué)發(fā)展簡史高分子化學(xué)發(fā)展簡史n高分子的概念始于高分子的概念始于20世紀(jì)世紀(jì)20年代，但應(yīng)用更早。年代，但應(yīng)用更早。n1839年，美國人年，美國人Goodyear發(fā)明發(fā)明硫化橡膠硫化橡膠。n1868年，英國科學(xué)家年，英國科學(xué)家Parks用硝化纖維素與樟腦混合制得用硝化纖維素與樟腦混合制得 賽璐珞賽璐珞。n1893年，法國人年，法國人De Chardon

3、net發(fā)明發(fā)明粘膠纖維粘膠纖維。n1907年，第一個合成高分子年，第一個合成高分子酚醛樹脂酚醛樹脂誕生。誕生。n1920年，德國人年，德國人Hermann Staudinger 發(fā)表了發(fā)表了“論聚合論聚合”的論的論文，提文，提 出了高分子的概念，并預(yù)測了聚氯乙烯和聚甲基出了高分子的概念，并預(yù)測了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的結(jié)構(gòu)。丙烯酸甲酯等聚合物的結(jié)構(gòu)。1953年獲諾貝爾化學(xué)獎年獲諾貝爾化學(xué)獎。6第一章 緒論n1935年，年，Carothes發(fā)明發(fā)明尼龍尼龍66，1938年工業(yè)化。年工業(yè)化。n30年代，許多烯烴類加聚物被開發(fā)出來，年代，許多烯烴類加聚物被開發(fā)出來，PVC（1927193

4、7）, PMMA（19271931）, PS（19341937）, PVAc（1936）, LDPE（1939）。）。自由基聚合發(fā)展自由基聚合發(fā)展。n高分子溶液理論高分子溶液理論在在30年代建立，并成功測定了聚合物的分年代建立，并成功測定了聚合物的分子量。子量。Flory為此于為此于1974年獲得諾貝爾獎。年獲得諾貝爾獎。n40年代，二次大戰(zhàn)促進(jìn)了高分子材料的發(fā)展，一大批年代，二次大戰(zhàn)促進(jìn)了高分子材料的發(fā)展，一大批重要重要的橡膠和塑料的橡膠和塑料被合成出來。丁苯橡膠（被合成出來。丁苯橡膠（1937）, 丁腈橡膠丁腈橡膠（1937）, 丁基橡膠（丁基橡膠（1940）, 有機(jī)氟材料（有機(jī)氟材料（1

5、943）, 滌綸滌綸樹樹脂（脂（19401950）, ABS（1947）。）。7第一章 緒論n50年代，年代，Ziegler和和Natta發(fā)明發(fā)明配位聚合催化劑配位聚合催化劑，制得高密，制得高密度度PE和有規(guī)和有規(guī)PP，低級烯烴得到利用，低級烯烴得到利用。1963年，年， Ziegler和和Natta分享諾貝爾化學(xué)獎。分享諾貝爾化學(xué)獎。n1956年，美國人年，美國人Szwarc發(fā)明發(fā)明活性陰離子聚合活性陰離子聚合，開創(chuàng)了高，開創(chuàng)了高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計分子結(jié)構(gòu)設(shè)計的先河。的先河。n50年后期至年后期至60年代，大量年代，大量高分子工程材料高分子工程材料問世。聚甲醛問世。聚甲醛（1956），聚碳酸酯（）

6、，聚碳酸酯（1957），聚砜（），聚砜（1965），聚苯醚），聚苯醚（1964），聚酰亞胺（），聚酰亞胺（1962）。）。8第一章 緒論n60年代以后，年代以后，特種高分子和功能高分子特種高分子和功能高分子得到發(fā)展。得到發(fā)展。n特種高分子：特種高分子：高模量高強度、耐高低溫、耐輻射、高頻絕高模量高強度、耐高低溫、耐輻射、高頻絕緣、半導(dǎo)體等。緣、半導(dǎo)體等。n功能高分子：功能高分子：分離材料（離子交換樹脂、分離膜等）、導(dǎo)分離材料（離子交換樹脂、分離膜等）、導(dǎo)電高分子、感光高分子、高分子催化劑、高吸水性樹脂、醫(yī)電高分子、感光高分子、高分子催化劑、高吸水性樹脂、醫(yī)用高分子、藥用高分子、高分子液晶等。用

7、高分子、藥用高分子、高分子液晶等。n為表彰在為表彰在導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子的發(fā)展方面所作的貢獻(xiàn)，的發(fā)展方面所作的貢獻(xiàn)， 2000年，年，日本科學(xué)家日本科學(xué)家白川英樹（白川英樹（H.Shirakawa）、美國科學(xué)家黑格）、美國科學(xué)家黑格（A.J.Heeger）和麥克迪爾米德（）和麥克迪爾米德（A.G. MacDiarmid）分享分享諾貝爾化學(xué)獎。諾貝爾化學(xué)獎。9第一章 緒論n80年代以后，年代以后，新的聚合方法和新結(jié)構(gòu)的聚合物新的聚合方法和新結(jié)構(gòu)的聚合物不斷出現(xiàn)和不斷出現(xiàn)和發(fā)展。發(fā)展。n新的聚合方法：新的聚合方法：陽離子活性聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合、活性自陽離子活性聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合、活性自由基聚合、等

8、離子聚合等等；由基聚合、等離子聚合等等；n新結(jié)構(gòu)的聚合物：新結(jié)構(gòu)的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星狀聚合物、樹枝狀聚合物、超支化聚合物、含富勒烯狀聚合物、樹枝狀聚合物、超支化聚合物、含富勒烯(C60)聚聚合物等等。合物等等。人類活動是高分子科學(xué)發(fā)展的動力。人類活動是高分子科學(xué)發(fā)展的動力。10施陶丁格爾小傳施陶丁格爾小傳 (Hermann Staudinger) (18811965)1881年年3月月23日生于德國萊因蘭日生于德國萊因蘭法耳次法耳次州的沃爾姆斯；州的沃爾姆斯；1907年畢業(yè)于施特拉斯堡大學(xué)，獲博士學(xué)年畢業(yè)于施特拉斯堡大學(xué)，獲博士學(xué)位。位

9、。同年聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)副教授。同年聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)副教授。19121912年于蘇黎世工業(yè)大學(xué)任為化學(xué)教授。年于蘇黎世工業(yè)大學(xué)任為化學(xué)教授。 1920年，發(fā)表年，發(fā)表“論聚合反應(yīng)論聚合反應(yīng)”的論文，提的論文，提出高分子的概念；出高分子的概念； 1932年，出版劃時代的巨著年，出版劃時代的巨著高分子有高分子有機(jī)化合物機(jī)化合物 1953年獲諾貝爾化學(xué)獎；年獲諾貝爾化學(xué)獎； 1965年年9月月8日在弗賴堡逝世，終年日在弗賴堡逝世，終年84歲。歲。11第一章 緒論1.1 高分子的基本概念高分子的基本概念 高分子化學(xué)是研究高分子合成基本規(guī)律的科學(xué)。高分子化學(xué)是研究高分子合成基本規(guī)律的科學(xué)。 高

