高分子材料基礎(chǔ)知識課件

高分子科學(xué)家用電器薄膜裝飾航天航空光導(dǎo)纖維信息產(chǎn)業(yè)生物工程動植物肉蛋糧食菜獸皮棉麻毛絲茅草木材竹子水泥玻璃粘合劑涂料橡膠塑料2高分子科學(xué)家用電器薄膜裝飾航天航空光導(dǎo)纖維信息產(chǎn)業(yè)生物工程動110000BC5000BC015001900196019801990200020102020各種材料在各個歷史時期相對重要性金銅鐵鋼合金鋼高溫合金高分子木材皮膚纖維動物膠橡膠電木尼龍PEPCPSPPPAN聚酯高模聚合物導(dǎo)電高分子復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料石材陶瓷陶器玻璃水泥耐火材料熔融硅耐濕陶瓷韌性機(jī)械陶瓷310000BC5000BC015001900196019802高分子化合物的分類合成高分子天然高分子有機(jī)高分子無機(jī)高分子C-C鏈高分子：PE,PP,PIB,PS,PMMA雜原子鏈高分子:聚酰胺（錦綸），聚酯（滌綸），

聚氨酯，脲醛樹脂，聚甲醛水泥，玻璃，聚磷酸酯類高分子化合物天然橡膠多糖類：纖維素（棉、麻、木），淀粉，粘膠質(zhì)（水果、甘蔗），

藻酯類，甲殼類（蟹、蝦、龜），植物酸蛋白質(zhì)：酶（生物合成催化劑），荷爾蒙（生物調(diào)節(jié)劑），絲，

角素（發(fā)、毛、羽），肌凝蛋白（肌肉），血色素，

蛋白（血清、蛋）血球素（血、精、卵），酪蛋白，等核酸：

脫氧核糖核酸（DNA),核糖核酸(RNA)4高分子化合物的分類合成高分子天然高分子有機(jī)高分子無機(jī)高分子C3一、高分子材料的合成一、高分子材料的合成41．高分子的基本概念

（1）單體：通過反應(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：

1．高分子的基本概念

（1）單體：通過反應(yīng)能制備高分5某種氨基酸，相互反應(yīng)，失去小分子（水），聚合生成聚氨基酸，這個氨基酸也稱做

單體：2高分子的基本概念

（1）單體：

（2）二聚體，三聚體……和齊聚物：聚合是逐步進(jìn)行的，兩個單體結(jié)合生成二聚體，二聚體也能和單體結(jié)合生成三聚體，兩個二聚體結(jié)合能生成四聚體，以此類推逐漸生成更多聚體。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6（2）二聚體，三聚體……和齊聚物：低分子量的聚合產(chǎn)物，例如二聚體、三聚體、四聚體、五聚體……無論是環(huán)狀的，還是線形的統(tǒng)稱齊聚物。齊聚物與通常所說的聚合物是很不同的，增減幾個結(jié)構(gòu)單元能使其物理性質(zhì)有很大的變化。（2）二聚體，三聚體……和齊聚物：低分子量的聚合產(chǎn)物，例如二7三聚甲醛（三氧六環(huán)）聚甲醛

乙炔三聚體（苯）

聚乙炔

(n聚體

)

三聚甲醛

乙炔三聚體（苯）

聚乙炔(n聚體)

8（3）聚合物：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)104～106，甚至更高。一個大分子往往由許多相同的、簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復(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)連接而成，可表示為：or（3）聚合物：高分子量的聚合產(chǎn)物，又稱做高聚物、高分子、大分9高分子化合物的分子量就是結(jié)構(gòu)單元的分子量（M0）與聚合度（DP）或重復(fù)單元數(shù)

n的乘積，可表示為：

M＝DP·M0＝n·M0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合生成商品名稱為

尼龍-66的高分子。其

中重復(fù)單元是由兩種

結(jié)構(gòu)單元-NH-(CH2)-6NH-

和-OC-(CH2)4-CO-組成：高分子化合物的分子量就是結(jié)構(gòu)單元的分子量（M0）與聚合度（D10縮合聚合物的分子量兩種結(jié)構(gòu)單元分別來源于己二胺和己二酸，

但聚合過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。在這種情況，結(jié)構(gòu)單元數(shù)

DP將是重

復(fù)單元數(shù)

(n)的兩倍：聚合物的分子量應(yīng)表示為：其中M10和M20分別是結(jié)構(gòu)單元

1和結(jié)構(gòu)單元

2的分子量。

M0為結(jié)構(gòu)單元平均分子量DP=2n縮合聚合物的分子量兩種結(jié)構(gòu)單元分別來源于己二胺和己二酸，DP11（4）線型高分子：線型高分子是由長的骨架原子組成，例如聚乙烯，也可以有取代側(cè)基，例如聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈等，骨架原子都是碳原子的又稱碳鏈高分子：聚乙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯晴（4）線型高分子：線型高分子是由長的骨架原子組成，例如聚乙烯12而像尼龍一66，聚對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鏈高分子：

