化學高分子化學與物理1、緒論課件

高分子化學與物理高分子化學與物理

第一章緒論

Prolegomenon

第一章緒論

1.1

高分子科學的建立和發(fā)展

1.2高分子化合物的基本概念

1.3高分子的分類與命名1.4高分子合成反應的分類

1.5高分子的結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)及其性能特點1.1高分子科學的建立和發(fā)展1.2高分子化合物的基本1.1

高分子科學的建立和發(fā)展

化工產(chǎn)品十分廣泛，迄今已達到7萬種之多，主要包括：無機酸、堿、鹽和化肥為代表的無機化工。烷烴、烯烴、芳烴、醇、醛、酸、酯、酮、胺等為代表的基本有機化工。

合成塑料、合成橡膠、合成纖維為代表的高分子化工。醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、涂料、日用化學品為代表的精細化工。還有一些形成了獨立的工業(yè)部門，如煉油、冶金、醫(yī)藥、造紙、建材、釀造、環(huán)保等。化工產(chǎn)品的分類1.1高分子科學的建立和發(fā)展 化工產(chǎn)品

高分子Macromolecule（大分子）：包括天然大分子、合成大分子天然大分子蛋白質(zhì)DNA、RNA纖維素淀粉天然橡膠………….合成大分子：在適當條件下人工合成的大分子，稱為大分子化合物（MacromolecularCompound）

HighPolymer（高聚物）

Polymer（聚合物）合成塑料、合成纖維、合成橡膠高分子Macromolecule（大分子）：包括天然大分聚合物化學（PolymerChemistry）高分子化學

研究聚合物合成與化學反應的一門科學。涉及到兩大類反應：聚合物的合成反應（聚合反應，Polymerization）小分子大分子聚合物的化學反應（PolymerReaction）

新的大分子（交聯(lián)、嵌段、接枝和擴鏈等）大分子高分子化學小分子（降解）

研究內(nèi)容：反應的機理、反應的動力學、反應的影響因素、反應的實施方法。聚合物化學（PolymerChemistry）高分子化學天然高分子的直接利用天然高分子的化學改性天然橡膠的硫化,硝化纖維的合成等淀粉、蛋白質(zhì)、棉、麻、絲、竹、木等縮聚反應，自由基、配位、離子聚合等高分子合成高分子時代高分子材料的使用過程1.1.1高分子科學概述天然高分子的直接利用天然高分子的化高分子化學的重要性人們的衣、食、住、用、行離不開高分子。高分子化學是重要的基礎學科。高分子化學的知識是我們認識世界，改造世界的強有力武器。在科學的整體發(fā)展中：高分子科學處于多種學科的交匯點上，為其發(fā)展提供了良好的學科環(huán)境。高分子化學的重要性人們的衣、食、住、用、行離不開高分子。數(shù)學物理學工程學其它化學其它學科生命科學電子學高分子科學數(shù)學物理學工程學其它其它生命電子學高分子高分子材料的應用高分子材料具有許多優(yōu)良性能，是當今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一。塑料、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑…己廣泛應用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑、紡織等各個領域。功能高分子材料（導電高分子、高分子半導體、光導電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等）近年發(fā)展迅速，具有特殊功能。

若人們對材料的需求是100%，高分子材料則占60%。高分子材料的應用高分子材料具有許多優(yōu)良性能，是當今世界發(fā)展最塑料橡膠纖維

常規(guī)高分子膠粘劑涂料塑料橡膠纖維常規(guī)高分子膠粘劑涂料家庭中的聚乙烯制品

身邊的高分子材料聚丙烯制品

碳纖維復合材料

家庭中的聚乙烯制品身邊的高分子材料聚丙烯制品碳纖維復合[化學]高分子化學與物理1、緒論課件

功能高分子功能高分子[化學]高分子化學與物理1、緒論課件[化學]高分子化學與物理1、緒論課件[化學]高分子化學與物理1、緒論課件[化學]高分子化學與物理1、緒論課件羨慕我吧！我被高分子包圍了羨慕我吧！我被高分子包圍了《時代》周刊評出的2005年最迷人的發(fā)明手卷鋼琴HandRollPiano

防水紙（最適用于制成海運標簽）《時代》周刊評出的2005年最迷人的發(fā)明手卷鋼琴防水紙[化學]高分子化學與物理1、緒論課件玉米塑料玉米塑料我們使用的以上這些產(chǎn)品，大都來自于這樣高塔林立的石油化工企業(yè)我們使用的以上這些產(chǎn)品，石油化工企業(yè)自然界里還有多種多樣的天然高分子與數(shù)量龐大的天然高分子相比，人工合成高分子只是冰山一角哦！自然界里還有多種多樣的天然高分子與數(shù)量龐大的天然高分子相比，

天然高分子多糖類，多肽類，核酸天然高分子多糖類，多肽類，核酸[化學]高分子化學與物理1、緒論課件DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)（deoxyribonucleicacid

）

兩股DNA長鏈像轉(zhuǎn)圈的樓梯扶手架，圍繞一個中心軸盤旋，走向相反，外側(cè)為磷酸基團，內(nèi)側(cè)為四種堿基，通過堿基對(30億)的氫鍵形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。HOC、N：在堿基中C：在磷酸酯鍵中PDNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)（deoxyribonucleicDNAandRNADNAandRNA蛋白質(zhì)ProteinH|H2N—C—COOH|RCOOH|H-NH—C—H|R+HCOOH||H2N—C—CONH—C—H||RR肽鍵

C，H，O，N，S蛋白質(zhì)ProteinHR[化學]高分子化學與物理1、緒論課件結(jié)晶牛胰島素的晶體結(jié)構(gòu)含51個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)結(jié)晶牛胰島素的晶體結(jié)構(gòu)含51個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)核糖核酸酶A(ribonucleaseA)124個氨基酸殘基核糖核酸酶A(ribonucleaseA)124個氨基酸人類基因組計劃人類基因組計劃[化學]高分子化學與物理1、緒論課件

高分子材料的誕生雖只有90多年，但其發(fā)展速度遠遠快于金屬和無機材料。究其原因，是合成高分子的結(jié)構(gòu)具有幾乎無窮變化的可能性，賦予材料性能的潛力遠勝于其它物質(zhì)。