10、分子化合物是由許多結(jié)構(gòu)單元相同的小分子化合物高分子化合物是由許多結(jié)構(gòu)單元相同的小分子化合物通過化學(xué)鍵連接而成的。例如，聚氯乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)為：通過化學(xué)鍵連接而成的。例如，聚氯乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)為： 它是由小分子氯乙烯通過雙鍵打開連接而成的。這里它是由小分子氯乙烯通過雙鍵打開連接而成的。這里小分子氯乙烯稱為小分子氯乙烯稱為單體單體。 CH2CHCln12第一章 緒論 其中方括弧中的化學(xué)式表示高分子鏈中的其中方括弧中的化學(xué)式表示高分子鏈中的重復(fù)單元重復(fù)單元，也叫也叫結(jié)構(gòu)單元、單體單元結(jié)構(gòu)單元、單體單元和和鏈節(jié)鏈節(jié)。 n為重復(fù)單元的數(shù)量，稱為為重復(fù)單元的數(shù)量，稱為聚合度聚合度，用，用DP表示。表示。 一個

11、高分子化合物的相對分子質(zhì)量一個高分子化合物的相對分子質(zhì)量M可用下式表示：可用下式表示： M = DPM0 （11） M0為單體的相對分子質(zhì)量。高分子化合物的相對分為單體的相對分子質(zhì)量。高分子化合物的相對分子質(zhì)量為聚合度的整數(shù)倍。子質(zhì)量為聚合度的整數(shù)倍。 CH2CHCln13n例例1：以氯乙烯單體為原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根 據(jù)其用途不同可在5萬至15萬之間，其結(jié)構(gòu)單元的分子量為62.5，計算其聚合度。nn解： = =50000150000/62.5=8002400n通過計算可知，聚氯乙烯的平均聚合度應(yīng)在8002400聚氯乙烯分子約由8002400個氯乙烯單元組成。ClCH2CHCH2

12、 CHClnn0MMX14例例2：以對苯二甲酸與乙二醇為原料，經(jīng)縮聚制得聚對苯二甲酸乙二醇酯，其分子量一般在2萬左右，計算 及 。 DPnX解：已知-O(CH2)2O-結(jié)構(gòu)單元分子量為60，-OC-C6H5-CO-結(jié)構(gòu)單元分子量為132。由 = （M01+M02）/2得： 2000= （60+132）/2則 =208 = /2=104nMnXnXnXDPnX高分子的定義：(1) 相對分子質(zhì)量很大(2) 共價鍵連接(3) 相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)重復(fù)多次而成151617第一章 緒論 由此可見，高分子化合物是由小分子單體聚合而成的，由此可見，高分子化合物是由小分子單體聚合而成的，因此又稱為因此又稱為聚合物聚

13、合物。 通常，根據(jù)化合物的相對分子質(zhì)量大小來劃分高分子通常，根據(jù)化合物的相對分子質(zhì)量大小來劃分高分子和小分子。和小分子。 相對分子質(zhì)量小于相對分子質(zhì)量小于1000的，一般為小分子化合物；而的，一般為小分子化合物；而相對分子質(zhì)量大于相對分子質(zhì)量大于10000的，稱為的，稱為高分子或高聚物高分子或高聚物；處于中；處于中間范圍的可能為高分子間范圍的可能為高分子（低聚物），（低聚物），也可能為小分子。也可能為小分子。重要概念：重要概念： 當(dāng)一個化合物的相對分子質(zhì)量足夠大，以至多一個鏈節(jié)當(dāng)一個化合物的相對分子質(zhì)量足夠大，以至多一個鏈節(jié)或少一個鏈節(jié)不會影響其基本性能時，稱為高分子?；蛏僖粋€鏈節(jié)不會影響其基

14、本性能時，稱為高分子。18第一章 緒論 由一種單體聚合而成的聚合物稱為由一種單體聚合而成的聚合物稱為均聚物。均聚物。聚合物也聚合物也可由兩種或兩種以上的單體共同聚合而成。例如由氯乙烯可由兩種或兩種以上的單體共同聚合而成。例如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共同聚合時，產(chǎn)物為：和醋酸乙烯酯共同聚合時，產(chǎn)物為： 其中其中n n和和m m為分子鏈中兩種單體單元的數(shù)量，但并不表為分子鏈中兩種單體單元的數(shù)量，但并不表示示n n個氯乙烯單元后面接個氯乙烯單元后面接m m個醋酸乙烯酯單元。兩種單體單個醋酸乙烯酯單元。兩種單體單元通常是無規(guī)分布的。元通常是無規(guī)分布的。 CH2CHCln CH2CHOCOCH3m19第一章

15、 緒論 由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物稱為由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物稱為共聚物共聚物。根據(jù)各種單體單元在分子鏈中的排列狀況，可將共聚物分為根據(jù)各種單體單元在分子鏈中的排列狀況，可將共聚物分為無規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物無規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。等。 通過普通的聚合方法，只能得到無規(guī)共聚物和交替共聚通過普通的聚合方法，只能得到無規(guī)共聚物和交替共聚物，嵌段共聚物和接枝共聚物必須通過特殊方法制備。物，嵌段共聚物和接枝共聚物必須通過特殊方法制備。 共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。20第一章 緒論 以上

16、介紹的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)單元與單體的化學(xué)以上介紹的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)單元與單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和原子數(shù)量都是相同的。這類聚合物一般是采用結(jié)構(gòu)和原子數(shù)量都是相同的。這類聚合物一般是采用加成加成聚合方法聚合方法制備的，分子主鏈上全部由碳和氫組成，因此稱制備的，分子主鏈上全部由碳和氫組成，因此稱為為碳鏈聚合物碳鏈聚合物。除此之外還有一類聚合物，其結(jié)構(gòu)單元。除此之外還有一類聚合物，其結(jié)構(gòu)單元與單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和原子數(shù)量不相等。例如由與單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和原子數(shù)量不相等。例如由對苯二甲酸對苯二甲酸和和乙二醇乙二醇聚合而成的聚合而成的聚對苯二甲酸乙二酯（滌綸樹脂）。聚對苯二甲酸乙二酯（滌綸樹脂）。COOHHOOC

17、+HOCH2CH2OHnnHOOCCOOCH2CH2OHn+(n-1) H2O結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元21第一章 緒論 這類聚合物通常是采用這類聚合物通常是采用縮合聚合縮合聚合方法制備的，其結(jié)構(gòu)單方法制備的，其結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)與元素組成均與單體不同，因此其結(jié)構(gòu)單元不元的化學(xué)結(jié)構(gòu)與元素組成均與單體不同，因此其結(jié)構(gòu)單元不能稱為單體單元。分子主鏈上除了碳原子外，還有能稱為單體單元。分子主鏈上除了碳原子外，還有O、N、S、P等雜原子，因此稱為等雜原子，因此稱為雜鏈聚合物雜鏈聚合物。 這類聚合物的聚合度可用重復(fù)單元的數(shù)量表示，即：這類聚合物的聚合度可用重復(fù)單元的數(shù)量表示，即： DP = n （12）也