尼龍－66聚對苯二甲酸乙二醇酯

線型高分子通常是指可溶解在溶劑中的，固態(tài)時可以是玻璃態(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。而像尼龍一66，聚對苯二甲酸乙二醇酯等的線型高分子，其主鏈骨13（5）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，其組成的結(jié)構(gòu)單元和主鏈?zhǔn)窍嗤模ㄈ鐖D1－1所示）。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)晶傾向要降低，溶液的粘度不同。圖1－1支化高分子圖1－2交聯(lián)高分子（5）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14（6）交聯(lián)高分子：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（如圖1－2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。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)時溶脹也不能產(chǎn)生了。一些熱固性樹脂就是高度交聯(lián)的。而作為橡膠彈性材料則具有輕度的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。（6）交聯(lián)高分子：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15（7）共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物叫共聚物。如在同一個聚合釜中，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：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，共聚物有四種類型：（7）共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物叫共聚物。16①無規(guī)共聚物：在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無規(guī)則。兩種單元在鏈中的排列順序是不能預(yù)測的。在烯類單體自由基共聚合時,通常得到的是無規(guī)共聚物，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-①無規(guī)共聚物：在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無規(guī)則。17②交替共聚物：顧名思義，交替共聚物就是A和B兩種結(jié)構(gòu)單元在高分子鏈中交替排列。通過特定的烯類聚合能得到交替共聚物，其性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-②交替共聚物：顧名思義，交替共聚物就是A和B兩種結(jié)構(gòu)單元18③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)單元鏈段相接組成。兼具有兩種均聚物的性質(zhì)。-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-③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)19④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均聚物稱接枝共聚物?？捎脙深惥畚锵嗷シ磻?yīng)生成，也可由A種均聚物的主鏈上引人一些可反應(yīng)的基團(tuán)，再接上由B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。④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均聚物稱20（8）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)的不同可以得到各種改性的高分子材料以滿足技術(shù)上的需要。（8）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21聚合物的命名長期以來，聚合物沒有統(tǒng)一的命名法，往往根據(jù)單體或聚合物結(jié)構(gòu)來命名，有時也常用商品名或俗名。1972年國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）提出了線型有機(jī)聚合物的系統(tǒng)命名法。我國化學(xué)名詞審定委員會高分子化學(xué)專業(yè)組，根據(jù)國內(nèi)高分子界專家的廣泛討論和審定，提出一個“高分于化學(xué)命名原則”。宗旨是支持IUPAC提倡的科學(xué)性很強(qiáng)的以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的命名法，同時也承認(rèn)以單體來源為基礎(chǔ)的命名法等。聚合物的命名長期以來，聚合物沒有統(tǒng)一的命名法，往往根據(jù)單體或221根據(jù)單體來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加一個“聚”字而來，例如聚乙烯、CH2=CH2(CH2-CH2)n聚丙烯、CH2=CH(CH2-CH)n

CH3CH3

聚氯乙烯、CH2=CH(CH2-CH)nClClCH3聚甲基丙烯酸甲酯等。CH2=C

COOCH3

1根據(jù)單體來源或制法命名很多聚合物的名稱是由單體或假想單體23聚乙烯醇:CH2=CH(CH2-CH)nOHOHCH3OHCH3-CH=OCH2=CH(CH2-CH)n

OCOCH3OCOCH3

假想的乙烯醇單體---它是以乙醛的形式存在。實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，又把單體原料來源標(biāo)明，廣泛應(yīng)用。然而，有時也會產(chǎn)生混淆和無法命名，如聚ω一己內(nèi)酰胺和聚6一氨基已酸是同一種聚合物，有兩種單體。

HN-(CH2)5-COorH2N-(CH2)5-COOH(HN-(CH2)5-CO)n聚乙烯醇:CH2=CH(CH2-C242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官能團(tuán)間縮合反應(yīng)制備的。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)來命名，前面冠以“聚”字。例如對苯二甲酸和乙二醇制備的聚合物叫聚（對苯二甲酸乙二酯），由己二胺和己二酸反應(yīng)制備的叫聚己二酰已二胺等等。有一些聚合物結(jié)構(gòu)中已看不出單體來源了。更需要由聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名，2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官能團(tuán)間253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。在商業(yè)生產(chǎn)和流通中，人們?nèi)粤?xí)慣用簡單明了的

稱呼，并能與應(yīng)用聯(lián)系在一起。例如:

聚甲基丙烯酸甲酯-----有機(jī)玻璃，

塑料類聚合物---酚醛樹脂，脲醛樹脂，醇酸樹脂。

有時也將聚氯乙烯-------俗稱氯乙烯樹脂。

將橡膠類聚合物---------加上后綴“橡膠”，例如:

丁二烯和苯乙烯共聚物--------丁苯橡膠，

丁二烯和丙烯腈共聚物-------丁腈橡膠，

乙烯和丙烯共聚物-------乙丙橡膠等等。3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。26將纖維類的，在我國是用“綸”作后綴的例如:

聚對苯二甲酸乙二酯-----滌綸，

聚ω一已內(nèi)酰胺----錦綸，

聚乙烯醇縮醛----維尼綸，

聚氯乙烯---氯綸，

聚丙烯腈-----腈綸，

聚丙烯----丙綸。將纖維類的，在我國是用“綸”作后綴的27還有直接引用的國外商品名稱音譯，例如:

聚酰胺又稱尼龍

(Nylon)，

聚已二酰己二胺----尼龍一66(nylon-66)，

聚癸二酰癸二胺----尼龍一1010，第一個數(shù)表示二元胺的碳原子數(shù)目，第二個數(shù)為二元酸的，因此尼龍一610則是己二胺和癸二酸的縮聚產(chǎn)物。還有直接引用的國外商品名稱音譯，284 IUPAC的系統(tǒng)命名法為避免聚合物命名中的多名或不確切，國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（InternationalUnionofPureandAppliedChemistry）提出了以結(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。（2）排好重復(fù)單元中次級單元的次序。（3）按小分子有機(jī)化合物的IUPAC命名法則來命名這個重復(fù)單元。（4）在此重復(fù)單元命名前加一個“聚”字。4 IUPAC的系統(tǒng)命名法為避免聚合物命名中的多名或不確29IUPAC系統(tǒng)命名法的實例

(1)

聚環(huán)氧乙烷、

-[CH2-CH2-O]n-

。

聚乙二醇、

-[CH2-O-CH2]n-。

聚氯乙醇，

-[O-CH2-CH2]n-

。

按原則

2所排的次級單元為-[O-CH2-CH2]n-，

按原則

3命名為氧化乙烯，IUPAC命名，應(yīng)叫聚氧化乙烯

（Polyoxyethylene）。聚丁二烯,-[CH=CH-CH2-CH2]n-,

聚(1-次丁烯基）。聚氯乙烯,-[CHCl-CH2]-,聚（1－氯代乙烯）。IUPAC系統(tǒng)命名法的實例(1)聚環(huán)氧30IUPAC系統(tǒng)命名法的實例

