高分子基本概念

1、第一章第一章 緒緒 論論1. 1 引言引言1. 2 高分子的基本概念高分子的基本概念 （1） 單體單體 （2） 二聚體，三聚體二聚體，三聚體和齊聚物和齊聚物 （3） 聚合物聚合物 （4） 線型高分子線型高分子 （5） 支化高分子支化高分子 （6） 交聯(lián)高分子交聯(lián)高分子 （7） 共聚物共聚物 （8）高分子共混物）高分子共混物 12 高分子的基本概念高分子的基本概念 （1）單體：）單體：通過(guò)反應(yīng)能制備高分子化合物的物質(zhì)稱做單體。通過(guò)反應(yīng)能制備高分子化合物的物質(zhì)稱做單體。例如乙烯是單體，能聚合生成聚乙烯例如乙烯是單體，能聚合生成聚乙烯： nCH2=CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2

2、某種氨基酸，相互反應(yīng)，失去小分子（水），聚某種氨基酸，相互反應(yīng)，失去小分子（水），聚合生成聚氨基酸，這個(gè)氨基酸也稱做合生成聚氨基酸，這個(gè)氨基酸也稱做 單體：?jiǎn)误w：12 高分子的基本概念高分子的基本概念 （1）單體：）單體： （2）二聚體，三聚體二聚體，三聚體和齊聚物：和齊聚物：聚合是逐步進(jìn)行的，兩個(gè)單體結(jié)合生成二聚體，二聚合是逐步進(jìn)行的，兩個(gè)單體結(jié)合生成二聚體，二聚體也能和單體結(jié)合生成三聚體，兩個(gè)二聚體結(jié)合聚體也能和單體結(jié)合生成三聚體，兩個(gè)二聚體結(jié)合能生成四聚體，以此類推逐漸生成更多聚體。能生成四聚體，以此類推逐漸生成更多聚體。H2N C C OH N C C H2OHR OHR OHn（2）

3、二聚體，三聚體二聚體，三聚體和齊聚物：和齊聚物：低分子量的聚合產(chǎn)物，例如二聚體、三聚體、四聚低分子量的聚合產(chǎn)物，例如二聚體、三聚體、四聚體、五聚體體、五聚體無(wú)論是環(huán)狀的，還是線形的無(wú)論是環(huán)狀的，還是線形的統(tǒng)稱齊統(tǒng)稱齊聚物。聚物。齊聚物與通常所說(shuō)的聚合物是很不同的，增減幾個(gè)齊聚物與通常所說(shuō)的聚合物是很不同的，增減幾個(gè)結(jié)構(gòu)單元能使其物理性質(zhì)有很大的變化。結(jié)構(gòu)單元能使其物理性質(zhì)有很大的變化。HO CH2 C OH HO CH2 C O CH2 C OH- H2O單體二聚體OOOH OCH2C OH- H2O三聚體O3三聚甲醛三聚甲醛（三氧六環(huán)）（三氧六環(huán)）聚甲醛聚甲醛 乙炔三聚體（苯）乙炔三聚體（苯

4、）聚乙炔聚乙炔 ( n聚體聚體 ) CH CHHHHHHH CH=CH nC=OHHCO OC COHHHHHH CH2 O n（3）聚合物：）聚合物：高分子量的聚合產(chǎn)物，又稱做高聚物、高分子、大高分子量的聚合產(chǎn)物，又稱做高聚物、高分子、大分子。常用聚合物的分子量高達(dá)分子。常用聚合物的分子量高達(dá)104106，甚至更，甚至更高。高。一個(gè)大分子往往由許多相同的、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)單元通一個(gè)大分子往往由許多相同的、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)單元通過(guò)共價(jià)鍵重復(fù)連接而成。過(guò)共價(jià)鍵重復(fù)連接而成。例如聚氯乙烯分子由許多氯乙烯結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接例如聚氯乙烯分子由許多氯乙烯結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成，可表示為：而成，可表示為：CH2 CH C

5、H2 CH CH2 CHClClCl CH2 CH Clnor高分子化合物的分子量高分子化合物的分子量就是結(jié)構(gòu)單元的分子量（就是結(jié)構(gòu)單元的分子量（M0）與聚合度（）與聚合度（DP）或重復(fù)單元數(shù)或重復(fù)單元數(shù) n 的乘積，可表示為：的乘積，可表示為： MDPM0nM0還有一類聚合物與聚氯乙烯不同，是由兩種單體還有一類聚合物與聚氯乙烯不同，是由兩種單體聚合生成高分子，例如由己二胺和己二酸縮合聚聚合生成高分子，例如由己二胺和己二酸縮合聚合生成商品名稱為合生成商品名稱為 尼龍尼龍-66的高分子。其的高分子。其 中重復(fù)單元是由兩種中重復(fù)單元是由兩種 結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元-NH-(CH2)-6NH- 和和-OC