18、可用結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量表示，記為也可用結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量表示，記為Xn，則：，則： Xn = 2 DP = 2 n （13）22第一章 緒論 重要的碳鏈聚合物：重要的碳鏈聚合物：*CH2CH2*n*CH2CH*nCOOH聚乙烯聚丙烯酸*CH2CH*nCH3*CH2CH*nCOOCH3*CH2CH*nCl*CH2CH*nOCOCH3*CH2HC*n*CH2CH*nOH聚丙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚氯乙烯聚醋酸乙烯酯聚苯乙烯聚乙烯醇23第一章 緒論重要的雜鏈聚合物：重要的雜鏈聚合物：nO HC H2C H2OOCH O O C聚 對 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 （ 滌 綸 樹 脂 ）H O O CCO( C H

19、2)6N H2n( C H2)4NH聚 己 二 酰 己 二 胺 （ 尼 龍 6 6 ）HN( C H2)6nOCH2N( C H2)6C O O H聚 氨 基 己 酸 酯 （ 尼 龍 6 ）聚 氨 酯O HO C NCOn( C H2)6NHO( C H2)4H OCOO O HnCC H3C H3O聚 碳 酸 酯242526第一章 緒論1.2 高分子的分類和命名高分子的分類和命名1.2.1 高分子的分類高分子的分類 1）根據(jù)高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類）根據(jù)高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類 根據(jù)高分子主鏈的結(jié)構(gòu)，可將高分子化合物分為根據(jù)高分子主鏈的結(jié)構(gòu)，可將高分子化合物分為碳鏈聚碳鏈聚合物、雜鏈聚合物、元素有機(jī)聚合

20、物合物、雜鏈聚合物、元素有機(jī)聚合物和和無機(jī)高分子無機(jī)高分子四種。四種。 碳鏈聚合物碳鏈聚合物的主鏈全部由碳元素組成，側(cè)基上可有其它的主鏈全部由碳元素組成，側(cè)基上可有其它元素。例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。元素。例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。 雜鏈聚合物雜鏈聚合物的主鏈上以碳元素為主，但存在其它元素，的主鏈上以碳元素為主，但存在其它元素，如如O、N、S、P等雜元素。主鏈上的苯環(huán)一般也看作為雜元等雜元素。主鏈上的苯環(huán)一般也看作為雜元素。素。27第一章 緒論 元素有機(jī)聚合物元素有機(jī)聚合物的主鏈上沒有碳元素，一般由的主鏈上沒有碳元素，一般由Si、B、N、P、Ge和和O等元素組成

21、，但側(cè)鏈上含有有機(jī)基團(tuán)。例如等元素組成，但側(cè)鏈上含有有機(jī)基團(tuán)。例如有機(jī)硅聚合物。有機(jī)硅聚合物。 無機(jī)高分子無機(jī)高分子無論在主鏈還是側(cè)鏈上均沒有碳元素。例無論在主鏈還是側(cè)鏈上均沒有碳元素。例如如硅酸鹽硅酸鹽/玻璃、陶瓷等均屬此類。不在本課程討論之列。玻璃、陶瓷等均屬此類。不在本課程討論之列。 S Si iO O n nC CH H3 3C CH H3 328第一章 緒論 2）根據(jù)高分子受熱后的形態(tài)變化分類）根據(jù)高分子受熱后的形態(tài)變化分類 根據(jù)受熱后發(fā)生的形態(tài)變化，可將高分子化合物分為根據(jù)受熱后發(fā)生的形態(tài)變化，可將高分子化合物分為熱熱塑性高分子塑性高分子和和熱固性高分子熱固性高分子兩大類。兩大類。

22、 熱塑性高分子熱塑性高分子（Thermoplastics）在受熱后會在受熱后會從固體狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)。這種轉(zhuǎn)變理論上可重復(fù)從固體狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)。這種轉(zhuǎn)變理論上可重復(fù)無窮多次?；蛘哒f，無窮多次?；蛘哒f，熱塑性高分子是可以再生的。聚乙烯、熱塑性高分子是可以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和滌綸樹脂等均為熱塑性高聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和滌綸樹脂等均為熱塑性高分子。分子。 目前，絕大多數(shù)高分子化合物為熱塑性高分子。目前，絕大多數(shù)高分子化合物為熱塑性高分子。29第一章 緒論 熱固性高分子熱固性高分子（Thermoset）在受熱后先轉(zhuǎn)變?yōu)樵谑軣岷笙绒D(zhuǎn)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)，進(jìn)一步加熱則轉(zhuǎn)

23、變?yōu)楣腆w狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變是不流動狀態(tài)，進(jìn)一步加熱則轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變是不可逆的。換言之，可逆的。換言之，熱固性高分子是不可再生的。熱固性高分子是不可再生的。 能通過加入固化劑使流體狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀的高分子，也能通過加入固化劑使流體狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀的高分子，也稱為熱固性高分子。稱為熱固性高分子。 典型的熱固性高分子如：典型的熱固性高分子如：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、硫化橡膠等。脂、不飽和聚酯、聚氨酯、硫化橡膠等。30第一章 緒論 3）根據(jù)高分子的用途分類）根據(jù)高分子的用途分類 根據(jù)高分子的實際用途，可將其分為根據(jù)高分子的實際用途，可將其分為塑料、

24、橡膠、化學(xué)塑料、橡膠、化學(xué)纖維、涂料、粘合劑纖維、涂料、粘合劑和和功能高分子功能高分子六大類。六大類。 橡膠橡膠（Rubber）具有良好的延伸性和回彈性，彈性模具有良好的延伸性和回彈性，彈性模量較低。橡膠大多為熱固性高分子。近年來也發(fā)展了量較低。橡膠大多為熱固性高分子。近年來也發(fā)展了熱塑熱塑性彈性體，性彈性體，例如例如SBS、TPO、TPU等。等。 化學(xué)纖維化學(xué)纖維（Fiber）在外觀上為纖維狀，彈性模量很高。在外觀上為纖維狀，彈性模量很高。對溫度的敏感性較低，尺寸穩(wěn)定性良好。重要的化學(xué)纖維對溫度的敏感性較低，尺寸穩(wěn)定性良好。重要的化學(xué)纖維高分子有滌綸樹脂、尼龍、聚丙烯腈、聚氨酯等。高分子有滌