(2)聚對苯二甲酸乙二酯的重復(fù)單元應(yīng)為:稱聚（氧化乙烯氧化對苯二甲酰）。聚亞苯基苯并二噻唑的IUPAC命名:Poly{(benzo[1,2-d;4,5-d']bisthiazole-2,6-diyl)-1,4-Phenylene}，聚{(苯并[1,2-并;4,5-并]二噻唑-2,6-二基)-1,4-亞苯基}。按IUPAC命名比較嚴(yán)謹(jǐn)，但太繁瑣。IUPAC不反對繼續(xù)使用習(xí)慣命名。IUPAC系統(tǒng)命名法的實例(2)聚對苯二甲酸乙二酯的重復(fù)312聚合物反應(yīng)類型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)和開環(huán)聚合。另一類是由一種聚合物經(jīng)過適當(dāng)?shù)母叻肿臃磻?yīng)也可轉(zhuǎn)化為另一種高分子化合物。

1縮聚反應(yīng)

2

加聚反應(yīng)

3

開環(huán)聚合反應(yīng)

4

高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)2聚合物反應(yīng)類型由小分子化合物單體制備聚合物的反應(yīng)主要分為321 縮聚反應(yīng)具有官能團(tuán)的單體,通過縮合反應(yīng)，消除小分子副產(chǎn)物，彼此連接在一起，生成長鏈高分子的反應(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尼龍，聚酯，酚醛樹脂，脈醛樹脂等。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：1 縮聚反應(yīng)具有官能團(tuán)的單體,通過縮合反應(yīng)，消除小分子副產(chǎn)33聚酯是二元酸和二元醇的縮聚物，其中對苯二甲酸與乙二醇縮聚生成的是我們常見的可樂瓶的材料：聚酯是二元酸和二元醇的縮聚物，其中對苯二甲酸與乙二醇縮聚生成34醇酸樹脂由鄰苯二甲酸酐和甘油制備的是醇酸樹脂，由于甘油分子具有三個羥基，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)。HOOCCOOH+CH2CH-CH2OHOHOH+醇酸樹脂由鄰苯二甲酸酐和甘油制備的是醇酸樹脂，由于甘油分子具352加聚反應(yīng)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。可以用下面的反應(yīng)通式來說明：側(cè)基X---不同，聚合物的性質(zhì)也非常不同，當(dāng)

X為

H、Cl、C6H5、CH3、CH3OCO－、CN…時，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、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等等。2加聚反應(yīng)一些烯類，炔類，醛類等化合物具有不飽和鍵的單體36雙烯類單體也能經(jīng)加聚反應(yīng)生成聚合物，如下式所示：當(dāng)取代基分別為H、CH3、Cl時可得聚丁二烯、聚異戊二烯和聚氯丁二烯。雙烯類單體也能經(jīng)加聚反應(yīng)生成聚合物，如下式所示：37四氟乙烯，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、聚甲醛等高分子材料：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383開環(huán)聚合反應(yīng)某些環(huán)狀化合物在催化劑存在下，開環(huán)聚合生成高分子量的線型聚合物。例如，聚甲醛是通過三氧六環(huán)單體開環(huán)聚合制備的，已內(nèi)酰胺聚合生成尼龍－6，環(huán)氧化物開環(huán)生成聚醚等等：3開環(huán)聚合反應(yīng)某些環(huán)狀化合物在催化劑存在下，開環(huán)聚合生39無機(jī)環(huán)狀化合物的開環(huán)聚合很多無機(jī)環(huán)狀化合物也能開環(huán)聚合，例如下列一些反應(yīng)能生成長鏈高分子，八硫環(huán)生成聚硫橡膠，無機(jī)環(huán)狀化合物的開環(huán)聚合很多無機(jī)環(huán)狀化合物也能開環(huán)聚合，例如404高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)------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（1）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制備。

醋酸乙烯酯單體----聚醋酸乙烯酯，

經(jīng)醇解轉(zhuǎn)化成-----聚乙烯醇，

然后紡絲成纖維，為了增加抗水溶性，

再經(jīng)甲醛處理-----聚乙烯醇縮甲醛(維尼綸)。

隨著高分子反應(yīng)的開發(fā)，經(jīng)高分子反應(yīng)改性的新高分子材料將不斷出現(xiàn)。4高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)------使一種高分子41維尼綸：

聚醋酸乙烯酯

聚乙烯醇

聚乙烯醇縮甲醛維尼綸：聚醋酸乙烯酯聚乙烯醇425聚合物的分子量和分子量分布聚合物-----作為結(jié)構(gòu)材料，必須具有優(yōu)良的機(jī)械性能。低分子量的化合物：氣體、液體或脆性固體，只有分子量很高的聚合物才具有高的機(jī)械強(qiáng)度，所以分子量是聚合物的重要結(jié)構(gòu)指標(biāo)。

圖1－3聚合物力學(xué)強(qiáng)度

－分子量關(guān)系分子量機(jī)械強(qiáng)度ABC5聚合物的分子量和分子量分布聚合物-----作為結(jié)構(gòu)分43表

常見聚合物分子量的范圍塑料

MW(104) 纖維

MW(104) 橡膠

MW(104)低壓聚乙烯

6～30滌綸

1.8～2.3天然橡膠

20～40聚氯乙烯

5～15 尼龍661.2～1.8丁苯橡膠15～20聚苯乙烯

10～30 維尼綸

6～7.5順丁橡膠25～30聚碳酸酯

2～6 纖維素

50～100氯丁橡膠10～12 合成聚合物時，必須控制分子量。太小性能不好，太大并不能進(jìn)一步提高性能，反而會引起加工困難，因為聚合物的加工性能也與分子量有關(guān)。表常見聚合物分子量的范圍塑料MW(104) 纖維441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。由于反應(yīng)的隨機(jī)性，使得每一個分子的聚合度

n都不相同，因此聚合物是由大大小小的高分子同系物組成：n=1,2,3……測定的分子量-----實際是大小不同高分子混合物分子量的統(tǒng)計平均值，算出的聚合度也是統(tǒng)計平均值。大小不同分子所占有的相對比例，就是分子量的分布。聚合物的這種分子量不均一特性稱為多分散性。1聚合物的平均分子量由單體，例如氯乙烯，聚合生成聚氯乙45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，則前面的分子量和聚合度的關(guān)系式應(yīng)寫成由于測定分子量的方法有多種，各方法符合不同的統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型，故測得的統(tǒng)計平均值互不相同。為了標(biāo)明聚合物分子量的測定值是符合哪種統(tǒng)計性質(zhì)，就有以下幾種平均分子量，分別可由相應(yīng)的幾種方法測定得到。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46①