6、-(CH2)4-CO-組成：組成：n結(jié)構(gòu)單元1結(jié)構(gòu)單元2重復(fù)單元 NH ( CH2 ) NH C ( CH2 ) C 64OO縮合聚合物縮合聚合物的分子量的分子量?jī)煞N結(jié)構(gòu)單元分別來(lái)源于己二胺和己二酸，兩種結(jié)構(gòu)單元分別來(lái)源于己二胺和己二酸， 但聚合過(guò)程中消除小分子水而失去了一些原子，但聚合過(guò)程中消除小分子水而失去了一些原子， 這些結(jié)構(gòu)單元不宜再稱單體單元。這些結(jié)構(gòu)單元不宜再稱單體單元。在這種情況，結(jié)構(gòu)單元數(shù)在這種情況，結(jié)構(gòu)單元數(shù) DP 將是重將是重 復(fù)單元數(shù)復(fù)單元數(shù) (n) 的兩倍：的兩倍：聚合物的分子量應(yīng)表示為：聚合物的分子量應(yīng)表示為：其中其中M10和和M20分別是結(jié)構(gòu)單元分別是結(jié)構(gòu)單元 1

7、和結(jié)構(gòu)單元和結(jié)構(gòu)單元 2 的的分子量。分子量。 M0為結(jié)構(gòu)單元平均分子量為結(jié)構(gòu)單元平均分子量020102010)(21)(MDPMMDPMMnMDP = 2n（4 4）線型高分子：）線型高分子：線型高分子是由長(zhǎng)的骨架原子組成，例如聚乙烯，線型高分子是由長(zhǎng)的骨架原子組成，例如聚乙烯，也可以有取代側(cè)基，例如聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸也可以有取代側(cè)基，例如聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈等，甲酯，聚丙烯腈等，骨架原子都是碳原子的又稱碳鏈高分子：骨架原子都是碳原子的又稱碳鏈高分子： 聚乙烯聚乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯晴聚丙烯晴( CH2 CH2 )n, CH2 C

8、H Cln( CH2 C )nCH3OOCH3C( CH2 CH )nC N而像尼龍一而像尼龍一6666，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等的線型，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等的線型高分子，其主鏈骨架原子還含有非碳原子又稱雜高分子，其主鏈骨架原子還含有非碳原子又稱雜鏈高分子：鏈高分子： 尼龍尼龍66 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 線型高分子通常是指可溶解在溶劑中的，固態(tài)時(shí)可線型高分子通常是指可溶解在溶劑中的，固態(tài)時(shí)可以是玻璃態(tài)的熱塑性塑料，有的聚合物在常溫下呈以是玻璃態(tài)的熱塑性塑料，有的聚合物在常溫下呈柔順性材料，也有的是彈性體。柔順性材料，也有的是彈性體。n NH ( CH2 ) NH C ( C

9、H2 ) C 64OO O CH2 CH2 O C C OOn（5 5）支化高分子：）支化高分子：支化高分子是由線型高分子鏈中派生出一些支鏈，支化高分子是由線型高分子鏈中派生出一些支鏈，其組成的結(jié)構(gòu)單元和主鏈?zhǔn)窍嗤模ㄈ鐖D其組成的結(jié)構(gòu)單元和主鏈?zhǔn)窍嗤模ㄈ鐖D1 11 1所所示）。支化高分子也是可溶的，很多性質(zhì)和線型示）。支化高分子也是可溶的，很多性質(zhì)和線型高分子類似。但與線性高分子不同的是結(jié)晶傾向高分子類似。但與線性高分子不同的是結(jié)晶傾向要降低，溶液的粘度不同。要降低，溶液的粘度不同。圖圖1 11 1 支化高分子支化高分子 圖圖1 12 2 交聯(lián)高分子交聯(lián)高分子（6 6）交聯(lián)高分子：）交聯(lián)高分

10、子：高分子鏈間產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，可生成交聯(lián)或網(wǎng)狀高分子鏈間產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，可生成交聯(lián)或網(wǎng)狀高分子（如圖高分子（如圖1 12 2所示）。這樣的高分子通常所示）。這樣的高分子通常只能被溶劑溶脹，而不能溶解，也不能熔融。只能被溶劑溶脹，而不能溶解，也不能熔融。隨著交聯(lián)程度的增加，其能溶脹程度減少，當(dāng)隨著交聯(lián)程度的增加，其能溶脹程度減少，當(dāng)高度交聯(lián)時(shí)溶脹也不能產(chǎn)生了。一些熱固性樹(shù)高度交聯(lián)時(shí)溶脹也不能產(chǎn)生了。一些熱固性樹(shù)脂就是高度交聯(lián)的。而作為橡膠彈性材料則具脂就是高度交聯(lián)的。而作為橡膠彈性材料則具有輕度的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。有輕度的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。（7 7）共聚物：）共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物叫共聚由兩種

11、或兩種以上單體聚合而成的聚合物叫共聚物。如在同一個(gè)聚合釜中，將丁二烯與苯乙烯兩物。如在同一個(gè)聚合釜中，將丁二烯與苯乙烯兩種單體混合聚合，得到的是丁苯共聚物：種單體混合聚合，得到的是丁苯共聚物：很多高分子材料都是共聚物。按單體單元在高分很多高分子材料都是共聚物。按單體單元在高分子鏈中的不同序列分布分類的話，共聚物有四種子鏈中的不同序列分布分類的話，共聚物有四種類型：類型：CH2=CH + CH2=CH CH=CH2 ( CH2 CH ) ( CH2 CH=CH CH2 ) xy n無(wú)規(guī)共聚物：無(wú)規(guī)共聚物：在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無(wú)規(guī)則。在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無(wú)規(guī)則。 兩種單