25、綸樹脂、尼龍、聚丙烯腈、聚氨酯等。 塑料塑料（Plastics）的性能一般介于橡膠和化學(xué)纖維的性能一般介于橡膠和化學(xué)纖維之間。之間。31第一章 緒論 涂料涂料（Coating,Paint）的基本特點是在一定條件下能的基本特點是在一定條件下能成膜，對基材起到裝飾和保護(hù)作用。大部分高分子均可用成膜，對基材起到裝飾和保護(hù)作用。大部分高分子均可用作涂料。重要的涂料高分子有：聚丙烯酸酯、聚酯樹脂、作涂料。重要的涂料高分子有：聚丙烯酸酯、聚酯樹脂、氨基樹脂、聚氨酯、醇酸樹脂、酚醛樹脂有機(jī)硅樹脂等。氨基樹脂、聚氨酯、醇酸樹脂、酚醛樹脂有機(jī)硅樹脂等。 粘合劑粘合劑（Adhesive）的特點是對基材有很高的粘結(jié)

26、性，的特點是對基材有很高的粘結(jié)性，通過其可將不同材質(zhì)的材料粘合在一起。重要的粘結(jié)劑高通過其可將不同材質(zhì)的材料粘合在一起。重要的粘結(jié)劑高分子有：環(huán)氧樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、分子有：環(huán)氧樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、 聚乙烯醇等。聚乙烯醇等。 功能高分子功能高分子（functional polymer）包含了一大批高分包含了一大批高分子類型。它們是一些具有特殊功能的高分子，如子類型。它們是一些具有特殊功能的高分子，如導(dǎo)電性、導(dǎo)電性、感光性、高吸水性、高選擇吸附性、藥理功能、醫(yī)療功能感光性、高吸水性、高選擇吸附性、藥理功能、醫(yī)療功能等等。是近年來高分子研究中最活躍的領(lǐng)域。是

27、近年來高分子研究中最活躍的領(lǐng)域。3233第一章 緒論1.2.2 高分子的命名高分子的命名 1）習(xí)慣命名法）習(xí)慣命名法 習(xí)慣命名法是一種約定俗成的方法，目前最為通用。習(xí)慣命名法是一種約定俗成的方法，目前最為通用。其其方法為先對結(jié)構(gòu)單元命名，然后在結(jié)構(gòu)單元名稱前加上方法為先對結(jié)構(gòu)單元命名，然后在結(jié)構(gòu)單元名稱前加上“聚聚”字。如碳鏈聚合物字。如碳鏈聚合物 “聚丙烯聚丙烯”、“聚氯乙烯聚氯乙烯”、“聚苯乙聚苯乙烯烯”；雜；雜鏈聚合物鏈聚合物“聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二酯”、“聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺”；元素元素有機(jī)聚合物有機(jī)聚合物“聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷”均按此法命名。均按此法命名。

28、 聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)為聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)為“CH2”，但由于其實際是從乙，但由于其實際是從乙烯聚合而來，因此命名時以烯聚合而來，因此命名時以“CH2CH2”為結(jié)構(gòu)單元。為結(jié)構(gòu)單元。 也可在結(jié)構(gòu)單元名稱后加上也可在結(jié)構(gòu)單元名稱后加上“樹脂樹脂”兩字來命名。如兩字來命名。如“氯氯乙烯樹脂乙烯樹脂”、“丙烯酸樹脂丙烯酸樹脂”等。等。 34第一章 緒論 共聚物的命名：共聚物的命名： 從參與共聚的兩種單體名稱中間加連接線組成基本名從參與共聚的兩種單體名稱中間加連接線組成基本名稱，然后在其后面加上稱，然后在其后面加上“共聚物共聚物”三字。三字。 如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共聚而成的聚合物，稱為如由氯乙烯和醋酸

29、乙烯酯共聚而成的聚合物，稱為“氯氯乙烯乙烯醋酸乙烯酯共聚物醋酸乙烯酯共聚物”；由乙烯和丙烯共聚而成的聚合；由乙烯和丙烯共聚而成的聚合物，稱為物，稱為“乙烯乙烯丙烯共聚物丙烯共聚物”等。等。 也可從參與共聚的兩種單體中各取一個典型文字組成基也可從參與共聚的兩種單體中各取一個典型文字組成基本名稱，然后在其后面加上本名稱，然后在其后面加上“樹脂樹脂”兩字。兩字。 如由苯酚和甲醛共聚而成的聚合物，稱為如由苯酚和甲醛共聚而成的聚合物，稱為“酚醛樹脂酚醛樹脂”；由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，稱為由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，稱為“苯苯丙樹脂丙樹脂”等。等。35第一章 緒論 特殊

30、的情況：特殊的情況：（1）有些聚合物若按單體名稱來命名容易引起歧義。例）有些聚合物若按單體名稱來命名容易引起歧義。例如，具有以下結(jié)構(gòu)的聚合物，如，具有以下結(jié)構(gòu)的聚合物，可以從環(huán)氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。為可以從環(huán)氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。為了避免混淆，一般不用習(xí)慣命名法命名。通常采用結(jié)構(gòu)命了避免混淆，一般不用習(xí)慣命名法命名。通常采用結(jié)構(gòu)命名法，稱為名法，稱為“聚氧（化）乙烯聚氧（化）乙烯” OCH2CH2n36第一章 緒論（2）按習(xí)慣命名法，聚乙烯醇的單體應(yīng)為乙烯醇。）按習(xí)慣命名法，聚乙烯醇的單體應(yīng)為乙烯醇。 實際上，乙烯醇不穩(wěn)定，不能單獨存在。目前工業(yè)上采實際上，

31、乙烯醇不穩(wěn)定，不能單獨存在。目前工業(yè)上采用從聚醋酸乙烯酯醇解轉(zhuǎn)化而來。用從聚醋酸乙烯酯醇解轉(zhuǎn)化而來。乙烯醇只是一種假想的單乙烯醇只是一種假想的單體。體。 CH2CH nOH37第一章 緒論 2）結(jié)構(gòu)命名法）結(jié)構(gòu)命名法 結(jié)構(gòu)命名法是對聚合物分子鏈中的特征結(jié)構(gòu)進(jìn)行命名的結(jié)構(gòu)命名法是對聚合物分子鏈中的特征結(jié)構(gòu)進(jìn)行命名的方法。方法。如滌綸樹脂分子鏈中含有酯基，因此稱為如滌綸樹脂分子鏈中含有酯基，因此稱為“聚脂聚脂”；尼尼龍分子中含有酰胺基團(tuán)，因此稱為龍分子中含有酰胺基團(tuán)，因此稱為“聚酰胺聚酰胺”；由多元異氰；由多元異氰酸酸酯和多元醇聚合而成的聚合物，分子鏈中含有氨基甲酸酯，酯和多元醇聚合而成的聚合物，