數(shù)均分子量冰點降低、沸點升高、滲透壓法和端基滴定法測定的分子量。設(shè)聚合物試樣中，共有N個大分子，總質(zhì)量為W。若其中分子量為Mi的大分子有Ni個，其質(zhì)量為Wi=NiMi，則有下列關(guān)系式：①數(shù)均分子量冰點降低、沸點升高、47（2）質(zhì)均分子量對聚合物的稀溶液用光散射方法測定的是質(zhì)均分子量，等于分子量乘上相應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的加合。（2）質(zhì)均分子量對聚合物的稀溶液用光散射方法測定的是質(zhì)均分子48（3）粘均分子量用聚合物稀溶液的特性粘度測定得到。其中α為常數(shù)，若α＝1，則

=，一般情況下，0.5<α<0.9。相對而言，粘均分子量較接近質(zhì)均分子量。（3）粘均分子量用聚合物稀溶液的特性粘度測定得到。49（4）Z均分子量用超速離心法測定。Z值的定義為（4）Z均分子量用超速離心法測定。Z值的定義為50舉例說明四種平均分子量。設(shè)聚合物樣品中各含有1mol的104和105分子量的組分。

由此可見，對于分

子量不均一的聚合物

來說，則有。

若分子量為均一的

聚合物則都相等，即。舉例說明四種平均分子量。設(shè)聚合物樣品中各含有1mol的104512聚合物的分子量分布聚合物分子量的多分散性，因而

，

如分散性程度大，則兩者的差距更大。

多分散程度有兩種表示方法：

（1）分布指數(shù)

表示分子量分布寬度的參數(shù)D，

定義

D為1時，是均一分子量的聚合物，

D值比1越大,其分子量分布越寬，

多分散性程度越大。2聚合物的分子量分布聚合物分子量的多分散性，因而52（2）分子量分布曲線利用聚合物溶液分級沉淀方法，或者用凝膠滲透色譜，可以測定不同分子量組分所占的相對百分質(zhì)量，然后作出如圖1－4所示的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布曲線。的相對大小也在圖中表示出來。即使平均分子量相同的聚合物，其分子量分布也可能不同，這是由于分子量相等的各部分所占的比例不一致，所以用分子量分布曲線來表示該聚合物多分散性的程度是更好的方法。（2）分子量分布曲線利用聚合物溶液分級沉淀方法，或者用凝膠滲53圖1－4聚合物的分子量分布曲線分子量聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)圖1－4聚合物的分子量分布曲線分子量聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)54二、高分子鏈的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

高分子是由原子以共價鍵相結(jié)合而成的很長的長鏈大分子，它不一定是伸展著的直鏈，而是具有各種不同的形狀。由高分子鏈組成的高聚物，它的性質(zhì)取決于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量的大小、鏈的形狀和柔性以及結(jié)合力大小等因素。二、高分子鏈的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高分子是由原子以共價鍵相結(jié)合而成的55

高分子的結(jié)構(gòu)原理高分子的結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)（PrimaryStructure)：

化學(xué)結(jié)構(gòu)（ChemicalStructure)二級結(jié)構(gòu)

(SecondaryStructure)：鏈的構(gòu)象(ChainConformation)三級結(jié)構(gòu)

(TertiaryStructure)：

聚集結(jié)構(gòu)(AggregativeStructure)1.一級結(jié)構(gòu)：化學(xué)組成和聯(lián)結(jié)方式-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-線型（linearchain)支化型（Branchedchain)交聯(lián)（Crosslinking）結(jié)晶度

(Crystallinity)硬度

(Hardness)熔點

(Meltingpoint)抗拉強(qiáng)度

(Tensilestrength)溶解性

(Solubility)溶脹

（Swelling)可塑性

（Plasticity)9高分子的結(jié)構(gòu)原理高分子的結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)（PrimaryS562.二級結(jié)構(gòu)：單健的旋轉(zhuǎn)使高分子鏈的構(gòu)象發(fā)生變化伸展的鏈（Unfoldingchain)折疊鏈（Foldingchain)螺旋鏈（Spiralchain)102.二級結(jié)構(gòu)：單健的旋轉(zhuǎn)使高分子鏈的構(gòu)象發(fā)生變化伸展的鏈（573.三級結(jié)構(gòu)：高分子鏈之間的堆積方式折疊鏈的聚合物晶體螺旋狀膠束（Spiralmicelle)二重螺旋結(jié)構(gòu)無規(guī)則線團(tuán)的微細(xì)胞結(jié)構(gòu)113.三級結(jié)構(gòu)：高分子鏈之間的堆積方式折疊鏈的聚合物晶體螺旋狀58高分子鏈的形態(tài)

a線型高分子、b支鏈大分子、c星型高分子、d接枝共聚高分子、e梯形高分子、f體型大分子高分子鏈的形態(tài)59

由于高分子結(jié)構(gòu)的如上特點，使高分子具有如下基本性質(zhì)：比重小，比強(qiáng)度高，彈性，可塑性，耐磨性，絕緣性，耐腐蝕性，抗射線。此外，高分子不能氣化，常難溶，粘度大等特性也與結(jié)構(gòu)特點密切相關(guān)。由于高分子結(jié)構(gòu)的如上特點，使高分子具有如下基60聚α－烯烴的結(jié)構(gòu)單元存在不對稱碳原子，每個鏈節(jié)都有d和l兩種旋光異構(gòu)體，它們在高分子鏈中有三種鍵接方式（即三種旋光異構(gòu)體）：

全同立構(gòu)（isotactic，縮寫為i）為dddddd（或llllll）

間同立構(gòu)（syndiotactic，縮寫為s）為dldldl

無規(guī)立構(gòu)（atactic，縮寫為a）為dllddl等。聚α－烯烴的結(jié)構(gòu)單元存在不對稱碳原子，每個鏈節(jié)都有d和l兩種61