12、元在鏈中的排列順序是不能預(yù)測(cè)的。兩種單元在鏈中的排列順序是不能預(yù)測(cè)的。在烯類單體自由基共聚合時(shí)在烯類單體自由基共聚合時(shí), ,通常得到的是無(wú)規(guī)共通常得到的是無(wú)規(guī)共聚物，其性質(zhì)與相應(yīng)的均聚物是大不相同的。聚物，其性質(zhì)與相應(yīng)的均聚物是大不相同的。-A-B-A-A-B-A-B-B-A-A-B-A-B-B-A-B-A-B-A-A-B-A-B-B-A-A-B-A-B-B-A-B-交替共聚物：交替共聚物：顧名思義，交替共聚物就是顧名思義，交替共聚物就是A A和和B B兩種結(jié)構(gòu)單元兩種結(jié)構(gòu)單元 在高分子鏈中交替排列。在高分子鏈中交替排列。通過(guò)特定的烯類聚合能得到交替共聚物，其性通過(guò)特定的烯類聚合能得到交替共聚

13、物，其性 能與兩類均聚物的性質(zhì)也大不相同。能與兩類均聚物的性質(zhì)也大不相同。-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-嵌段共聚物：嵌段共聚物：高分子鏈中由一種結(jié)構(gòu)單元鏈段和另一種結(jié)構(gòu)高分子鏈中由一種結(jié)構(gòu)單元鏈段和另一種結(jié)構(gòu) 單元鏈段相接組成。兼具有兩種均聚物單元鏈段相接組成。兼具有兩種均聚物 的性質(zhì)。的性質(zhì)。-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-接技共聚物：接技共聚物：共聚物的主鏈?zhǔn)且环N均聚物，支鏈?zhǔn)橇硪环N均聚共聚物的

14、主鏈?zhǔn)且环N均聚物，支鏈?zhǔn)橇硪环N均聚物稱接枝共聚物?？捎脙深惥畚锵嗷シ磻?yīng)生成，物稱接枝共聚物?？捎脙深惥畚锵嗷シ磻?yīng)生成，也可由也可由A A種均聚物的主鏈上引人一些可反應(yīng)的基團(tuán)，種均聚物的主鏈上引人一些可反應(yīng)的基團(tuán)，再接上由再接上由B B形成的支鏈構(gòu)成接枝共聚物。接枝共聚形成的支鏈構(gòu)成接枝共聚物。接枝共聚物的性質(zhì)是兩類均聚物的加合。物的性質(zhì)是兩類均聚物的加合。（8 8）高分子共混物：）高分子共混物：兩種或更多種聚合物機(jī)械混合在一起叫做高分子兩種或更多種聚合物機(jī)械混合在一起叫做高分子共混物，能將兩種或多種聚合物性質(zhì)綜合在一起。共混物，能將兩種或多種聚合物性質(zhì)綜合在一起。根據(jù)組成、共混結(jié)構(gòu)的不同可

15、以得到各種改性的根據(jù)組成、共混結(jié)構(gòu)的不同可以得到各種改性的高分子材料以滿足技術(shù)上的需要。高分子材料以滿足技術(shù)上的需要。1.3 1.3 聚合物的命名聚合物的命名長(zhǎng)期以來(lái)，聚合物沒(méi)有統(tǒng)一的命名法，往往根據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)，聚合物沒(méi)有統(tǒng)一的命名法，往往根據(jù)單體或聚合物結(jié)構(gòu)來(lái)命名，有時(shí)也常用商品名或單體或聚合物結(jié)構(gòu)來(lái)命名，有時(shí)也常用商品名或俗名。俗名。19721972年國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)年國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPACIUPAC）提出了線型有機(jī)聚合物的系統(tǒng)命名法。）提出了線型有機(jī)聚合物的系統(tǒng)命名法。我國(guó)化學(xué)名詞審定委員會(huì)高分子化學(xué)專業(yè)組，根我國(guó)化學(xué)名詞審定委員會(huì)高分子化學(xué)專業(yè)組，根據(jù)國(guó)內(nèi)高分子

16、界專家的廣泛討論和審定，提出一據(jù)國(guó)內(nèi)高分子界專家的廣泛討論和審定，提出一個(gè)個(gè)“高分于化學(xué)命名原則高分于化學(xué)命名原則”。宗旨是支持。宗旨是支持IUPACIUPAC提倡的科學(xué)性很強(qiáng)的以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的命名法，同提倡的科學(xué)性很強(qiáng)的以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的命名法，同時(shí)也承認(rèn)以單體來(lái)源為基礎(chǔ)的命名法等。時(shí)也承認(rèn)以單體來(lái)源為基礎(chǔ)的命名法等。1.3 1.3 聚合物的命名聚合物的命名1.3.1 1.3.1 根據(jù)單體來(lái)源或制法命名根據(jù)單體來(lái)源或制法命名1.3.2 1.3.2 根據(jù)聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名根據(jù)聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名1.3.3 1.3.3 根據(jù)商品命名根據(jù)商品命名1.3.41.3.4 IUPACIUPAC的系統(tǒng)命名法的