32、分子鏈中含有氨基甲酸酯，因此稱為因此稱為“聚氨酯聚氨酯”；由雙酚；由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷聚合而成的聚和環(huán)氧氯丙烷聚合而成的聚合合物，因分子鏈中含有環(huán)氧基團(tuán)而成為物，因分子鏈中含有環(huán)氧基團(tuán)而成為“環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂”。 顯然，這種方法命名的是一類聚合物，每一種名稱中可顯然，這種方法命名的是一類聚合物，每一種名稱中可能包含了許多聚合物。例如能包含了許多聚合物。例如 “聚酯聚酯”中包含有中包含有 “聚對苯二聚對苯二甲酸甲酸乙二酯乙二酯”、“聚對苯二甲酸丁二酯聚對苯二甲酸丁二酯”、“聚碳酸酯聚碳酸酯”等。等。38第一章 緒論3）商業(yè)命名法）商業(yè)命名法 商業(yè)命名法主要是對橡膠和化學(xué)纖維而言。商業(yè)命名法主要是

33、對橡膠和化學(xué)纖維而言。 橡膠橡膠的商業(yè)名稱通過在橡膠的結(jié)構(gòu)單元名稱中取典型文的商業(yè)名稱通過在橡膠的結(jié)構(gòu)單元名稱中取典型文字構(gòu)成基本名稱，然后在其后加上字構(gòu)成基本名稱，然后在其后加上“橡膠橡膠”兩字。兩字。 例如，由丁二烯和苯乙烯共聚而成的聚合物，稱為例如，由丁二烯和苯乙烯共聚而成的聚合物，稱為“丁丁苯橡膠苯橡膠”；由丁二烯和丙烯腈共聚而成的聚合物，稱為；由丁二烯和丙烯腈共聚而成的聚合物，稱為“丁丁腈腈橡膠橡膠”；由丁二烯聚合而成的順式聚丁二烯橡膠，稱為；由丁二烯聚合而成的順式聚丁二烯橡膠，稱為“順順丁丁橡膠橡膠”；由氯丁二烯聚合而成的橡膠，稱為；由氯丁二烯聚合而成的橡膠，稱為“氯丁橡膠氯丁橡膠

34、”等。等。 由乙烯、丙烯和二烯烴共聚而成的橡膠，則稱為由乙烯、丙烯和二烯烴共聚而成的橡膠，則稱為“三元三元乙丙橡膠乙丙橡膠”。39第一章 緒論 化學(xué)纖維化學(xué)纖維一般為均聚物，其商業(yè)名稱為取其結(jié)構(gòu)單元名一般為均聚物，其商業(yè)名稱為取其結(jié)構(gòu)單元名稱中的一個特征文字，然后在后面加上稱中的一個特征文字，然后在后面加上“綸綸”字。字。滌綸滌綸 聚對苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）聚對苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）丙綸丙綸 聚丙烯聚丙烯腈綸腈綸 聚丙烯腈聚丙烯腈氯綸氯綸 聚氯乙烯聚氯乙烯維尼綸維尼綸 聚乙烯醇縮甲醛（聚乙酸乙烯酯聚乙烯醇縮甲醛（聚乙酸乙烯酯聚乙烯醇聚乙烯醇聚聚乙烯醇縮甲醛）乙烯醇縮甲醛）錦綸錦綸 聚酰胺（

35、尼龍，聚酰胺（尼龍，Nylon），后面加數(shù)字區(qū)別，如尼龍），后面加數(shù)字區(qū)別，如尼龍-66，即聚己二酰己二胺，尼龍，即聚己二酰己二胺，尼龍-6，即聚己內(nèi)酰胺。，即聚己內(nèi)酰胺。芳綸芳綸 聚對苯二酰對苯二胺聚對苯二酰對苯二胺尼龍尼龍6纖維在我國首先是由錦西化工研究院研制而成，因此纖維在我國首先是由錦西化工研究院研制而成，因此命名為命名為“錦綸錦綸”。40第一章 緒論 4）俗稱）俗稱 有許多聚合物，根據(jù)它們的外觀、形貌或特點，人們約有許多聚合物，根據(jù)它們的外觀、形貌或特點，人們約定俗成地為它們起了名稱，并得到廣泛的認(rèn)可，就形成了俗定俗成地為它們起了名稱，并得到廣泛的認(rèn)可，就形成了俗稱。稱。 例如，聚甲

36、基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，由于例如，聚甲基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，由于其透明度很高，類似于玻璃，人們稱其為其透明度很高，類似于玻璃，人們稱其為“有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃”。由。由玻玻璃纖維增強的不飽和聚酯或環(huán)氧樹脂，因其堅硬如鋼，俗稱璃纖維增強的不飽和聚酯或環(huán)氧樹脂，因其堅硬如鋼，俗稱“玻璃鋼玻璃鋼”。 三聚氰胺的俗稱為三聚氰胺的俗稱為“密胺密胺”，因此由三聚氰胺，因此由三聚氰胺和甲醛聚合而成的聚合物俗稱為和甲醛聚合而成的聚合物俗稱為“密胺樹脂密胺樹脂”。 41第一章 緒論 “滌綸樹脂（滌綸樹脂（dacron）”和和“尼龍（尼龍（nylon）”皆由其英皆由其英文譯文譯音而來，也可看作是

37、一種俗稱。音而來，也可看作是一種俗稱。 尼龍為一大類聚合物的總稱，每種尼龍的名稱后面有一尼龍為一大類聚合物的總稱，每種尼龍的名稱后面有一位或兩位數(shù)字，如尼龍位或兩位數(shù)字，如尼龍6、尼龍、尼龍66等。等。 一位數(shù)字的尼龍一位數(shù)字的尼龍，其數(shù)值表示結(jié)構(gòu)單元中的碳原子數(shù)。，其數(shù)值表示結(jié)構(gòu)單元中的碳原子數(shù)。尼龍尼龍6是由己內(nèi)酰胺或是由己內(nèi)酰胺或氨基己酸聚合而成，結(jié)構(gòu)單元含氨基己酸聚合而成，結(jié)構(gòu)單元含有有6個碳原子。個碳原子。 兩位數(shù)字的尼龍兩位數(shù)字的尼龍，前一位數(shù)表示由二元胺提供的結(jié)構(gòu)單元，前一位數(shù)表示由二元胺提供的結(jié)構(gòu)單元的碳原子數(shù)，后一位數(shù)表示由二元酸提供結(jié)構(gòu)單元的碳原子的碳原子數(shù)，后一位數(shù)表示由

38、二元酸提供結(jié)構(gòu)單元的碳原子數(shù)。如尼龍數(shù)。如尼龍66由己二胺和己二酸聚合而成，尼龍由己二胺和己二酸聚合而成，尼龍610則由則由己二胺和癸二酸聚合而成。己二胺和癸二酸聚合而成。42第一章 緒論 5）系統(tǒng)命名法）系統(tǒng)命名法 系統(tǒng)命名法是由國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會系統(tǒng)命名法是由國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會 (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)提出的規(guī)范方法。提出的規(guī)范方法。其步驟為：其步驟為：（1）先確定重復(fù)單元；）先確定重復(fù)單元；（2）排定重復(fù)單元中次級單元的次序，原則為：）排定重復(fù)單元中次級單元的次序，原則為： （i）先排