在人類歷史上,幾乎沒有什么科學技術象高分子科學這樣對人類社會做出如此巨大的貢獻。制約高分子發(fā)展的因素：高分子制品廢棄后對環(huán)境的污染。解決途徑（1）延長使用壽命：減少廢棄。（2）回收利用：低性能應用；降解。（3）自然降解：自然分解回歸自然。高分子材料的誕生雖只有90多年，但其發(fā)展速度遠1.1.2高分子科學的發(fā)展歷史1920年德國Staudinger發(fā)表了“論聚合”的論文，提出高分子物質(zhì)是由具有相同化學結(jié)構(gòu)的單體經(jīng)過化學反應(聚合)，通過化學鍵連接在一起的大分子化合物。1932年出版了劃時代的巨著《高分子有機化合物》，成為高分子化學作為一門新興學科建立的標志。1953年諾貝爾化學獎

1.1.2高分子科學的發(fā)展歷史1920年德國Staud史道丁格小傳(HermannStaudinger)(1881—1965)

1881年3月23日生于德國萊因蘭—法耳次州的沃爾姆斯；1907年畢業(yè)于施特拉斯堡大學，獲博士學位。同年聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學副教授。1912年于蘇黎世工業(yè)大學任化學教授。1920年，發(fā)表“論聚合反應”的論文，提出高分子的概念；1932年，出版劃時代的巨著《高分子有機化合物》1953年獲諾貝爾化學獎；1965年9月8日在弗賴堡逝世，終年84歲。史道丁格小傳(HermannStaudinger)(1PaulJ.Flory（弗洛里）——建立了高分子長鏈結(jié)構(gòu)的數(shù)學理論（1948年）推出高分子溶液的熱力學性質(zhì),使粘度、擴散、沉降等宏觀性質(zhì)與分子微觀結(jié)構(gòu)有了聯(lián)系。1974年諾貝爾化學獎PaulJ.Flory（弗洛里）——建立了高分子長鏈結(jié)構(gòu)1953年德國人齊格勒

——[TiCl4+Al(C2H5)3]——低壓聚乙烯；意大利人納塔

——[TiCl3+Al(C2H5)3]——等規(guī)立構(gòu)聚丙烯1963年齊格勒、納塔獲得諾貝爾化學獎。KarlZiegler1898~1973GiulioNatta1903~1979石油裂解產(chǎn)物得到充分利用定位聚合的實現(xiàn)1953年德國人齊格勒KarlZieglerGiulio1956年，美國Szwarc提出活性聚合概念

——高分子進入分子設計時代?；钚跃酆系膶崿F(xiàn)Styrene-Butadiene-StyreneSBS彈性體HardHardSoft1956年，美國Szwarc提出活性聚合概念活性聚合的實現(xiàn)S接枝共聚（graft）ABS樹脂交替共聚（alternating）接枝共聚（graft）ABS樹脂交替共聚（alternati導電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾化學獎）

20世紀70年代中期發(fā)現(xiàn)的導電高分子，改變了長期以來人們對高分子只能是絕緣體的觀念，進而開發(fā)出了具有光、電活性的被稱之為“電子聚合物”的高分子材料，有可能為21世紀提供可進行信息傳遞的新功能材料。

HidekiShirakawa,AlanG.MacDiarmid,AlanJ.Heeger導電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾化學獎）分子設計：性能—結(jié)構(gòu)—合成★材料宏觀性能的設計和材料的加工方法設計★高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和化學結(jié)構(gòu)的設計★合成方法和反應條件的設計在了解材料性能、聚合物結(jié)構(gòu)和材料性能之間相互關系的基礎上，根據(jù)材料性能的需要，設計理想的聚合物結(jié)構(gòu)，并選擇一定的合成方法和條件，以獲得該種聚合物。分子設計：性能—結(jié)構(gòu)—合成高分子科學高分子化學研究高分子化合物的合成和反應間的關系研究高分子的結(jié)構(gòu)與性能間的關系高分子物理高分子加工研究高分子的性能與應用間的關系

高分子科學是建立在有機化學、物理化學、生物化學、物理學和力學等學科的基礎上逐漸發(fā)展而成的一門新興學科。21世紀，高分子科學的發(fā)展動向：其一是：向生命現(xiàn)象靠攏；其二是：更加精細化。1.1.3高分子科學體系及發(fā)展趨勢高分子科學高分子化學研究高分子化合物的合成和1.2

高分子化合物的基本概念

聚氯乙烯聚乙烯醇實際上概念上1.2.1高分子化合物與聚合物醋酸乙烯酯：CH2=CH(OCOCH3)單體高分子(Polymermolecule,Macromolecule):也稱聚合物分子或大分子，具有高的相對分子質(zhì)量，其結(jié)構(gòu)必須是由多個重復單元所組成，并且這些重復單元實際上或概念上是由相應的小分子衍生而來。1.2高分子化合物的基本概念聚氯乙烯聚乙烯醇實際上概念上高分子小分子聚合反應Polymerization單體高分子化合物(PolymericSubstance):或稱聚合物、高聚物，是由許多相同的、簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復連接而成的，相對分子質(zhì)量很大的化合物。Monomer單體（Monomer）：通過聚合反應能制備高分子化合物的低分子化合物統(tǒng)稱為單體。高分子小分子聚合反應Polymerizatio鏈原子(ChainAtoms):構(gòu)成高分子主鏈骨架的單個原子。鏈單元(ChainUnits):由鏈原子及其取代基組成的原子或原子團。聚丙烯鏈原子(ChainAtoms):構(gòu)成高分子主鏈骨架的單個原結(jié)構(gòu)單元(ConstitutionalUnit):構(gòu)成高分子主鏈結(jié)構(gòu)一部分的單個原子或原子團，可包含一個或多個鏈單元。重復結(jié)構(gòu)單元(重復單元，鏈節(jié)，ConstitutionalRepeatingUnit,CRU):重復組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小的結(jié)構(gòu)單元。括號表示重復連接的意思結(jié)構(gòu)單元(ConstitutionalUnit):構(gòu)成高分單體單元(Monomer(ic)Unit,mer):聚合物分子結(jié)構(gòu)中由單個單體分子生成的最大的結(jié)構(gòu)單元，與單體分子的原子種類和各種原子的個數(shù)完全相同、僅電子結(jié)構(gòu)有所改變的結(jié)構(gòu)單元。單體單元(Monomer(ic)Unit,mer):聚合聚合度(DegreeofPolymerization，DP):單個聚合物分子所含單體單元的數(shù)目，能量度高分子的大小。

以重復單元數(shù)為基準：以結(jié)構(gòu)單元數(shù)為基準：聚合物是不同聚合度的同系物的混合物聚氯乙烯：尼龍-66：統(tǒng)計平均聚合度聚合度(DegreeofPolymerization