乙烯類高分子鏈的三種構(gòu)型乙烯類高分子鏈的三種構(gòu)型62

立體構(gòu)型的不同對高分子化合物的物理、機(jī)械性能影響很大。例如，無規(guī)立構(gòu)的PS由于結(jié)構(gòu)規(guī)整性差而不能結(jié)晶，耐熱性較差，80℃即開始軟化，但是它的透明性好，易于加工應(yīng)用比較廣泛。全同立構(gòu)的PS，結(jié)構(gòu)規(guī)整，結(jié)晶度高，熔點高，綜合性能較好，目前正在推廣使用。立體構(gòu)型的不同對高分子化合物的物理、機(jī)械性能632．高分子間的作用力（1）化學(xué)鍵力高聚物的大分子中各原子是由共價鍵結(jié)合起來的，稱之為主價鍵。分子中兩原子核間的位置決定了主價鍵的鍵長，分子形成能和離解能就是主價鍵的鍵能。鍵長和鍵能對高聚物的性能，特別是熔點、強(qiáng)度有著重要影響。2．高分子間的作用力（1）化學(xué)鍵力64（2）次價力

分子之間的作用力主要有范德華力和氫鍵。范德華力是存在于分子間或分子內(nèi)的非鍵結(jié)合的力，它是一種相互吸引的作用力，包括靜電力、誘導(dǎo)力和色散力。

氫鍵是氫原子在分子中與一個原子A鍵合時，還能形成與另一個原子B的附加鍵。

（2）次價力65上述這些分子間的作用力都是一些物理吸引力，稱為次價力。它與發(fā)生化學(xué)作用而結(jié)合的力(主價鍵力)相比較要小得多。次價力雖小，但在高分子中卻起相當(dāng)大的作用。因為組成聚合物的分子非常大，若大分子鏈上每個結(jié)構(gòu)單元產(chǎn)生的次價力等于一個單體分子的次價力，則10～100個結(jié)構(gòu)單元連成的大分子，其全部次價力就等于甚至大于其主鏈鍵力的主價力了。

上述這些分子間的作用力都是一些物理吸引力，稱為次價力。它與發(fā)66通常聚合物的聚合度高達(dá)幾千到幾萬，因此高分子的次價力常常超過主價力。所以在聚合物拉伸時，常常是先發(fā)生分子鏈斷裂，而不是先發(fā)生分子鏈之間的滑脫。通常聚合物的聚合度高達(dá)幾千到幾萬，因此高分子的次價力常常超過67

（3）

分子間作用力對聚合物性能影響高分子間的作用力影響聚合物的許多物理和化學(xué)性能。

極性較小的碳?xì)浠衔?，由于分子間力小(聚乙烯、聚異戊二烯等)有良

好柔性。②

如果在分子鏈上沒有大的側(cè)基，運(yùn)動就比較自由，顯示出較好的彈性。

（3）分子間作用力對聚合物性能影響68

（3）

分子間作用力對聚合物性能影響高分子間的作用力影響聚合物的許多物理和化學(xué)性能。

極性較小的碳?xì)浠衔?，由于分子間力小(聚乙烯、聚異戊二烯等)有良

好柔性。②

如果在分子鏈上沒有大的側(cè)基，運(yùn)動就比較自由，顯示出較好的彈性。

（3）分子間作用力對聚合物性能影響69三、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)結(jié)晶與取向1、結(jié)晶性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系折疊鏈晶三、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)結(jié)晶與取向折疊鏈晶70伸直鏈片晶串晶伸直鏈片晶串晶71高聚物的取向高聚物的取向72熱機(jī)械曲線熱機(jī)械曲線73高分子材料基礎(chǔ)知識課件74第二節(jié)完第二節(jié)75高分子科學(xué)家用電器薄膜裝飾航天航空光導(dǎo)纖維信息產(chǎn)業(yè)生物工程動植物肉蛋糧食菜獸皮棉麻毛絲茅草木材竹子水泥玻璃粘合劑涂料橡膠塑料2高分子科學(xué)家用電器薄膜裝飾航天航空光導(dǎo)纖維信息產(chǎn)業(yè)生物工程動7610000BC5000BC015001900196019801990200020102020各種材料在各個歷史時期相對重要性金銅鐵鋼合金鋼高溫合金高分子木材皮膚纖維動物膠橡膠電木尼龍PEPCPSPPPAN聚酯高模聚合物導(dǎo)電高分子復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料石材陶瓷陶器玻璃水泥耐火材料熔融硅耐濕陶瓷韌性機(jī)械陶瓷310000BC5000BC0150019001960198077高分子化合物的分類合成高分子天然高分子有機(jī)高分子無機(jī)高分子C-C鏈高分子：PE,PP,PIB,PS,PMMA雜原子鏈高分子:聚酰胺（錦綸），聚酯（滌綸），

聚氨酯，脲醛樹脂，聚甲醛水泥，玻璃，聚磷酸酯類高分子化合物天然橡膠多糖類：纖維素（棉、麻、木），淀粉，粘膠質(zhì)（水果、甘蔗），

藻酯類，甲殼類（蟹、蝦、龜），植物酸蛋白質(zhì)：酶（生物合成催化劑），荷爾蒙（生物調(diào)節(jié)劑），絲，

角素（發(fā)、毛、羽），肌凝蛋白（肌肉），血色素，

蛋白（血清、蛋）血球素（血、精、卵），酪蛋白，等核酸：

脫氧核糖核酸（DNA),核糖核酸(RNA)4高分子化合物的分類合成高分子天然高分子有機(jī)高分子無機(jī)高分子C78一、高分子材料的合成一、高分子材料的合成791．高分子的基本概念

（1）單體：通過反應(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：

1．高分子的基本概念

（1）單體：通過反應(yīng)能制備高分80某種氨基酸，相互反應(yīng)，失去小分子（水），聚合生成聚氨基酸，這個氨基酸也稱做

單體：2高分子的基本概念

（1）單體：

（2）二聚體，三聚體……和齊聚物：聚合是逐步進(jìn)行的，兩個單體結(jié)合生成二聚體，二聚體也能和單體結(jié)合生成三聚體，兩個二聚體結(jié)合能生成四聚體，以此類推逐漸生成更多聚體。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81（2）二聚體，三聚體……和齊聚物：低分子量的聚合產(chǎn)物，例如二聚體、三聚體、四聚體、五聚體……無論是環(huán)狀的，還是線形的統(tǒng)稱齊聚物。齊聚物與通常所說的聚合物是很不同的，增減幾個結(jié)構(gòu)單元能使其物理性質(zhì)有很大的變化。（2）二聚體，三聚體……和齊聚物：低分子量的聚合產(chǎn)物，例如二82三聚甲醛（三氧六環(huán)）聚甲醛