39、側(cè)基最少的元素；）先排側(cè)基最少的元素； （ii）再排有取代基的元素；）再排有取代基的元素； （iii）當(dāng)主鏈上有雜原子時，先排雜原子。）當(dāng)主鏈上有雜原子時，先排雜原子。（3）給重復(fù)單元命名；）給重復(fù)單元命名；（4）在重復(fù)單元名稱前冠以）在重復(fù)單元名稱前冠以“聚聚”字。字。43第一章 緒論次級單元排列順序的規(guī)則：次級單元排列順序的規(guī)則：n次級單元的優(yōu)先循序次級單元的優(yōu)先循序: : 雜環(huán)、雜原子或含雜原子的非環(huán)次雜環(huán)、雜原子或含雜原子的非環(huán)次級單元、含碳原子的環(huán)、只含碳原子的非環(huán)次級單元；級單元、含碳原子的環(huán)、只含碳原子的非環(huán)次級單元；n雜原子順序雜原子順序: O: O、S S、SeSe、TeTe

40、、N N、P P、AsAs、SbSb、BiBi、GeGe、SnSn、PbPb、B B、HgHg；n排列次級單元時要使取代基的位數(shù)最?。慌帕写渭墕卧獣r要使取代基的位數(shù)最??；44第一章 緒論舉例：舉例：結(jié)構(gòu)式CHCH2ClCHCH2CH2CHFCHCH2O習(xí)慣寫法ClCH2CHCH2CH CHCH2OCH2CHF系統(tǒng)命名法聚1-氯代乙烯聚1-次丁烯基聚氧化1-氟代乙烯習(xí)慣命名法聚氯乙烯聚丁二烯聚氧化氟乙烯45聚聚(1苯基乙烯苯基乙烯)Poly(1-phenylethylene) 聚聚1-(甲氧基羰基甲氧基羰基)-1-甲基乙烯甲基乙烯Poly1-(methoxycarbonyl)-1-methyl

41、ethylene 聚聚(亞胺基六次甲基亞胺基己二酰）亞胺基六次甲基亞胺基己二酰）Poly(iminohexamethylene imino adipoyl 聚聚(氧羰基氧氧羰基氧-1,4-苯撐異丙叉苯撐異丙叉-1,4-苯撐苯撐)Poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-isopropylide 46第一章 緒論 系統(tǒng)命名法較嚴(yán)謹(jǐn)，但往往名稱很長，使用不太方便。系統(tǒng)命名法較嚴(yán)謹(jǐn)，但往往名稱很長，使用不太方便。 IUPAC不反對在一般場合使用習(xí)慣命名法和其他能反映不反對在一般場合使用習(xí)慣命名法和其他能反映聚合物特征的命名法，但在學(xué)術(shù)性較強的論文中鼓勵使用系聚合物特征的命名

42、法，但在學(xué)術(shù)性較強的論文中鼓勵使用系統(tǒng)命名法。統(tǒng)命名法。 IUPAC不提倡采用商品名和俗稱。不提倡采用商品名和俗稱。47第一章 緒論6）英文縮寫）英文縮寫 當(dāng)聚合物結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時，聚合物名稱往當(dāng)聚合物結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時，聚合物名稱往往較長，使用不往較長，使用不方便，因此常用方便，因此常用英文縮寫英文縮寫表示。例如：表示。例如：48n中文名稱中文名稱 英文縮寫英文縮寫 英文名稱英文名稱n聚乙烯聚乙烯 PE polyethylenen聚丙烯聚丙烯 PP polypropylenen聚異丁烯聚異丁烯 PIB polyisobutylenen聚苯乙烯聚苯乙烯 PS polystyrenen聚氯乙烯聚氯乙烯 P

43、VC polyvinyl chloride n聚四氟乙烯聚四氟乙烯 PTFE polytetra fluoroethylenen聚丙烯酸聚丙烯酸 PAA polyacrylic acid n聚酯聚酯 PET polyestern聚碳酸酯聚碳酸酯 PC polycarbonaten聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯 PMA polymethylacrylaten聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA polymethylmethacrylaten聚醋酸乙烯聚醋酸乙烯 PVAc polyvinyl acetaten聚乙烯醇聚乙烯醇 PVA polyvinyl alcohol n聚丁二烯聚丁二烯 PB p

44、olybutadienen聚丙烯腈聚丙烯腈 PAN polyacrylnitrilen聚酰胺聚酰胺 PA polyamiden聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 PAM polyacrylamiden聚氨酯聚氨酯 PUR polyurethane49第一章 緒論1.3 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng) 由小分子單體同過化學(xué)方法得到高分子的過程稱為聚合由小分子單體同過化學(xué)方法得到高分子的過程稱為聚合反應(yīng)。聚合反應(yīng)可從不同的角度進(jìn)行分類，目前主要有兩種方法。反應(yīng)。聚合反應(yīng)可從不同的角度進(jìn)行分類，目前主要有兩種方法。1.3.1 按單體和聚合物的組成和結(jié)構(gòu)變化分類按單體和聚合物的組成和結(jié)構(gòu)變化分類 早期的分類方法。早期的分類方法。

45、加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。 1 按單體和聚合物反應(yīng)前后組成與結(jié)構(gòu)的變化分類按單體和聚合物反應(yīng)前后組成與結(jié)構(gòu)的變化分類n 加聚反應(yīng)加聚反應(yīng) 縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)naddition polymerization condensation polymerization 定義定義單體通過相互加成形成聚合單體通過相互加成形成聚合物（加聚物）的反應(yīng)物（加聚物）的反應(yīng)由多官能團(tuán)單體通過縮合而消去小分子形成聚合物的反應(yīng) 50第一章 緒論 例如苯乙烯加聚成聚苯乙烯：例如苯乙烯加聚成聚苯乙烯： 加聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)單元中元素組成與其單體相同，僅是電加聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)單元中元素組成與其單體相同，僅是電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

46、。子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。加聚物的相對分子質(zhì)量是單體相對分子質(zhì)加聚物的相對分子質(zhì)量是單體相對分子質(zhì) 量的整數(shù)倍。量的整數(shù)倍。51第一章 緒論 通過單體分子中的某些官能團(tuán)之間的縮合聚合成高分子通過單體分子中的某些官能團(tuán)之間的縮合聚合成高分子的反應(yīng)稱為縮合反應(yīng)。的反應(yīng)稱為縮合反應(yīng)。 縮聚反應(yīng)兼有聚合成高分子和縮合出低分子物的雙重意縮聚反應(yīng)兼有聚合成高分子和縮合出低分子物的雙重意義，主產(chǎn)物稱為義，主產(chǎn)物稱為縮合物縮合物。例如聚碳酸酯（例如聚碳酸酯（PC）的制備：）的制備： 由于低分子副產(chǎn)物的析出，由于低分子副產(chǎn)物的析出，縮聚物的結(jié)構(gòu)單元要比單體縮聚物的結(jié)構(gòu)單元要比單體少一些原子，因此相對分子質(zhì)量不再是單體相