M0：重復單元的分子量；M1：結(jié)構(gòu)單元的分子量；：重復單元數(shù)；：結(jié)構(gòu)單元數(shù)。聚合物的分子量(molecularweight):重復單元的分子量與重復單元數(shù)的乘積或結(jié)構(gòu)單元分子量與結(jié)構(gòu)單元數(shù)的乘積。M0：重復單元的分子量；：重復單元數(shù)；聚合物的分子量末端基團(EndGroups):高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：滌綸：遙爪高分子(TelechelicPolymers):含有反應性末端基團、能進一步聚合的高分子。末端基團(EndGroups):高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。C氯乙烯單體“假設單體”：乙烯醇由對苯二甲酸和乙二醇反應生成的“隱含單體”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH均聚物(Homopolymer):由一種（真實的、隱含的或假設的）單體聚合而成的聚合物。均聚反應（Homopolymerization):生成均聚物的聚合反應。共聚物(Copolymer):由一種以上（真實的、隱含的或假設的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應稱為共聚反應。氯乙烯單體“假設單體”：乙烯醇由對苯二甲酸和乙二醇反應生成的1.2.2聚合物的分子量及多分散性

聚合物的分子量聚合物最基本特征——分子量大常用聚合物的分子量1.2.2聚合物的分子量及多分散性聚合

聚合物材料的許多優(yōu)良性能都與分子量有關如：抗張強度(tensilestrength)、沖擊強度(impactstrength)、斷裂伸長(breakingelongation)

可逆彈性(reversibleelasticity)

分子量提高，有利于材料的機械性能提高。但過高的分子量會導致材料熔融時的粘度較大，不利于材料的加工。在滿足材料的機械性能的前提下，高分子的分子量應盡可能小一些，以有利于材料的加工。聚合物材料的許多優(yōu)良性能都與分子量有關分A點——最低聚合度，低于此值時，聚合物完全沒有強度，一般在40以上。當超過此值時，強度急劇上升，達到臨界點B后，強度上升又變緩慢。B點——臨界聚合度，一般約在200以上。臨界分子量(CriticalMolecularWeight)聚合物機械強度與聚合度關系A點——最低聚合度，低于此值時，聚合物完全沒有強度，一般在4

聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子組成的混合物，這些高分子混合物之間的分子量差為重復結(jié)構(gòu)單元分子量的倍數(shù)，這種同種聚合物分子鏈的長短不一的特征稱為聚合物的多分散性。

聚合物的分子量或聚合度是統(tǒng)計的，是一個平均值，叫平均分子量或平均聚合度。

平均分子量的統(tǒng)計可有多種標準，其中最常見的是重均分子量和數(shù)均分子量。

聚合物的多分散性

平均分子量聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系

假設在某一高分子樣品中，分子量為Mi的分子有Ni個，其質(zhì)量為mi=MiNi，則整個高分子的質(zhì)量為m=∑NiMi。（1）數(shù)均分子量（number-averagemolecularweight）

試樣總質(zhì)量按分子總數(shù)來平均，以Mn表示。

低分子量部分對數(shù)均分子量影響較大。假設在某一高分子樣品中，分子量為Mi的分子有N（2）重均分子量(weight-averagemolecularweight)

由各級分重量來平均的分子量。以Mw表示。ωi=mi/m

如果聚合物的分子量是均一的，即單分散性，重均分子量與數(shù)均分子量數(shù)值相等；如果聚合物的分子量是不均一的，即多分散性，重均分子量將大于數(shù)均分子量。

高分子量部分對重均分子量影響較大。（2）重均分子量(weight-averagemolec

多分散系數(shù)（D）多分散性

聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子組成，這種同種聚合物分子長短不一的特征稱為聚合物的多分散性。單獨一種平均分子量往往不足以表征聚合物的性能

——了解分子量分布的情況。多分散系數(shù)（D）多分散性聚合D=Mw/Mn

表征聚合物的多分散程度，也叫分子量分布（MolecularWeightDistribution,MWD)。D值越大，表明分子量分布越寬、分子量大小越不均勻；D值越小，表明分子量分布越窄、分子量越集中；若D=1，這樣的聚合物叫單分散性聚合物?？s聚物（如聚酯、聚酰胺等）：D值較小；加聚物（如聚丙烯腈、聚氯乙烯等）：D值較大；陰離子聚合的聚苯乙烯：D值為1.02～1.20，可作標樣。常見聚合物D值：2～50。多分散性的表征方法（1）多分散系數(shù)（D）D=Mw/Mn表征聚合物的多分散（2）分子量分布曲線分子量分布——聚合物性能合成纖維：分布窄合成橡膠：分布寬（2）分子量分布曲線分子量分布——聚合物性能合成纖維：分布窄例1、某聚合物試樣由下列級分組成，試計算該試樣的數(shù)均分子量和重均分子量及分子量分布指數(shù)。例1、某聚合物試樣由下列級分組成，試計算該試樣的數(shù)均分子量和[化學]高分子化學與物理1、緒論課件1.3

高分子的分類與命名

性質(zhì)和用途塑料纖維橡膠涂料膠粘劑功能高分子以聚合物為基礎，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。具有可逆形變的高彈性材料。纖細而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的100倍。涂布于物體表面能成堅韌的薄膜、起裝飾和保護作用的聚合物材料能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料具有特殊功能與用途但用量不大的精細高分子材料，生物醫(yī)用、光電功能等。1.3.1高分子的分類1.3高分子的分類與命名性質(zhì)和來源天然高分子：自然界天然存在的高分子。半天然高分子：經(jīng)化學改性后的天然高分子。合成高分子：由單體聚合人工合成的高分子。分子鏈化學組成和結(jié)構(gòu)碳鏈高分子：主鏈（鏈原子）完全由C原子組成。雜鏈高分子：鏈原子除C外，還含O，N，S等雜原子。元素有機高分子：大分子主鏈上沒有C原子，鏈原子由Si，B，Al，O，N，S，P等雜原子組成。無機高分子：主鏈和側(cè)鏈均無C原子。如：硅酸鹽等。來源天然高分子：自然界天然存在的高分子。半天然高分子：經(jīng)化碳鏈高分子雜鏈高分子元素有機高分子聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龍—6聚二甲基硅氧烷（硅橡膠）碳鏈高分子雜鏈高分子元素有機高分子聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龍—

重要的碳鏈聚合物：重要的碳鏈聚合物：

重要的雜鏈聚合物：重要的雜鏈聚合物：熱塑性高分子熱塑性高分子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)變理論上可重復無窮多次?；蛘哒f，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分子。