17、系統(tǒng)命名法 第一章第一章 緒緒 論論1. 1 1. 1 引言引言1. 2 1. 2 高分子的基本概念高分子的基本概念1.3.1 1.3.1 根據(jù)單體來(lái)源或制法命名根據(jù)單體來(lái)源或制法命名很多聚合物的名稱是由單體或假想單體名稱前很多聚合物的名稱是由單體或假想單體名稱前加一個(gè)加一個(gè)“聚聚”字而來(lái)，例如字而來(lái)，例如聚乙烯、聚乙烯、 CHCH2 2=CH=CH2 2 (CH (CH2 2-CH-CH2 2) )n n聚丙烯、聚丙烯、 CHCH2 2=CH (CH=CH (CH2 2-CH)-CH)n n CH CH3 3 CH CH3 3 聚氯乙烯、聚氯乙烯、 CHCH2 2=CH (CH=CH (CH

18、2 2-CH)-CH)n n Cl Cl Cl Cl CH CH3 3聚甲基丙烯酸甲酯等。聚甲基丙烯酸甲酯等。 CHCH2 2=C=C COOCHCOOCH3 3 1.3.1 1.3.1 根據(jù)單體來(lái)源或制法命名根據(jù)單體來(lái)源或制法命名聚乙烯醇聚乙烯醇: CH: CH2 2=CH (CH=CH (CH2 2-CH)-CH)n n OH OH CH OH OH CH3 3OHOH CH CH3 3-CH=O CH-CH=O CH2 2=CH (CH=CH (CH2 2-CH)-CH)n n OCOCH OCOCH3 3 OCOCH OCOCH3 3 假想的乙烯醇單假想的乙烯醇單體體-它是以乙醛的形式

19、存在。它是以乙醛的形式存在。實(shí)際上聚乙烯醇是由聚乙酸乙烯酯經(jīng)醇解而得到的。實(shí)際上聚乙烯醇是由聚乙酸乙烯酯經(jīng)醇解而得到的。但這命名法方便，又把單體原料來(lái)源標(biāo)明，廣泛應(yīng)用。但這命名法方便，又把單體原料來(lái)源標(biāo)明，廣泛應(yīng)用。然而，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生混淆和無(wú)法命名，如聚然而，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生混淆和無(wú)法命名，如聚一己內(nèi)酰一己內(nèi)酰胺和聚胺和聚6 6一氨基已酸是同一種聚合物一氨基已酸是同一種聚合物，有兩種單體。，有兩種單體。 HN-(CHHN-(CH2 2) )5 5-CO or H-CO or H2 2N-(CHN-(CH2 2) )5 5-COOH (HN-(CH-COOH (HN-(CH2 2) )5 5-CO)

20、-CO)n n1.3.2 1.3.2 根據(jù)聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名根據(jù)聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名很多縮聚物是兩種單體通過(guò)官能團(tuán)間縮合反應(yīng)很多縮聚物是兩種單體通過(guò)官能團(tuán)間縮合反應(yīng)制備的。制備的。 在結(jié)構(gòu)上與單體有差別。可根據(jù)結(jié)構(gòu)單元在結(jié)構(gòu)上與單體有差別?？筛鶕?jù)結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)來(lái)命名，前面冠以的結(jié)構(gòu)來(lái)命名，前面冠以“聚聚”字。字。例如對(duì)苯二甲酸和乙二醇制備的聚合物叫聚例如對(duì)苯二甲酸和乙二醇制備的聚合物叫聚（對(duì)苯二甲酸乙二酯），由己二胺和己二酸反（對(duì)苯二甲酸乙二酯），由己二胺和己二酸反應(yīng)制備的叫聚己二酰已二胺等等。應(yīng)制備的叫聚己二酰已二胺等等。有一些聚合物結(jié)構(gòu)中已看不出單體來(lái)源了。有一些聚合物結(jié)構(gòu)中已看不出單體

21、來(lái)源了。更更需要由聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名，需要由聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名，聚亞苯基苯并二惡唑 HOOCCOOH+ HOHClH2NOHNH2HClONNOnHOOCCOOH+ HSHClH2NNH2HClSHSNSNn聚亞苯基苯并二噻唑聚亞苯基苯并二噻唑1.3.3 根據(jù)商品命名根據(jù)商品命名有機(jī)化合物的命名很復(fù)雜，聚合物就更復(fù)雜了。有機(jī)化合物的命名很復(fù)雜，聚合物就更復(fù)雜了。在商業(yè)生產(chǎn)和流通中，人們?nèi)粤?xí)慣用簡(jiǎn)單明了的在商業(yè)生產(chǎn)和流通中，人們?nèi)粤?xí)慣用簡(jiǎn)單明了的 稱呼，并能與應(yīng)用聯(lián)系在一起。稱呼，并能與應(yīng)用聯(lián)系在一起。例如例如: 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯-有機(jī)玻璃，有機(jī)玻璃， 塑料類聚合物塑料類聚合