47、對分子質(zhì)量的少一些原子，因此相對分子質(zhì)量不再是單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。整數(shù)倍。CCH3CH3OHHO+COClClnnCCH3CH3OOCOn+ (n-1) HCl52第一章 緒論 用于縮聚反應(yīng)的單體所含的官能團(tuán)主要有用于縮聚反應(yīng)的單體所含的官能團(tuán)主要有羥基羥基(OH)、胺基胺基(H2)、羧基、羧基(COOH)、酯基、酯基(COOR)等?？s聚物中等?？s聚物中往往保留有特征基團(tuán)，如往往保留有特征基團(tuán)，如酯鍵酯鍵(OCO)、醚鍵、醚鍵(O)、酰胺鍵酰胺鍵(NHCO)等。因此等。因此縮聚物一般為雜鏈聚合物縮聚物一般為雜鏈聚合物。 高分子化學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致了許多新的聚合方法的出現(xiàn)，如高分子化學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致

48、了許多新的聚合方法的出現(xiàn)，如開環(huán)聚合、異構(gòu)化聚合、氫轉(zhuǎn)移聚合、成環(huán)聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移開環(huán)聚合、異構(gòu)化聚合、氫轉(zhuǎn)移聚合、成環(huán)聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合等，很難歸納到上述分類方法中。聚合等，很難歸納到上述分類方法中。 加聚和縮聚分類法至今尚有人使用。加聚和縮聚分類法至今尚有人使用。53第一章 緒論1.3.2 按聚合機(jī)理分類按聚合機(jī)理分類 20世紀(jì)世紀(jì)50年代開始，按聚合機(jī)理和動力學(xué)過程，將聚合年代開始，按聚合機(jī)理和動力學(xué)過程，將聚合反應(yīng)分為反應(yīng)分為連鎖聚合連鎖聚合和和逐步聚合逐步聚合兩大類。兩大類。 連鎖聚合連鎖聚合（Chain Polymerization）的特點：的特點：（1）聚合需要活性中心聚合需要活性

49、中心，如自由基，如自由基（Free-radical ) 、陽離、陽離子子（Cation ) 、陰離子、陰離子（anion ）配位離子配位離子 Coordination ） 等，因此有等，因此有自由基聚合、陽離子聚合、陰離子聚合、配位自由基聚合、陽離子聚合、陰離子聚合、配位聚合聚合之分。之分。（2）聚合過程由鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止等基元反應(yīng)組成。聚合過程由鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止等基元反應(yīng)組成。（3）聚合過程中相對分子質(zhì)量變化不大，聚合過程中相對分子質(zhì)量變化不大，體系始終由單體、體系始終由單體、高分子量聚合物和微量引發(fā)劑組成。沒有分子量遞增的產(chǎn)物。高分子量聚合物和微量引發(fā)劑組成。沒有分子量遞增的產(chǎn)

50、物。（4）單體轉(zhuǎn)化率隨時間增加。單體轉(zhuǎn)化率隨時間增加。54第一章 緒論 逐步聚合逐步聚合（Step Polymerization）的特點：的特點：（1）低分子單體通過官能團(tuán)間的縮合逐步形成大分子。低分子單體通過官能團(tuán)間的縮合逐步形成大分子。體體系由單體和分子量遞增的一系列中間產(chǎn)物組成。系由單體和分子量遞增的一系列中間產(chǎn)物組成。（2）每一步反應(yīng)的速率和活化能基本相同。每一步反應(yīng)的速率和活化能基本相同。（3）反應(yīng)初期大部分單體很快形成低聚物，短期內(nèi)轉(zhuǎn)化率反應(yīng)初期大部分單體很快形成低聚物，短期內(nèi)轉(zhuǎn)化率很高。隨后低聚物相互反應(yīng)，分子量緩慢上升。很高。隨后低聚物相互反應(yīng)，分子量緩慢上升。（4）大部分是平

51、衡反應(yīng)。大部分是平衡反應(yīng)。 縮合聚合反應(yīng) 聚加成反應(yīng) 55縮合聚合反應(yīng) 聚加成反應(yīng) 以水酸作催化劑時 以堿作催化劑時則屬于陰離子連鎖聚合） 開環(huán)反應(yīng)（Ring opening） 烯類單體的加聚反應(yīng)一般為連鎖聚合；烯類單體的加聚反應(yīng)一般為連鎖聚合； 大多數(shù)縮聚反應(yīng)為逐步聚合。大多數(shù)縮聚反應(yīng)為逐步聚合。56連鎖聚合（鏈?zhǔn)骄酆希┻B鎖聚合（鏈?zhǔn)骄酆希┲鸩骄酆现鸩骄酆嫌⑽挠⑽腸hain polymerizationchain polymerizationstep polymerizationstep polymerization機(jī)理機(jī)理活性中心活性中心多種（多種（R.,R+,R-R.,R+,R-）與單體

52、作用（單體之間不反與單體作用（單體之間不反應(yīng)）應(yīng)）無無通過單體官能團(tuán)間反通過單體官能團(tuán)間反應(yīng)應(yīng)基元反應(yīng)基元反應(yīng)引發(fā)引發(fā),增長增長,終止終止,轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移無無動力動力學(xué)學(xué)單體轉(zhuǎn)化率單體轉(zhuǎn)化率- -時間時間相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量- -時間時間任一瞬間組成任一瞬間組成單體單體,高分子高分子,微量引發(fā)劑微量引發(fā)劑( (中中間產(chǎn)物不穩(wěn)定間產(chǎn)物不穩(wěn)定) )相對分子質(zhì)量遞增的相對分子質(zhì)量遞增的一系列中間產(chǎn)物一系列中間產(chǎn)物) )連鎖聚合與逐步聚合的區(qū)別與聯(lián)系連鎖聚合與逐步聚合的區(qū)別與聯(lián)系 57第一章 緒論1.4 高分子的相對分子質(zhì)量及其分布高分子的相對分子質(zhì)量及其分布1.4.1 高分子的相對分子質(zhì)量與性能間的關(guān)

53、系高分子的相對分子質(zhì)量與性能間的關(guān)系 小分子化合物沒有機(jī)械強度，而高分子通常具有較高的小分子化合物沒有機(jī)械強度，而高分子通常具有較高的機(jī)械強度。顯然，材料的機(jī)械性能隨著相對分子質(zhì)量的增加機(jī)械強度。顯然，材料的機(jī)械性能隨著相對分子質(zhì)量的增加逐漸提高。圖逐漸提高。圖11為高分子的機(jī)械性能與相對分子質(zhì)量間的為高分子的機(jī)械性能與相對分子質(zhì)量間的一般關(guān)系。一般關(guān)系。58第一章 緒論0100200300400500600700020406080100120140160DP = 400DP = 30機(jī)機(jī)械械性性能能聚聚合合度度圖圖11 高分子聚合度與機(jī)械性能之間的關(guān)系高分子聚合度與機(jī)械性能之間的關(guān)系59第一