根據(jù)高分子受熱后的形態(tài)變化熱固性高分子

熱固性高分子在受熱后先轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)，進一步加熱則轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變是不可逆的。換言之，熱固性高分子是不可再生的。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。典型的熱固性高分子如：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。熱塑性高分子根據(jù)高分子受熱后的形態(tài)變化熱固性高分子

習慣命名法天然高分子

一般有與其來源、化學性能、作用、主要用途等相關的專用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與化學性能）、酶（化學作用）。合成高分子（1）前綴法：由一種單體合成的高分子：“聚”+單體名稱1.3.2高分子的命名習慣命名法天然高分子乙烯聚乙烯Polyethylene，PE甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯PolymethylMethacrylate,PMMA

也有以假想單體為基礎命名，如聚乙烯醇（PolyvinylAlcohol)，乙烯醇為假想的單體，聚乙烯醇實際上是聚乙酸乙烯酯，（PolyvinylAcetate）的水解產(chǎn)物。前綴法適用于均聚物乙烯聚乙烯Polyethylene，PE甲基丙烯酸甲酯聚甲基（2）后綴法：由兩種單體通過縮聚反應合成的高分子。①表明產(chǎn)物類型：“聚”+兩單體生成的產(chǎn)物名稱，如對苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺”②不表明產(chǎn)物類型：兩單體名稱或簡稱加后綴“樹脂”或“橡膠”，如：苯酚（Phenol）和甲醛（Formaldehyde）的縮聚產(chǎn)物叫“酚醛樹脂”（PFResin）

尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“脲醛樹脂”甘油+鄰苯二甲酸酐醇酸樹脂（2）后綴法：由兩種單體通過縮聚反應合成的高分子。合成橡膠丁二烯（Butadiene）+苯乙烯（Styrene）丁二烯（Butadiene）+丙烯腈（Acrylonitrile）乙丙橡膠（EPR）丁苯橡膠（SBR）乙烯（Ethylene）+丙烯（Propylene）后綴法適用于共聚物（3）由兩種單體通過鏈式聚合反應合成的共聚物

兩單體名稱或簡稱之間用“-”相連接，再在后一名稱后面+“共聚物”。如：乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”丁腈橡膠（NBR）合成橡膠丁二烯（Butadiene）+苯乙烯（Styren“聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團：代表一類高分子，而非單種高分子，如：

根據(jù)聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名聚酰胺聚酯-NH-C-O-聚氨酯O

-O-聚醚“聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團：IUPAC系統(tǒng)命名法(1)確定聚合物的最小重復結(jié)構(gòu)單元；(2)排好重復結(jié)構(gòu)單元中的次級單元次序：規(guī)定主鏈上帶取代基的C原子寫在前，含原子最少的基團先寫；(3)給重復結(jié)構(gòu)單元命名：按小分子有機化合物的IUPAC命名規(guī)則給重復結(jié)構(gòu)單元命名；(4)給重復結(jié)構(gòu)單元的命名加括弧，并冠以前綴“聚”。括弧必不可少IUPAC系統(tǒng)命名法(1)確定聚合物的重復結(jié)構(gòu)單元為：11-氯代撐乙基（）聚~OCH2CH2~氧化撐乙基（）聚Ethylene:(1)CH2=CH2,乙烯；（2）-CH2-CH2-,1,2-亞乙基，撐乙基舉例Poly(1-chloroethylene)重復結(jié)構(gòu)單元為：11-氯代撐乙基（）聚

根據(jù)商品命名商品名（合成纖維最普遍，我國以“綸”作為后綴）如：聚對苯二甲酸乙二酯（聚酯）纖維聚丙烯纖維聚酰胺纖維，常稱尼龍（Nylon）滌綸丙綸錦綸

尼龍的品種很多，常以數(shù)字作后綴，以示區(qū)別。 其中第一個數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)，第二個數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)，只附一個數(shù)字表示內(nèi)酰胺或氨基酸的碳原子數(shù)。根據(jù)商品命名商品名（合成纖維最普遍，我國以尼龍-6：己內(nèi)酰胺（Caprolactam）或ω-氨基已酸的產(chǎn)物，學名：聚己內(nèi)酰胺。尼龍-66：己二胺（Hexanediamine）和己二酸（AdipicAcid）合成的產(chǎn)物，學名聚己二酰己二胺。尼龍-610：己二胺（Hexanediamine）和癸二酸（SebacicAcid）合成的產(chǎn)物，學名聚癸二酰己二胺。尼龍-1010：癸二胺（Hexanediamine）和癸二酸（SebacicAcid）合成的產(chǎn)物，學名聚癸二酰癸二胺。尼龍-6：己內(nèi)酰胺（Caprolactam）或ω-氨基已酸的ABS：丙烯腈(Acrylonitrile)-丁二烯(Butadiene)-苯乙烯(Styrene)共聚物SBR：丁苯橡膠(Styrene-ButadieneRubber)EPR：乙丙橡膠(Ethylene-PropyleneRubber)EVA：乙烯(Ethylene)-醋酸乙烯酯(VinylAcetate)的共聚物有機玻璃、玻璃鋼（由玻璃纖維增強的不飽和聚酯或環(huán)氧樹脂）

俗名ABS：有機玻璃、玻璃鋼（由玻璃纖維增強的不飽和聚酯或環(huán)氧樹

高分子的結(jié)構(gòu)式（1）將線形大分子主鏈上重復單元寫在方括號或圓括號內(nèi)，括號右下角寫“n”或“m”等表示一個大分子所含重復單元的數(shù)目，最后寫出聚合物的端基基團或者加上分子鏈的省略符號“~”或“?”。（2）結(jié)構(gòu)單元和重復單元的確定必須遵守相應的有機化學規(guī)則。（3）具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚合物，通常只寫出能代表聚合物的最小部分，用代表分子鏈的符號“~”表示聚合物分子結(jié)構(gòu)的其余部分。（4）聚合反應方程式特殊規(guī)定。1.3.3高分子的結(jié)構(gòu)式的書寫及英文縮寫高分子的結(jié)構(gòu)式（1）將線形大分子主鏈上重復單Ⅱ.聚合物名稱的英文縮寫ABS：丙烯腈（Acrylonitrile）-丁二烯（Butadiene）-

苯乙烯（Styrene）共聚物SBR：丁苯橡膠（Styrene-ButadieneRubber）EVA：乙烯（Ethylene）-乙酸乙烯酯（VinylAcetate）的共聚物Ⅱ.聚合物名稱的英文縮寫ABS：丙烯腈（Acrylonit常用聚合物的俗名及英文