22、物-酚醛樹(shù)脂，脲醛樹(shù)脂，醇酸樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂，脲醛樹(shù)脂，醇酸樹(shù)脂。 有時(shí)也將聚氯乙烯有時(shí)也將聚氯乙烯-俗稱氯乙烯樹(shù)脂。俗稱氯乙烯樹(shù)脂。 將橡膠類聚合物將橡膠類聚合物-加上后綴加上后綴“橡膠橡膠”，例如例如: 丁二烯和苯乙烯共聚物丁二烯和苯乙烯共聚物-丁苯橡膠，丁苯橡膠， 丁二烯和丙烯腈共聚物丁二烯和丙烯腈共聚物-丁腈橡膠，丁腈橡膠， 乙烯和丙烯共聚物乙烯和丙烯共聚物-乙丙橡膠等等。乙丙橡膠等等。1.3.3 根據(jù)商品命名根據(jù)商品命名將纖維類的，在我國(guó)是用將纖維類的，在我國(guó)是用“綸綸”作后綴作后綴的的例如例如: 聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚對(duì)苯二甲酸乙二酯-滌綸，滌綸， 聚聚一已內(nèi)酰胺一已內(nèi)酰胺-錦綸，錦綸，

23、 聚乙烯醇縮醛聚乙烯醇縮醛-維尼綸，維尼綸， 聚氯乙烯聚氯乙烯-氯綸，氯綸， 聚丙烯腈聚丙烯腈-腈綸，腈綸， 聚丙烯聚丙烯-丙綸。丙綸。1.3.3 根據(jù)商品命名根據(jù)商品命名還有直接引用的國(guó)外商品名稱音譯，還有直接引用的國(guó)外商品名稱音譯，例如例如: 聚酰胺又稱尼龍聚酰胺又稱尼龍 (Nylon)， 聚已二酰己二胺聚已二酰己二胺-尼龍一尼龍一66 (nylon-66)， 聚癸二酰癸二胺聚癸二酰癸二胺-尼龍一尼龍一1010，第一個(gè)數(shù)表示二元胺的碳原子數(shù)目，第第一個(gè)數(shù)表示二元胺的碳原子數(shù)目，第二個(gè)數(shù)為二元酸的，因此尼龍一二個(gè)數(shù)為二元酸的，因此尼龍一610則則是己二胺和癸二酸的縮聚產(chǎn)物。是己二胺和癸二酸的

24、縮聚產(chǎn)物。1.3.4 IUPAC的系統(tǒng)命名法的系統(tǒng)命名法為避免聚合物命名中的多名或不確切，國(guó)際純?yōu)楸苊饩酆衔锩械亩嗝虿淮_切，國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（International Union of Pure and Applied Chemistry）提出了提出了以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)命名法以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)命名法，（1）確定聚合物的最小重復(fù)單元。）確定聚合物的最小重復(fù)單元。（2）排好重復(fù)單元中次級(jí)單元的次序。）排好重復(fù)單元中次級(jí)單元的次序。（3）按小分子有機(jī)化合物的）按小分子有機(jī)化合物的IUPAC命名法則命名法則來(lái)命名這個(gè)重復(fù)單元。來(lái)命名這個(gè)重復(fù)單元。（4）在此重復(fù)單

25、元命名前加一個(gè)）在此重復(fù)單元命名前加一個(gè)“聚聚”字。字。IUPAC系統(tǒng)命名法的實(shí)例系統(tǒng)命名法的實(shí)例 (1) 聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烷、 -CH2-CH2-On- 。 聚乙二醇、聚乙二醇、 -CH2-O-CH2n -。 聚氯乙醇，聚氯乙醇， -O-CH2-CH2n- 。 按原則按原則 2 所排的次級(jí)單元為所排的次級(jí)單元為-O-CH2-CH2n-， 按原則按原則 3 命名為氧化乙烯，命名為氧化乙烯，IUPAC命名，應(yīng)叫聚氧化乙烯命名，應(yīng)叫聚氧化乙烯 （Polyoxyethylene）。）。聚丁二烯聚丁二烯, -CH=CH-CH2-CH2n-, 聚聚(1-次丁烯基）。次丁烯基）。聚氯乙烯聚氯乙烯, -

26、CHCl-CH2-, 聚（聚（1氯代乙烯）。氯代乙烯）。IUPAC系統(tǒng)命名法的實(shí)例系統(tǒng)命名法的實(shí)例 (2)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的重復(fù)單元應(yīng)為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的重復(fù)單元應(yīng)為:稱聚（氧化乙烯氧化對(duì)苯二甲酰）。稱聚（氧化乙烯氧化對(duì)苯二甲酰）。聚亞苯基苯并二噻唑聚亞苯基苯并二噻唑的的IUPAC命名命名: Poly(benzo1,2-d;4,5-d bisthiazole-2,6-diyl)-1,4-Phenylene，聚，聚(苯并苯并1,2-并并;4,5-并并二噻唑二噻唑-2,6-二基二基)-1,4-亞苯基亞苯基。按按IUPAC命名比較嚴(yán)謹(jǐn)，但太繁瑣。命名比較嚴(yán)謹(jǐn)，但太繁瑣。IUPAC不不反對(duì)繼續(xù)使用