乙炔三聚體（苯）

聚乙炔

(n聚體

)

三聚甲醛

乙炔三聚體（苯）

聚乙炔(n聚體)

83（3）聚合物：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)104～106，甚至更高。一個大分子往往由許多相同的、簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復(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)連接而成，可表示為：or（3）聚合物：高分子量的聚合產(chǎn)物，又稱做高聚物、高分子、大分84高分子化合物的分子量就是結(jié)構(gòu)單元的分子量（M0）與聚合度（DP）或重復(fù)單元數(shù)

n的乘積，可表示為：

M＝DP·M0＝n·M0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合生成商品名稱為

尼龍-66的高分子。其

中重復(fù)單元是由兩種

結(jié)構(gòu)單元-NH-(CH2)-6NH-

和-OC-(CH2)4-CO-組成：高分子化合物的分子量就是結(jié)構(gòu)單元的分子量（M0）與聚合度（D85縮合聚合物的分子量兩種結(jié)構(gòu)單元分別來源于己二胺和己二酸，

但聚合過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。在這種情況，結(jié)構(gòu)單元數(shù)

DP將是重

復(fù)單元數(shù)

(n)的兩倍：聚合物的分子量應(yīng)表示為：其中M10和M20分別是結(jié)構(gòu)單元

1和結(jié)構(gòu)單元

2的分子量。

M0為結(jié)構(gòu)單元平均分子量DP=2n縮合聚合物的分子量兩種結(jié)構(gòu)單元分別來源于己二胺和己二酸，DP86（4）線型高分子：線型高分子是由長的骨架原子組成，例如聚乙烯，也可以有取代側(cè)基，例如聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈等，骨架原子都是碳原子的又稱碳鏈高分子：聚乙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯晴（4）線型高分子：線型高分子是由長的骨架原子組成，例如聚乙烯87而像尼龍一66，聚對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鏈高分子：

尼龍－66聚對苯二甲酸乙二醇酯

線型高分子通常是指可溶解在溶劑中的，固態(tài)時可以是玻璃態(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。而像尼龍一66，聚對苯二甲酸乙二醇酯等的線型高分子，其主鏈骨88（5）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，其組成的結(jié)構(gòu)單元和主鏈?zhǔn)窍嗤模ㄈ鐖D1－1所示）。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)晶傾向要降低，溶液的粘度不同。圖1－1支化高分子圖1－2交聯(lián)高分子（5）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89（6）交聯(lián)高分子：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（如圖1－2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。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)時溶脹也不能產(chǎn)生了。一些熱固性樹脂就是高度交聯(lián)的。而作為橡膠彈性材料則具有輕度的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。（6）交聯(lián)高分子：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90（7）共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物叫共聚物。如在同一個聚合釜中，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：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，共聚物有四種類型：（7）共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物叫共聚物。91①無規(guī)共聚物：在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無規(guī)則。兩種單元在鏈中的排列順序是不能預(yù)測的。在烯類單體自由基共聚合時,通常得到的是無規(guī)共聚物，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-①無規(guī)共聚物：在高分子鏈中不同單體單元的序列分布無規(guī)則。92②交替共聚物：顧名思義，交替共聚物就是A和B兩種結(jié)構(gòu)單元在高分子鏈中交替排列。通過特定的烯類聚合能得到交替共聚物，其性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-②交替共聚物：顧名思義，交替共聚物就是A和B兩種結(jié)構(gòu)單元93③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)單元鏈段相接組成。兼具有兩種均聚物的性質(zhì)。-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-③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)94④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均聚物稱接枝共聚物。可用兩類均聚物相互反應(yīng)生成，也可由A種均聚物的主鏈上引人一些可反應(yīng)的基團(tuán)，再接上由B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。④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均聚物稱95（8）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)的不同可以得到各種改性的高分子材料以滿足技術(shù)上的需要。（8）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96聚合物的命名長期以來，聚合物沒有統(tǒng)一的命名法，往往根據(jù)單體或聚合物結(jié)構(gòu)來命名，有時也常用商品名或俗名。1972年國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）提出了線型有機(jī)聚合物的系統(tǒng)命名法。我國化學(xué)名詞審定委員會高分子化學(xué)專業(yè)組，根據(jù)國內(nèi)高分子界專家的廣泛討論和審定，提出一個“高分于化學(xué)命名原則”。宗旨是支持IUPAC提倡的科學(xué)性很強(qiáng)的以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的命名法，同時也承認(rèn)以單體來源為基礎(chǔ)的命名法等。聚合物的命名長期以來，聚合物沒有統(tǒng)一的命名法，往往根據(jù)單體或971根據(jù)單體來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加一個“聚”字而來，例如聚乙烯、CH2=CH2(CH2-CH2)n聚丙烯、CH2=CH(CH2-CH)n

CH3CH3

聚氯乙烯、CH2=CH(CH2-CH)nClClCH3聚甲基丙烯酸甲酯等。CH2=C

COOCH3

1根據(jù)單體來源或制法命名很多聚合物的名稱是由單體或假想單體98聚乙烯醇:CH2=CH(CH2-CH)nOHOHCH3OHCH3-CH=OCH2=CH(CH2-CH)n

OCOCH3OCOCH3

假想的乙烯醇單體---它是以乙醛的形式存在。實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，又把單體原料來源標(biāo)明，廣泛應(yīng)用。然而，有時也會產(chǎn)生混淆和無法命名，如聚ω一己內(nèi)酰胺和聚6一氨基已酸是同一種聚合物，有兩種單體。