名稱俗名英文聚乙烯PE

Polyethylene聚丙烯PPPolypropylene聚苯乙烯PStPolystyrene聚氯乙烯PVCPolyvinylChloride聚碳酸酯PCPolycarbonate聚丙烯酰胺PAM(PAAm)Polyacrylamide聚甲基丙烯酯甲酯PMMAPolymethylmethacrylate聚醋酸乙烯酯PVAcPolyvinylAcetate聚四氟乙烯PTFEPolytetrafluoroethylene聚乙烯醇PVAlPolyvinylAlcohol

常用聚合物的俗名及英文 名稱1.4

高分子合成反應的分類單體聚合物聚合反應1.4.1按元素組成和結(jié)構(gòu)變化關系分類（1）加成聚和反應(additionpolymerization)：烯類單體加成而聚合起來的反應，簡稱加聚反應。加聚反應的生成物即為加聚物(additionpolymer)。無副產(chǎn)物加聚物：結(jié)構(gòu)單元與單體組成相同；分子量是單體的整數(shù)倍。1.4高分子合成反應的分類單體聚合物聚合反應1.4.11929年Carothers提出（2）縮合聚合反應(polycondensation)：單體經(jīng)多次縮合而聚合成大分子的反應，簡稱縮聚反應，縮聚反應的主產(chǎn)物即為縮聚物(condensationpolymer)。

官能團間反應，縮聚物有特征結(jié)構(gòu)官能團；

有低分子副產(chǎn)物；

縮聚物和單體分子量不成整數(shù)倍。1929年Carothers提出（2）縮合聚合反應(poAdditionPolymerizationCondensationPolymerization烯類單體雙鍵(doublebond)加成官能團(functionalgroup)之間的縮合形成以碳鏈為主的大分子，稱加聚物形成的大多為雜鏈聚合物，稱縮聚物分子量是單體分子量的整數(shù)倍分子量不再是單體分子量的整數(shù)倍加聚物結(jié)構(gòu)單元組成與其單體相同，電子結(jié)構(gòu)有所改變有低分子產(chǎn)生，縮聚物的結(jié)構(gòu)單元比單體少若干原子AdditionPolymerizationCondens1.4.2按反應機理分類按聚合機理(mechanism)或動力學(kinetics)分類

連鎖聚合(chainpolymerization)——活性中心(activecenter)引發(fā)單體，迅速連鎖增長大多數(shù)烯類加聚屬于連鎖機理自由基聚合陽離子聚合陰離子聚合活性中心不同20世紀五十年代Flory提出

連鎖聚合反應特征：整個反應過程可以劃分成相繼的幾步基元反應，如鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止等，每一步的反應速率和活化能差別很大。1.4.2按反應機理分類按聚合機理(mechanism

逐步聚合(steppolymerization)——無活性中心，單體官能團間相互反應而逐步增長大部分縮聚屬于逐步機理

逐步聚合反應特征：在低分子轉(zhuǎn)換成高分子的過程中，反應是逐步進行的，每一步的反應速率和活化能大致相同。

另外，按反應單體可分為（均聚、共聚）；按反應活性中心可分為（自由基聚合和離子聚合）；按生成物結(jié)構(gòu)的變化可分為（線形，開環(huán)，環(huán)化，轉(zhuǎn)移，異構(gòu)化）等。逐步聚合(steppolymerization)大部分縮ChainPolymerizationStepPolymerization需活性中心：自由基、陽離子或陰離子無特定的活性中心，往往是帶官能團單體間的反應單體一經(jīng)引發(fā)，迅速連鎖增長，由鏈引發(fā)、增長及終止等基元反應組成，各步反應速率和活化能差別很大反應逐步進行，每一步的反應速率和活化能大致相同體系中只有單體和聚合物，無分子量遞增的中間產(chǎn)物體系由單體和分子量遞增的一系列中間產(chǎn)物組成轉(zhuǎn)化率隨著反應時間而增加，分子量變化不太cont,d分子量隨著反應的進行緩慢增加，而轉(zhuǎn)化率在短期內(nèi)很高ChainPolymerizationStepPolym1.5

高分子的結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)及其性能特點（1）長鏈分子結(jié)構(gòu)（2）結(jié)構(gòu)不均勻性（3）分子鏈的柔性

高分子鏈能夠通過內(nèi)旋轉(zhuǎn)作用改變其構(gòu)象的性能稱為高分子鏈的柔順性。高分子鏈能形成的構(gòu)象數(shù)越多，柔順性越大。（4）高分子凝聚可形成晶態(tài)和非晶態(tài)球晶的黑十字消光現(xiàn)象單晶1.5.1高分子的結(jié)構(gòu)特點1.5高分子的結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)及其性能特點（1）長鏈分子結(jié)構(gòu)

高分子是由許多單個的高分子鏈聚集而成，因而其結(jié)構(gòu)有兩方面的含義：（1）單個高分子鏈的結(jié)構(gòu)；（2）許多高分子鏈聚在一起表現(xiàn)出來的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)?？煞譃橐韵聨讉€層次：一次結(jié)構(gòu)近程結(jié)構(gòu)分子鏈的化學組成和結(jié)構(gòu)二次結(jié)構(gòu)遠程結(jié)構(gòu)分子鏈的大小和空間形態(tài)分子鏈結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)高分子的結(jié)構(gòu)三次結(jié)構(gòu)同類分子鏈排列堆砌的物理狀態(tài)高次結(jié)構(gòu)不同類分子鏈排列堆砌的物理狀態(tài)1.5.2高分子的結(jié)構(gòu)層次高分子是由許多單個的高分子鏈聚集而成，因而其[化學]高分子化學與物理1、緒論課件

（1）高分子的近程結(jié)構(gòu)（一次結(jié)構(gòu)，化學結(jié)構(gòu)）：是組成高分子的最基本的微觀結(jié)構(gòu)。主要包括大分子的構(gòu)造和構(gòu)型，如結(jié)構(gòu)單元的化學組成、連接順序、立體構(gòu)型，以及支化、交聯(lián)等。決定高分子的基本性能。（2）高分子的遠程結(jié)構(gòu)（二次結(jié)構(gòu)，化學結(jié)構(gòu)）：包括分子鏈的大小和在空間的幾何形狀。高分子鏈中的單鍵可內(nèi)旋轉(zhuǎn)，每個鍵的空間位置受其鍵角的限制，但是離第一個鍵越遠，其空間位置的任意性越大，兩者空間位置的相互關系越小，可以想象從第i+1個鍵起，其空間位置的取向與第一個鍵完全無關，因此高分子鏈可看作是由多個包含i個鍵的段落自由連接組成，這種段落成為鏈段。（1）高分子的近程結(jié)構(gòu)（一次結(jié)構(gòu)，化學結(jié)構(gòu)）：是組成高分線形高分子環(huán)狀高分子支化高分子梳形高分子梯形高分子網(wǎng)狀高分子星形高分子體型高分子