27、習(xí)慣命名。反對(duì)繼續(xù)使用習(xí)慣命名。 O CH2 CH2O C C OOn1.4 合成高分子的制備方法合成高分子的制備方法由小分子化合物單體制備聚合物的反應(yīng)主要分由小分子化合物單體制備聚合物的反應(yīng)主要分為三類，它們是縮合反應(yīng)、加成反應(yīng)和開(kāi)環(huán)聚為三類，它們是縮合反應(yīng)、加成反應(yīng)和開(kāi)環(huán)聚合。另一類是由一種聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母叻肿雍?。另一類是由一種聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母叻肿臃磻?yīng)也可轉(zhuǎn)化為另一種高分子化合物。反應(yīng)也可轉(zhuǎn)化為另一種高分子化合物。1. 4. 1 縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)1. 4. 2 加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)1. 4. 3 開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)1. 4. 4 高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)1.4.1縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)

28、具有官能團(tuán)的單體具有官能團(tuán)的單體, 通過(guò)縮合反應(yīng)，消除小分子通過(guò)縮合反應(yīng)，消除小分子副產(chǎn)物，彼此連接在一起，生成長(zhǎng)鏈高分子的副產(chǎn)物，彼此連接在一起，生成長(zhǎng)鏈高分子的反應(yīng)稱縮聚反應(yīng)。反應(yīng)稱縮聚反應(yīng)。用這類反應(yīng)能制備很多品種的高分子材料例如用這類反應(yīng)能制備很多品種的高分子材料例如尼龍，聚酯，酚醛樹(shù)脂，脈醛樹(shù)脂等。尼龍，聚酯，酚醛樹(shù)脂，脈醛樹(shù)脂等。尼龍是二元胺和二元酸的縮聚物，其中尼龍一尼龍是二元胺和二元酸的縮聚物，其中尼龍一66則是己二胺和己二酸的縮聚產(chǎn)物：則是己二胺和己二酸的縮聚產(chǎn)物：4OOHO C ( CH2 ) C OHH2OH2N ( CH2 ) NH26n NH ( CH2 ) NH C

29、 ( CH2 ) C OO41.4.1縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)聚酯是二元酸和二元醇的縮聚物，其中聚酯是二元酸和二元醇的縮聚物，其中對(duì)苯二甲酸與乙二醇縮聚生成的是滌綸：對(duì)苯二甲酸與乙二醇縮聚生成的是滌綸：HO C R C OH + HO R OH H O R O C R C OH-H2OOOn醇酸樹(shù)脂醇酸樹(shù)脂由鄰苯二甲酸酐和甘油制備的是醇酸樹(shù)脂，由由鄰苯二甲酸酐和甘油制備的是醇酸樹(shù)脂，由于甘油分子具有三個(gè)羥基，是多官能團(tuán)單體，于甘油分子具有三個(gè)羥基，是多官能團(tuán)單體，生成的聚合物具有支化和交聯(lián)結(jié)構(gòu)。生成的聚合物具有支化和交聯(lián)結(jié)構(gòu)。HOOC COOH +CH2CH-CH2OH OH OH+酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂酚

30、醛樹(shù)脂是由苯酚和甲醛縮聚生成的，為交聯(lián)酚醛樹(shù)脂是由苯酚和甲醛縮聚生成的，為交聯(lián)體型聚合物，具有僵硬、外形尺寸穩(wěn)定的性質(zhì)。體型聚合物，具有僵硬、外形尺寸穩(wěn)定的性質(zhì)。 OH ; CH2O -CH2-脲醛樹(shù)脂脲醛樹(shù)脂脲醛樹(shù)脂是由尿素和甲醛縮聚生成的體型聚合脲醛樹(shù)脂是由尿素和甲醛縮聚生成的體型聚合物，性質(zhì)類似于酚醛樹(shù)脂，但色澤淺可著色。物，性質(zhì)類似于酚醛樹(shù)脂，但色澤淺可著色。 O O H2N-C-NH2 N-C-N1.4.1縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)磷酸鹽經(jīng)脫水縮聚而成，反應(yīng)方程式如下：磷酸鹽經(jīng)脫水縮聚而成，反應(yīng)方程式如下：OMnHO P OH + HO P OH H O P OHOMOMOOO-H2OHO S

31、i OH + HO Si OH H O Si OHOMOMOMnOMOMOMH2O1.4.1縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)生物高分子則是在酶催化下經(jīng)縮聚反應(yīng)生成。生物高分子則是在酶催化下經(jīng)縮聚反應(yīng)生成。例如蛋白質(zhì)是在酶催化下在一定的生物化學(xué)環(huán)例如蛋白質(zhì)是在酶催化下在一定的生物化學(xué)環(huán)境中，按一定順序把境中，按一定順序把20余種余種氨基酸縮聚生氨基酸縮聚生成超高分子量聚合物。成超高分子量聚合物。葡萄糖則在特定的生化環(huán)境和酶催化下生成淀葡萄糖則在特定的生化環(huán)境和酶催化下生成淀粉，或纖維素，或糖原。粉，或纖維素，或糖原。核酸則縮聚成核酸則縮聚成DNA或或RNA。H2N C C OH N C C H2OHR OHR