HN-(CH2)5-COorH2N-(CH2)5-COOH(HN-(CH2)5-CO)n聚乙烯醇:CH2=CH(CH2-C992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官能團(tuán)間縮合反應(yīng)制備的。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)來命名，前面冠以“聚”字。例如對苯二甲酸和乙二醇制備的聚合物叫聚（對苯二甲酸乙二酯），由己二胺和己二酸反應(yīng)制備的叫聚己二酰已二胺等等。有一些聚合物結(jié)構(gòu)中已看不出單體來源了。更需要由聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名，2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官能團(tuán)間1003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。在商業(yè)生產(chǎn)和流通中，人們?nèi)粤?xí)慣用簡單明了的

稱呼，并能與應(yīng)用聯(lián)系在一起。例如:

聚甲基丙烯酸甲酯-----有機(jī)玻璃，

塑料類聚合物---酚醛樹脂，脲醛樹脂，醇酸樹脂。

有時也將聚氯乙烯-------俗稱氯乙烯樹脂。

將橡膠類聚合物---------加上后綴“橡膠”，例如:

丁二烯和苯乙烯共聚物--------丁苯橡膠，

丁二烯和丙烯腈共聚物-------丁腈橡膠，

乙烯和丙烯共聚物-------乙丙橡膠等等。3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。101將纖維類的，在我國是用“綸”作后綴的例如:

聚對苯二甲酸乙二酯-----滌綸，

聚ω一已內(nèi)酰胺----錦綸，

聚乙烯醇縮醛----維尼綸，

聚氯乙烯---氯綸，

聚丙烯腈-----腈綸，

聚丙烯----丙綸。將纖維類的，在我國是用“綸”作后綴的102還有直接引用的國外商品名稱音譯，例如:

聚酰胺又稱尼龍

(Nylon)，

聚已二酰己二胺----尼龍一66(nylon-66)，

聚癸二酰癸二胺----尼龍一1010，第一個數(shù)表示二元胺的碳原子數(shù)目，第二個數(shù)為二元酸的，因此尼龍一610則是己二胺和癸二酸的縮聚產(chǎn)物。還有直接引用的國外商品名稱音譯，1034 IUPAC的系統(tǒng)命名法為避免聚合物命名中的多名或不確切，國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（InternationalUnionofPureandAppliedChemistry）提出了以結(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。（2）排好重復(fù)單元中次級單元的次序。（3）按小分子有機(jī)化合物的IUPAC命名法則來命名這個重復(fù)單元。（4）在此重復(fù)單元命名前加一個“聚”字。4 IUPAC的系統(tǒng)命名法為避免聚合物命名中的多名或不確104IUPAC系統(tǒng)命名法的實例

(1)

聚環(huán)氧乙烷、

-[CH2-CH2-O]n-

。

聚乙二醇、

-[CH2-O-CH2]n-。

聚氯乙醇，

-[O-CH2-CH2]n-

。

按原則

2所排的次級單元為-[O-CH2-CH2]n-，

按原則

3命名為氧化乙烯，IUPAC命名，應(yīng)叫聚氧化乙烯

（Polyoxyethylene）。聚丁二烯,-[CH=CH-CH2-CH2]n-,

聚(1-次丁烯基）。聚氯乙烯,-[CHCl-CH2]-,聚（1－氯代乙烯）。IUPAC系統(tǒng)命名法的實例(1)聚環(huán)氧105IUPAC系統(tǒng)命名法的實例

(2)聚對苯二甲酸乙二酯的重復(fù)單元應(yīng)為:稱聚（氧化乙烯氧化對苯二甲酰）。聚亞苯基苯并二噻唑的IUPAC命名:Poly{(benzo[1,2-d;4,5-d']bisthiazole-2,6-diyl)-1,4-Phenylene}，聚{(苯并[1,2-并;4,5-并]二噻唑-2,6-二基)-1,4-亞苯基}。按IUPAC命名比較嚴(yán)謹(jǐn)，但太繁瑣。IUPAC不反對繼續(xù)使用習(xí)慣命名。IUPAC系統(tǒng)命名法的實例(2)聚對苯二甲酸乙二酯的重復(fù)1062聚合物反應(yīng)類型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)和開環(huán)聚合。另一類是由一種聚合物經(jīng)過適當(dāng)?shù)母叻肿臃磻?yīng)也可轉(zhuǎn)化為另一種高分子化合物。

1縮聚反應(yīng)

2

加聚反應(yīng)

3

開環(huán)聚合反應(yīng)

4

高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)2聚合物反應(yīng)類型由小分子化合物單體制備聚合物的反應(yīng)主要分為1071 縮聚反應(yīng)具有官能團(tuán)的單體,通過縮合反應(yīng)，消除小分子副產(chǎn)物，彼此連接在一起，生成長鏈高分子的反應(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尼龍，聚酯，酚醛樹脂，脈醛樹脂等。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：1 縮聚反應(yīng)具有官能團(tuán)的單體,通過縮合反應(yīng)，消除小分子副產(chǎn)108聚酯是二元酸和二元醇的縮聚物，其中對苯二甲酸與乙二醇縮聚生成的是我們常見的可樂瓶的材料：聚酯是二元酸和二元醇的縮聚物，其中對苯二甲酸與乙二醇縮聚生成109醇酸樹脂由鄰苯二甲酸酐和甘油制備的是醇酸樹脂，由于甘油分子具有三個羥基，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)。HOOCCOOH+CH2CH-CH2OHOHOH+醇酸樹脂由鄰苯二甲酸酐和甘油制備的是醇酸樹脂，由于甘油分子具1102加聚反應(yīng)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?？梢杂孟旅娴姆磻?yīng)通式來說明：側(cè)基X---不同，聚合物的性質(zhì)也非常不同，當(dāng)