高分子鏈的形態(tài)（宏觀結(jié)構(gòu)）樹形高分子線形高分子環(huán)狀高分子支化高分子梳形高分子梯形高分子網(wǎng)狀高分子ii+1

高分子鏈的運動是以鏈段為單元的，是蠕動。高分子鏈在分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)作用下可采取各種可能的形態(tài)，如取不同的構(gòu)象，如伸直鏈、無規(guī)線團、折疊鏈、螺旋鏈等。

高分子鏈的各種構(gòu)象ii+1高分子鏈的運動是以鏈段為單元的，是蠕動

（3）高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（一次結(jié)構(gòu)，化學結(jié)構(gòu)）：由分子鏈排列堆砌所形成的宏觀物理狀態(tài)。①三次結(jié)構(gòu)：由同類分子鏈之間相互排列堆砌所形成的物理狀態(tài)。根據(jù)分子鏈相互排列堆砌的有序程度，可分為晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)、液晶態(tài)等。②高次結(jié)構(gòu)：由不同類型的分子鏈排列堆砌所形成的物理狀態(tài)，又稱織態(tài)結(jié)構(gòu)。

有時即使相同鏈結(jié)構(gòu)的同一種聚合物，在不同加工成型條件下，也會產(chǎn)生不同的聚集態(tài)，所得制品的性能也會截然不同，因此聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對聚合物材料性能的影響比高分子鏈結(jié)構(gòu)更直接、更重要。研究掌握聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能的關系，對選擇合適的加工成型條件、改進材料的性能，制備具有預期性能的聚合物材料具有重要意義。（3）高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（一次結(jié)構(gòu)，化學結(jié)構(gòu)）：由分子鏈1.5.3高分子的化學結(jié)構(gòu)單體單元的結(jié)構(gòu)排列首-尾連接首-首連接尾-尾連接如單體CH2=CHX聚合時，所得單體單元結(jié)構(gòu)如下：首尾單體單元連接方式可有如下三種：1.5.3高分子的化學結(jié)構(gòu)單體單元的結(jié)構(gòu)排列首-尾連

聚合物的物理狀態(tài)從熱力學和動力學不同角度可分為相態(tài)和聚集態(tài)。

相態(tài)是熱力學概念，由自由焓、溫度、壓力和體積等熱力學參數(shù)決定。相態(tài)轉(zhuǎn)變伴隨著熱力學參數(shù)的突變。相態(tài)的轉(zhuǎn)變僅與熱力學參數(shù)有關，而與過程無關，也稱熱力學狀態(tài)。

聚集態(tài)是動力學概念，是根據(jù)物體對外場（外部作用）特別是外力場的響應特性進行劃分，所以也常稱為力學狀態(tài)。力學狀態(tài)涉及松弛過程，與時間因素密切相關。聚合物在不同外力條件下所處的力學狀態(tài)不同，表現(xiàn)出的力學性能也不同。1.5.4高分子的物理狀態(tài)聚合物的物理狀態(tài)從熱力學和動力學不同角度可分（1）非晶態(tài)聚合物的力學三態(tài)及其轉(zhuǎn)變

若對某一非晶態(tài)聚合物試樣施加一恒定外力，觀察試樣在等速升溫過程中發(fā)生的形變與溫度的關系，便得到該聚合物試樣的溫度--形變曲線（或稱熱--機械曲線）。

非晶態(tài)聚合物典型的熱--機械曲線如下圖，存在兩個斜率突變區(qū)，這兩個突變區(qū)把熱-機械曲線分為三個區(qū)域，分別對應于三種不同的力學狀態(tài)，三種狀態(tài)的性能與分子運動特征各有不同。溫度形變IIIIII（1）非晶態(tài)聚合物的力學三態(tài)及其轉(zhuǎn)變?nèi)魧ΣＡB(tài)溫度形變IIIIII

在區(qū)域I，溫度低，鏈段運動被凍結(jié)，只有側(cè)基、鏈節(jié)、鏈長、鍵角等的局部運動，因此聚合物在外力作用下的形變小，具有虎克彈性行為：形變在瞬間完成，當外力除去后，形變又立即恢復，表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆，這種力學狀態(tài)與無機玻璃相似，稱為玻璃態(tài)。玻璃態(tài)溫度形變IIIIII在區(qū)域I，溫度低，溫度形變IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)

隨著溫度的升高，鏈段運動逐漸“解凍”，形變逐漸增大，當溫度升高到某一程度時，鏈段運動得以充分發(fā)展，形變發(fā)生突變，進入?yún)^(qū)域II，這時即使在較小的外力作用下，也能迅速產(chǎn)生很大的形變，并且當外力除去后，形變又可逐漸恢復。這種受力能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復原狀的性能稱高彈性，相應的力學狀態(tài)稱高彈態(tài)。溫度形變IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)隨著溫度的升粘流態(tài)形變溫度IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)Tg粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)Tf

由玻璃態(tài)向高彈態(tài)發(fā)生突變的區(qū)域叫玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，玻璃態(tài)開始向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（glasstemperature)，以Tg表示。

當溫度升到足夠高時，在外力作用下，由于鏈段運動劇烈，導致整個分子鏈質(zhì)量中心發(fā)生相對位移，聚合物完全變?yōu)檎承粤黧w，其形變不可逆，這種力學狀稱為粘流態(tài)。高彈態(tài)開始向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱為粘流溫度，以Tf表示，其間的形變突變區(qū)域稱為粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)。分子量越大，Tf越高。交聯(lián)聚合物由于分子鏈間有化學鍵連接，不能發(fā)生相對位移，不出現(xiàn)粘流態(tài)。

玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)稱為聚合物的力學三態(tài)。粘流態(tài)形變溫度IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)Tg粘彈態(tài)（2）晶態(tài)聚合物的力學狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變

在輕度結(jié)晶的聚合物中，少量的晶區(qū)起類似交聯(lián)點的作用，當溫度升高時，其中非晶區(qū)由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，可以觀察到Tg的存在，但晶區(qū)的鏈段由于受晶格能的限制難以運動，使其形變受到限制，整個材料表現(xiàn)為由于非晶區(qū)的高彈態(tài)而具有一定的韌性，由于晶區(qū)的存在具有一定的硬度，象皮革。形變溫度Tg（2）晶態(tài)聚合物的力學狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變在輕度