32、OHn R=, 有20余種不同結(jié)構(gòu)的取代基余種不同結(jié)構(gòu)的取代基1.4.2 加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)一些烯類，炔類，醛類等化合物具有不飽和鍵一些烯類，炔類，醛類等化合物具有不飽和鍵的單體，能進(jìn)行加成反應(yīng)生成加聚物。可以用的單體，能進(jìn)行加成反應(yīng)生成加聚物?？梢杂孟旅娴姆磻?yīng)通式來(lái)說(shuō)明：下面的反應(yīng)通式來(lái)說(shuō)明：側(cè)基側(cè)基X-不同，聚合物的性質(zhì)也非常不同，不同，聚合物的性質(zhì)也非常不同，當(dāng)當(dāng) X 為為 H、Cl、C6H5、CH3、CH3OCO、CN時(shí)，則制得非常有用的大品種聚合物時(shí)，則制得非常有用的大品種聚合物聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等等。烯酸

33、甲酯、聚丙烯腈等等。CH2=CHX CH2 CH nXn1.4.2 加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)雙烯類單體也能經(jīng)加聚反應(yīng)生成聚合物，如下雙烯類單體也能經(jīng)加聚反應(yīng)生成聚合物，如下式所示式所示：當(dāng)取代基分別為當(dāng)取代基分別為H、CH3、Cl時(shí)可得聚丁二烯、時(shí)可得聚丁二烯、聚異戊二烯和聚氯丁二烯。聚異戊二烯和聚氯丁二烯。n CH2=C CH=CH2 CH2 C=CH CH2 nXX1.4.2 加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)四氟乙烯，甲醛等一些不飽和單體也能聚合生四氟乙烯，甲醛等一些不飽和單體也能聚合生成非常有用的聚四氟乙烯、聚甲醛等高分子材成非常有用的聚四氟乙烯、聚甲醛等高分子材料：料：n CF2=CF2 CF 2 CF2 n

34、nn CH2=O CH 2 O 1.4.3 開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)某些環(huán)狀化合物在催化劑存在下，開(kāi)環(huán)聚合生某些環(huán)狀化合物在催化劑存在下，開(kāi)環(huán)聚合生成高分子量的線型聚合物。例如，聚甲醛是通成高分子量的線型聚合物。例如，聚甲醛是通過(guò)三氧六環(huán)單體開(kāi)環(huán)聚合制備的，已內(nèi)酰胺聚過(guò)三氧六環(huán)單體開(kāi)環(huán)聚合制備的，已內(nèi)酰胺聚合生成尼龍合生成尼龍6，環(huán)氧化物開(kāi)環(huán)生成聚醚等等：，環(huán)氧化物開(kāi)環(huán)生成聚醚等等：OOOCH2CH2H2C CH2 O nCH2CONHNHCH255COn()()n無(wú)機(jī)環(huán)狀化合物的開(kāi)環(huán)聚合無(wú)機(jī)環(huán)狀化合物的開(kāi)環(huán)聚合很多無(wú)機(jī)環(huán)狀化合物也能開(kāi)環(huán)聚合，例很多無(wú)機(jī)環(huán)狀化合物也能開(kāi)環(huán)聚合，例如下列一些反應(yīng)

35、能生成長(zhǎng)鏈高分子，八如下列一些反應(yīng)能生成長(zhǎng)鏈高分子，八硫環(huán)生成聚硫橡膠，硫環(huán)生成聚硫橡膠，S SS S SS S Sn S S n八甲基環(huán)四硅氧烷開(kāi)環(huán)聚合生成聚甲基硅橡膠，八甲基環(huán)四硅氧烷開(kāi)環(huán)聚合生成聚甲基硅橡膠，六氯環(huán)三磷腈（三聚氯化磷腈）生成聚二氯化六氯環(huán)三磷腈（三聚氯化磷腈）生成聚二氯化磷腈，它們均是無(wú)機(jī)橡膠材料：磷腈，它們均是無(wú)機(jī)橡膠材料：nH+OH-SiSiSiSiCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3OOOO4nCH3 O SiCH3nNPNPNPClClClClClCl N=P 3nClCl1.4.4 高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)-使一種高分

36、子化合物使一種高分子化合物 變成性質(zhì)各異的另一種高分子化合物變成性質(zhì)各異的另一種高分子化合物（1）利用和改性天然高分子。）利用和改性天然高分子。（2）合成高分子中最為典型的則是維尼綸的）合成高分子中最為典型的則是維尼綸的制備。制備。 醋酸乙烯酯單體醋酸乙烯酯單體-聚醋酸乙烯酯，聚醋酸乙烯酯， 經(jīng)醇解轉(zhuǎn)化成經(jīng)醇解轉(zhuǎn)化成-聚乙烯醇，聚乙烯醇， 然后紡絲成纖維，為了增加抗水溶性，然后紡絲成纖維，為了增加抗水溶性， 再經(jīng)甲醛處理再經(jīng)甲醛處理-聚乙烯醇縮甲醛聚乙烯醇縮甲醛(維尼綸維尼綸)。 隨著高分子反應(yīng)的開(kāi)發(fā)，經(jīng)高分子反應(yīng)改性的隨著高分子反應(yīng)的開(kāi)發(fā)，經(jīng)高分子反應(yīng)改性的新高分子材料將不斷出現(xiàn)。新高分子材