X為

H、Cl、C6H5、CH3、CH3OCO－、CN…時，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、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等等。2加聚反應(yīng)一些烯類，炔類，醛類等化合物具有不飽和鍵的單體111雙烯類單體也能經(jīng)加聚反應(yīng)生成聚合物，如下式所示：當(dāng)取代基分別為H、CH3、Cl時可得聚丁二烯、聚異戊二烯和聚氯丁二烯。雙烯類單體也能經(jīng)加聚反應(yīng)生成聚合物，如下式所示：112四氟乙烯，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、聚甲醛等高分子材料：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1133開環(huán)聚合反應(yīng)某些環(huán)狀化合物在催化劑存在下，開環(huán)聚合生成高分子量的線型聚合物。例如，聚甲醛是通過三氧六環(huán)單體開環(huán)聚合制備的，已內(nèi)酰胺聚合生成尼龍－6，環(huán)氧化物開環(huán)生成聚醚等等：3開環(huán)聚合反應(yīng)某些環(huán)狀化合物在催化劑存在下，開環(huán)聚合生114無機(jī)環(huán)狀化合物的開環(huán)聚合很多無機(jī)環(huán)狀化合物也能開環(huán)聚合，例如下列一些反應(yīng)能生成長鏈高分子，八硫環(huán)生成聚硫橡膠，無機(jī)環(huán)狀化合物的開環(huán)聚合很多無機(jī)環(huán)狀化合物也能開環(huán)聚合，例如1154高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)------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（1）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制備。

醋酸乙烯酯單體----聚醋酸乙烯酯，

經(jīng)醇解轉(zhuǎn)化成-----聚乙烯醇，

然后紡絲成纖維，為了增加抗水溶性，

再經(jīng)甲醛處理-----聚乙烯醇縮甲醛(維尼綸)。

隨著高分子反應(yīng)的開發(fā)，經(jīng)高分子反應(yīng)改性的新高分子材料將不斷出現(xiàn)。4高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)高分子轉(zhuǎn)化反應(yīng)------使一種高分子116維尼綸：

聚醋酸乙烯酯

聚乙烯醇

聚乙烯醇縮甲醛維尼綸：聚醋酸乙烯酯聚乙烯醇1175聚合物的分子量和分子量分布聚合物-----作為結(jié)構(gòu)材料，必須具有優(yōu)良的機(jī)械性能。低分子量的化合物：氣體、液體或脆性固體，只有分子量很高的聚合物才具有高的機(jī)械強(qiáng)度，所以分子量是聚合物的重要結(jié)構(gòu)指標(biāo)。

圖1－3聚合物力學(xué)強(qiáng)度

－分子量關(guān)系分子量機(jī)械強(qiáng)度ABC5聚合物的分子量和分子量分布聚合物-----作為結(jié)構(gòu)分118表

常見聚合物分子量的范圍塑料

MW(104) 纖維

MW(104) 橡膠

MW(104)低壓聚乙烯

6～30滌綸

1.8～2.3天然橡膠

20～40聚氯乙烯

5～15 尼龍661.2～1.8丁苯橡膠15～20聚苯乙烯

10～30 維尼綸

6～7.5順丁橡膠25～30聚碳酸酯

2～6 纖維素

50～100氯丁橡膠10～12 合成聚合物時，必須控制分子量。太小性能不好，太大并不能進(jìn)一步提高性能，反而會引起加工困難，因為聚合物的加工性能也與分子量有關(guān)。表常見聚合物分子量的范圍塑料MW(104) 纖維1191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。由于反應(yīng)的隨機(jī)性，使得每一個分子的聚合度

n都不相同，因此聚合物是由大大小小的高分子同系物組成：n=1,2,3……測定的分子量-----實際是大小不同高分子混合物分子量的統(tǒng)計平均值，算出的聚合度也是統(tǒng)計平均值。大小不同分子所占有的相對比例，就是分子量的分布。聚合物的這種分子量不均一特性稱為多分散性。1聚合物的平均分子量由單體，例如氯乙烯，聚合生成聚氯乙120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，則前面的分子量和聚合度的關(guān)系式應(yīng)寫成由于測定分子量的方法有多種，各方法符合不同的統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型，故測得的統(tǒng)計平均值互不相同。為了標(biāo)明聚合物分子量的測定值是符合哪種統(tǒng)計性質(zhì)，就有以下幾種平均分子量，分別可由相應(yīng)的幾種方法測定得到。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121①

數(shù)均分子量冰點降低、沸點升高、滲透壓法和端基滴定法測定的分子量。設(shè)聚合物試樣中，共有N個大分子，總質(zhì)量為W。若其中分子量為Mi的大分子有Ni個，其質(zhì)量為Wi=NiMi，則有下列關(guān)系式：①數(shù)均分子量冰點降低、沸點升高、122（2）質(zhì)均分子量對聚合物的稀溶液用光散射方法測定的是質(zhì)均分子量，等于分子量乘上相應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的加合。（2）質(zhì)均分子量對聚合物的稀溶液用光散射方法測定的是質(zhì)均分子123（3）粘均分子量用聚合物稀溶液的特性粘度測定得到。其中α為常數(shù)，若α＝1，則

=，一般情況下，0.5<α<0.9。相對而言，粘均分子量較接近質(zhì)均分子量。（3）粘均分子量用聚合物稀溶液的特性粘度測定得到。124（4）Z均分子量用超速離心法測定。Z值的定義為（4）Z均分子量用超速離心法測定。Z值的定義為125舉例說明四種平均分子量。設(shè)聚合物樣品中各含有1mol的104和105分子量的組分。

由此可見，對于分

子量不均一的聚合物

來說，則有。

若分子量為均一的

聚合物則都相等，即。舉例說明四種平均分子量。設(shè)聚合物樣品中各含有1mol的1041262聚合物的分子量分布聚合物分子量的多分散性，因而

，

如分散性程度大，則兩者的差距更大。

多分散程度有兩種表示方法：

（1）分布指數(shù)

表示分子量分布寬度的參數(shù)D，

定義

D為1時，是均一分子量的聚合物，

D值比1越大,其分子量分布越寬，

多分散性程度越大。2聚合物的分子量分布聚合物分子量的多分散性，因而127（2）分子量分布曲線利用聚合物溶液分級沉淀方法，或者用凝膠滲透色譜，可以測定不同分子量組分所占的相對百分質(zhì)量，然后作出如圖1－4所示的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布曲線。的相對大小也在圖中表示出來。即使平均分子量相同的聚合物，其分子量分布也可能不同，這是由于分子量相等的各部分所占的比例不一致，所以用分子量分布曲線來表示該聚合物多分散性的程度是更好的方法。（2）分子量分布曲線利用聚合物溶液分級沉淀方法，或者用凝膠滲128圖1－4聚合物的分