54、章 緒論 由圖由圖11可見，當(dāng)聚合度低于可見，當(dāng)聚合度低于30時，基本上沒有機(jī)械時，基本上沒有機(jī)械強度；當(dāng)聚合度大于強度；當(dāng)聚合度大于400左右時，機(jī)械強度不再隨聚合度的左右時，機(jī)械強度不再隨聚合度的增加而上升。增加而上升。 相對分子質(zhì)量提高，有利于材料的機(jī)械性能發(fā)展。但過相對分子質(zhì)量提高，有利于材料的機(jī)械性能發(fā)展。但過高的相對分子質(zhì)量，高的相對分子質(zhì)量，導(dǎo)致材料熔融時的粘度較大導(dǎo)致材料熔融時的粘度較大，不利于材，不利于材料的加工。料的加工。重要概念：重要概念： 在滿足材料的機(jī)械性能的前提下，高分子的相對分子質(zhì)在滿足材料的機(jī)械性能的前提下，高分子的相對分子質(zhì)量應(yīng)盡可能小一些，以有利于材料的加工

55、。量應(yīng)盡可能小一些，以有利于材料的加工。60第一章 緒論塑料塑料相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量/萬萬纖維纖維相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量/萬萬橡膠橡膠相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量/萬萬HDPE6 30滌綸1.82.3天然橡膠2040PVC515尼龍-661.21.8丁苯橡膠1520PS1030維尼綸67.5順丁橡膠2530PC26纖維素50100氯丁橡膠1012表表11 常見聚合物的相對分子質(zhì)量常見聚合物的相對分子質(zhì)量61第一章 緒論1.4.2 高分子的平均相對分子質(zhì)量高分子的平均相對分子質(zhì)量 聚合物是由相對分子質(zhì)量不等的同系物組成的混合物，聚合物是由相對分子質(zhì)量不等的同系物組成的混合物，存在存在多分散性。

56、多分散性。因此常用因此常用平均相對分子質(zhì)量平均相對分子質(zhì)量來表示。來表示。 根據(jù)統(tǒng)計方法不同，平均相對分子質(zhì)量可分根據(jù)統(tǒng)計方法不同，平均相對分子質(zhì)量可分為數(shù)均分子為數(shù)均分子量、質(zhì)均分子量、量、質(zhì)均分子量、Z均分子量、粘均分子量均分子量、粘均分子量。其中尤以數(shù)均。其中尤以數(shù)均分子量最為常用。分子量最為常用。62第一章 緒論（1）數(shù)均分子量）數(shù)均分子量 按數(shù)量平均的相對分子質(zhì)量，定義為按數(shù)量平均的相對分子質(zhì)量，定義為某體系的總質(zhì)量某體系的總質(zhì)量m為分子總數(shù)所平均的結(jié)果為分子總數(shù)所平均的結(jié)果。體系中低分子量部分對數(shù)均分子體系中低分子量部分對數(shù)均分子量由較大影響。量由較大影響。 數(shù)均分子量通常由數(shù)均分

57、子量通常由滲透壓、蒸汽壓、沸點升高滲透壓、蒸汽壓、沸點升高等依數(shù)法等依數(shù)法測定。測定。（14）iiiiiiiiinMxMmmnMnnmM)/(nM63第一章 緒論（2）質(zhì)均分子量）質(zhì)均分子量 按質(zhì)量平均的相對分子質(zhì)量。體系中高分子量部分對質(zhì)按質(zhì)量平均的相對分子質(zhì)量。體系中高分子量部分對質(zhì)均分子量由較大影響。均分子量由較大影響。 質(zhì)均分子量通常由質(zhì)均分子量通常由光散射法光散射法測定。測定。iiiiiiiiiwMwMnMnmMmM2（15）wM64第一章 緒論（3）Z均分子量均分子量 按按Z量平均的相對分子質(zhì)量。量平均的相對分子質(zhì)量。Z量的定義為量的定義為miMi。 Z均分子量通常由均分子量通常由

58、離心沉淀法離心沉淀法測定。測定。zM232iiiiiiiizMnMnMmMmM（16）三種分子量可用通式表示： 65第一章 緒論（4）粘均分子量）粘均分子量 用用粘度法粘度法測定的相對分子質(zhì)量稱為粘均分子量。測定的相對分子質(zhì)量稱為粘均分子量。 式中式中是高分子稀溶液特性粘數(shù)是高分子稀溶液特性粘數(shù)分子量關(guān)系式中的指分子量關(guān)系式中的指數(shù)，一般在數(shù)，一般在0.5 0.9之間。之間。M/11/1)()(iiiiiiiMnMnmMmM（17）66n例：設(shè)一聚合物樣品，其中分子量為104的分子有10 mol, 分子量為105的分子有5 mol, 求分子量67n討論：n 1. Mz Mw M Mn，M略低于

59、Mwn2. Mn靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分對Mn影響較大n3. Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分對Mw影響較大n4. 一般用Mw來表征聚合物比Mn更恰當(dāng)，因為聚合物的性能如強度、熔體粘度更多n地依賴于樣品中較大的分子68第一章 緒論 以上幾種平均分子量之間的大小關(guān)系為：以上幾種平均分子量之間的大小關(guān)系為： 非常容易記憶的關(guān)系非常容易記憶的關(guān)系!zM wM MnM 69第一章 緒論1.4.3 高分子的分子量分布高分子的分子量分布 由于高分子材料的多分散性，平均分子量并不能完全表由于高分子材料的多分散性，平均分子量并不能完全表征其中各種分子的數(shù)量，因此還有征其中各種分

60、子的數(shù)量，因此還有分子量分布分子量分布的概念。的概念。 目前有三種表示分子量分布的方法：目前有三種表示分子量分布的方法：（1）分子量分布指數(shù)）分子量分布指數(shù)D D值越大，表示分布越寬。天然高分子的值越大，表示分布越寬。天然高分子的D值可達(dá)值可達(dá)1，完，完全均一，合成高分子的全均一，合成高分子的D值一般在值一般在1.550之間。之間。 nwMMD（18）70第一章 緒論（2）分子量分布曲線）分子量分布曲線 分為數(shù)量分布曲線和質(zhì)量分布曲線兩種。圖分為數(shù)量分布曲線和質(zhì)量分布曲線兩種。圖12為典型為典型的質(zhì)量分布曲線。圖中可見，數(shù)均分子量處于分布曲線頂峰的質(zhì)量分布曲線。圖中可見，數(shù)均分子量處于分布曲線