37、料將不斷出現(xiàn)。維尼綸：維尼綸： 聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯 聚乙烯醇聚乙烯醇 聚乙烯醇聚乙烯醇縮縮甲醛甲醛nCH2=CHOCOCH3CH2CHOCOCH3CH3OHnCH2CHOHnCH2OCH2CHCH2OCH2CHOn215 聚合物的分子量和分子量分布聚合物的分子量和分子量分布聚合物聚合物-作為結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)材料，必須具有優(yōu)良的材料，必須具有優(yōu)良的機(jī)械性能。機(jī)械性能。低分子量的化合物：低分子量的化合物：氣體、液體或脆性固體，氣體、液體或脆性固體，只有分子量很高的只有分子量很高的聚合物才具有高的機(jī)械聚合物才具有高的機(jī)械強(qiáng)度，所以分子量是聚強(qiáng)度，所以分子量是聚合物的重要結(jié)構(gòu)指標(biāo)。合物的重要結(jié)構(gòu)指標(biāo)

38、。 圖圖13 聚合物力學(xué)強(qiáng)度聚合物力學(xué)強(qiáng)度 分子量關(guān)系分子量關(guān)系分子量分子量機(jī)機(jī) 械械 強(qiáng)強(qiáng) 度度ABC表表11 常見(jiàn)聚合物分子量的范圍常見(jiàn)聚合物分子量的范圍塑料塑料 MW(104)纖維纖維 MW(104)橡膠橡膠 MW(104)低壓聚乙烯低壓聚乙烯 630 滌綸滌綸 1.82.3 天然橡膠天然橡膠 2040聚氯乙烯聚氯乙烯 515尼龍尼龍66 1.21.8 丁苯橡膠丁苯橡膠1520聚苯乙烯聚苯乙烯 1030維尼綸維尼綸 67.5 順丁橡膠順丁橡膠2530聚碳酸酯聚碳酸酯 26纖維素纖維素 50100 氯丁橡膠氯丁橡膠1012合成聚合物時(shí)，必須控制分子量。太小性能不好，合成聚合物時(shí)，必須控制分

39、子量。太小性能不好，太大并不能進(jìn)一步提高性能，反而會(huì)引起加工困太大并不能進(jìn)一步提高性能，反而會(huì)引起加工困難，因?yàn)榫酆衔锏募庸ば阅芤才c分子量有關(guān)。難，因?yàn)榫酆衔锏募庸ば阅芤才c分子量有關(guān)。1.5.1 聚合物的平均分子量聚合物的平均分子量由單體，例如氯乙烯，聚合生成聚氯乙烯。由于由單體，例如氯乙烯，聚合生成聚氯乙烯。由于反應(yīng)的隨機(jī)性，使得每一個(gè)分子的聚合度反應(yīng)的隨機(jī)性，使得每一個(gè)分子的聚合度 n 都不都不相同，因此聚合物是由大大小小的高分子同系物相同，因此聚合物是由大大小小的高分子同系物組成：組成：n=1,2,3測(cè)定的分子量測(cè)定的分子量-實(shí)際是大小不同高分子混合物實(shí)際是大小不同高分子混合物分子量的統(tǒng)

40、計(jì)平均值，算出的聚合度也是統(tǒng)計(jì)平分子量的統(tǒng)計(jì)平均值，算出的聚合度也是統(tǒng)計(jì)平均值。均值。大小不同分子所占有的相對(duì)比例，就是分子量的大小不同分子所占有的相對(duì)比例，就是分子量的分布。分布。聚合物的這種分子量不均一特性稱為多分散性。聚合物的這種分子量不均一特性稱為多分散性。nCH2=CHCH2CHClCln平均分子量和平均聚合度平均分子量和平均聚合度既然聚合物的分子量是多分散的，則前面的分既然聚合物的分子量是多分散的，則前面的分子量和聚合度的關(guān)系式應(yīng)寫(xiě)成子量和聚合度的關(guān)系式應(yīng)寫(xiě)成由于測(cè)定分子量的方法有多種，各方法符合不由于測(cè)定分子量的方法有多種，各方法符合不同的統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型，故測(cè)得的統(tǒng)計(jì)平均值互不同的統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型，故測(cè)得的統(tǒng)計(jì)平均值互不相同。為了標(biāo)明聚合物分子量的測(cè)定值是符合相同。為了標(biāo)明聚合物分子量的測(cè)定值是符合哪種統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，就有以下幾種平均分子量，分哪種統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，就有以下幾種平均分子量，分別可由相應(yīng)的幾種方法測(cè)定得到。別可由相應(yīng)的幾種方法測(cè)定得到。00MPDMnM 數(shù)均分子量數(shù)均分子量冰點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高、冰點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高、滲透壓法和端基滴定法滲透壓法和端基滴定法測(cè)定的分子量。測(cè)定的分子量。設(shè)聚合物試樣中，共設(shè)聚合物試樣中，共有有N個(gè)大分子，總個(gè)大分子，總質(zhì)質(zhì)量量為為W。若其中分子量為。若其