由于晶區(qū)限制了形變，因此在晶區(qū)熔融之前，聚合物整體表現(xiàn)不出高彈態(tài)。能否觀察到高彈態(tài)取決于非晶區(qū)的Tf是否大于晶區(qū)的Tm。若Tm>Tf，則當晶區(qū)熔融后，非晶區(qū)已進入粘流態(tài)，不呈現(xiàn)高彈態(tài)；若Tm<Tf，晶區(qū)熔融后，聚合物處于非晶區(qū)的高彈態(tài)，只有當溫度>Tf時才進入粘流態(tài)。形變溫度TgTm>TfTm<TfTm高結(jié)晶度（>40%)聚合物由于晶區(qū)限制了形變，因此在晶區(qū)熔融之前，聚合

課后部分習題解1、解釋單體、結(jié)構(gòu)單元、重復單元、聚合物、聚合度的涵義。單體：合成聚合物的原料稱做單體，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，縮聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和對苯二甲酸等。結(jié)構(gòu)單元：構(gòu)成高分子鏈并決定高分子結(jié)構(gòu)以一定方式鏈接起來的原子組合稱為結(jié)構(gòu)單元。重復單元：重復組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小的結(jié)構(gòu)單元。聚合物：也叫高分子化合物，是指由許多簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復鍵接而成的分子量高達104-106的同系物的混合物。聚合度：聚合度是衡量聚合物分子大小的指標。以重復單元數(shù)為基準，即聚合物大分子鏈上所含重復單元數(shù)目的平均值，以DP表示；以結(jié)構(gòu)單元數(shù)為基準，即聚合物大分子鏈上所含結(jié)構(gòu)單元數(shù)目的平均值，以Xn表示。課后部分2、寫出聚氯乙烯、聚苯乙烯、滌綸、尼龍66、聚丁二烯和天然橡膠的分子式（結(jié)構(gòu)式或重復單元）。根據(jù)表1---1所列分子量，計算聚合度。根據(jù)這6中聚合物的分子量和聚合度，試認識塑料、纖維和橡膠的區(qū)別。P7---10解：①結(jié)構(gòu)式

聚丁二烯:[CH2CH=CHCH2]n聚氯乙烯：[CH2-CHCl]n聚苯乙烯:[CH2-CH（C6H5）]n

滌綸：

[OCH2CH2O·OCC6H4CO]n

尼龍66（聚酰胺-66）：[NH(CH2)6NH·CO(CH2)4CO]n天然橡膠：[CH2CH=C(CH3)CH2]n2、寫出聚氯乙烯、聚苯乙烯、滌綸、尼龍66、聚丁二烯和天然橡②聚合度計算～～～～～～～～～～～～②聚合度計算～～～～～～～～～～～～3、寫出下列單體的聚合反應式以及單體、聚合物的名稱3、寫出下列單體的聚合反應式以及單體、聚合物的名稱8、舉例說明和區(qū)別線形結(jié)構(gòu)和體形結(jié)構(gòu)、熱塑性聚合物和熱固性聚合物、無定型聚合物（非晶態(tài)）和結(jié)晶聚合物。

線形和支鏈大分子依靠分子間力聚集成聚合物，聚合物受熱時，克服了分子間力，塑化或熔融；冷卻后，又凝聚成固態(tài)聚合物。受熱塑化和冷卻固化可以反復可逆進行，這種熱行為特稱做熱塑性。但大分子間力過大（強氫鍵）的線形聚合物，如纖維素，在熱分解溫度以下，不能塑化，也就不具備熱塑性。帶有潛在官能團的線形或支鏈大分子受熱后，在塑化的同時，交聯(lián)成體形聚合物，冷卻后固化。以后受熱不能再塑化變形，這一熱行為特稱做熱固性。但已經(jīng)交聯(lián)的聚合物不能在稱做熱固性。聚氯乙烯，生橡膠，硝化纖維：線形，熱塑性。纖維素：線形，不能塑化，熱分解。酚醛塑料模制品，硬橡皮：交聯(lián)，已經(jīng)固化，不再塑化。8、舉例說明和區(qū)別線形結(jié)構(gòu)和體形結(jié)構(gòu)、熱塑性聚合物和熱固性聚補充1、寫出下列聚合物的一般名稱、單體和聚合反應式(1)聚甲基丙烯酸甲酯（俗稱有機玻璃）補充1、寫出下列聚合物的一般名稱、單體和聚合反應式聚甲基丙（2）聚乙（醋）酸乙烯酯（3）聚己二酰己二胺（尼龍－66)（2）聚乙（醋）酸乙烯酯（3）聚己二酰己二胺（尼龍－66)（4）聚己內(nèi)酰胺（尼龍－6）（5）聚異戊二烯（天然橡膠）（4）聚己內(nèi)酰胺（尼龍－6）（5）聚異戊二烯（天然橡膠）（6）聚碳酸酯－PhOH－HCL在砒啶溶液光氣

2,2－雙（4－羥苯基）丙烷，碳酸二苯酯

（6）聚碳酸酯－PhOH－HCL在砒啶溶液光氣2,2－雙（纖維﹥塑料﹥橡膠

溶液中溶質(zhì)與溶劑分子間的分子間作用力（即次價力）主要是范德華力（包括取向力、誘導力和色散力）和氫鍵力。分子間次價力的強弱可以用內(nèi)聚能大小來衡量，單位體積內(nèi)的內(nèi)聚能稱為內(nèi)聚能密度（CED）。橡膠CED：

<70cal.cm-3

；塑料CED

：70～100cal.cm-3；纖維CED

：>100cal.cm-3

/teach/clhx/gfzwl/gfzwl/3_1.htm補充2、橡膠、塑料、纖維三者的分子間作用力的順序為?纖維﹥塑料﹥橡膠溶液中溶質(zhì)與溶劑分子間的分子間作用力[化學]高分子化學與物理1、緒論課件高分子化學與物理高分子化學與物理

第一章緒論

Prolegomenon

第一章緒論

1.1

高分子科學的建立和發(fā)展

1.2高分子化合物的基本概念

1.3高分子的分類與命名1.4高分子合成反應的分類

1.5高分子的結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)及其性能特點1.1高分子科學的建立和發(fā)展1.2高分子化合物的基本1.1

高分子科學的建立和發(fā)展

化工產(chǎn)品十分廣泛，迄今已達到7萬種之多，主要包括：無機酸、堿、鹽和化肥為代表的無機化工。烷烴、烯烴、芳烴、醇、醛、酸、酯、酮、胺等為代表的基本有機化工。

合成塑料、合成橡膠、合成纖維為代表的高分子化工。醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、涂料、日用化學品為代表的精細化工。還有一些形成了獨立的工業(yè)部門，如煉油、冶金、醫(yī)藥、造紙、建材、釀造、環(huán)保等?；ぎa(chǎn)品的分類1.1高分子科學的建立和發(fā)展 化工產(chǎn)品

高分子Macromolecule（大分子）：包括天然大分子、合成大分子天然大分子蛋白質(zhì)DNA、RNA纖維素淀粉天然橡膠………….合成大分子：在適當條件下人工合成的大分子，稱為大分子化合物（MacromolecularCompound）

HighPolymer（高聚物）

Polymer（聚合物）合成塑料、合成纖維、合成橡膠高分子Macromolecule（大分子）：包括天然大分聚合物化學（PolymerChemistry）高分子化學

研究聚合物合成與化學反應的一門科學。涉及到兩大類反應：聚合物的合成反應（聚合反應，Polymerization）小分子大分子聚合物的化學反應（PolymerReaction）

新的大分子（交聯(lián)、嵌段、接枝和擴鏈等）大分子高分子化學小分子（降解）

研究內(nèi)容：反應的機理、反應的動力學、反應的影響因素、反應的實施方法。聚合物化學（PolymerChemistry）高分子化學天然高分子的直接利用天然高分子的化學改性天然橡膠的硫化,硝化纖維的合成等淀粉、蛋白質(zhì)、棉、麻、絲、竹、木等縮聚反應，自由基、配位、離子聚合等高分子合成高分子時代高分子材料的使用過程1.1.1高分子科學概述天然高分子的直接利用天然高分子的化高分子化學的重要性人們的衣、食、住、用、行離不開高分子。高分子化學是重要的基礎學科。高分子化學的知識是我們認識世界，改造世界的強有力武器。在科學的整體發(fā)展中：高分子科學處于多種學科的交匯點上，為其發(fā)展提供了良好的學科環(huán)境。高分子化學的重要性人們的衣、食、住、用、行離不開高分子。數(shù)學物理學工程學其它化學其它學科生命科學電子學高分子科學數(shù)學物理學工程學其它其它生命電子學高分子高分子材料的應用高分子材料具有許多優(yōu)良性能，是當今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一。塑料、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑…己廣泛應用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑、紡織等各個領域。功能高分子材料（導電高分子、高分子半導體、光導電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等）近年發(fā)展迅速，具有特殊功能。

若人們對材料的需求是100%，高分子材料則占60%。高分子材料的應用高分子材料具有許多優(yōu)良性能，是當今世界發(fā)展最塑料橡膠纖維

常規(guī)高分子膠粘劑涂料塑料橡膠纖維常規(guī)高分子膠粘劑涂料家庭中的聚乙烯制品

身邊的高分子材料聚丙烯制品

碳纖維復合材料

家庭中的聚乙烯制品身邊的高分子材料聚丙烯制品碳纖維復合[化學]高分子化學與物理1、緒論課件

功能高分子功能高分子[化學]高分子化學與物理1、緒論課件[化學]高分子化學與物理1、緒論課件[化學]高分子化學與物理1、緒論課件[化學]高分子化學與物理1、緒論課件羨慕我吧！我被高分子包圍了羨慕我吧！我被高分子包圍了《時代》周刊評出的2005年最迷人的發(fā)明手卷鋼琴HandRollPiano

防水紙（最適用于制成海運標簽）《時代》周刊評出的2005年最迷人的發(fā)明手卷鋼琴防水紙[化學]高分子化學與物理1、緒論課件玉米塑料玉米塑料我們使用的以上這些產(chǎn)品，大都來自于這樣高塔林立的石油化工企業(yè)我們使用的以上這些產(chǎn)品，石油化工企業(yè)自然界里還有多種多樣的天然高分子與數(shù)量龐大的天然高分子相比，人工合成高分子只是冰山一角哦！自然界里還有多種多樣的天然高分子與數(shù)量龐大的天然高分子相比，

天然高分子多糖類，多肽類，核酸天然高分子多糖類，多肽類，核酸[化學]高分子化學與物理1、緒論課件DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)（deoxyribonucleicacid

）

兩股DNA長鏈像轉(zhuǎn)圈的樓梯扶手架，圍繞一個中心軸盤旋，走向相反，外側(cè)為磷酸基團，內(nèi)側(cè)為四種堿基，通過堿基對(30億)的氫鍵形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。HOC、N：在堿基中C：在磷酸酯鍵中PDNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)（deoxyribonucleicDNAandRNADNAandRNA蛋白質(zhì)ProteinH|H2N—C—COOH|RCOOH|H-NH—C—H|R+HCOOH||H2N—C—CONH—C—H||RR肽鍵

C，H，O，N，S蛋白質(zhì)ProteinHR[化學]高分子化學與物理1、緒論課件結(jié)晶牛胰島素的晶體結(jié)構(gòu)含51個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)結(jié)晶牛胰島素的晶體結(jié)構(gòu)含51個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)核糖核酸酶A(ribonucleaseA)124個氨基酸殘基核糖核酸酶A(ribonucleaseA)124個氨基酸人類基因組計劃人類基因組計劃[化學]高分子化學與物理1、緒論課件

高分子材料的誕生雖只有90多年，但其發(fā)展速度遠遠快于金屬和無機材料。究其原因，是合成高分子的結(jié)構(gòu)具有幾乎無窮變化的可能性，賦予材料性能的潛力遠勝于其它物質(zhì)。

在人類歷史上,幾乎沒有什么科學技術象高分子科學這樣對人類社會做出如此巨大的貢獻。制約高分子發(fā)展的因素：高分子制品廢棄后對環(huán)境的污染。解決途徑（1）延長使用壽命：減少廢棄。（2）回收利用：低性能應用；降解。（3）自然降解：自然分解回歸自然。高分子材料的誕生雖只有90多年，但其發(fā)展速度遠1.1.2高分子科學的發(fā)展歷史1920年德國Staudinger發(fā)表了“論聚合”的論文，提出高分子物質(zhì)是由具有相同化學結(jié)構(gòu)的單體經(jīng)過化學反應(聚合)，通過化學鍵連接在一起的大分子化合物。1932年出版了劃時代的巨著《高分子有機化合物》，成為高分子化學作為一門新興學科建立的標志。1953年諾貝爾化學獎

1.1.2高分子科學的發(fā)展歷史1920年德國Staud史道丁格小傳(HermannStaudinger)(1881—1965)

1881年3月23日生于德國萊因蘭—法耳次州的沃爾姆斯；1907年畢業(yè)于施特拉斯堡大學，獲博士學位。同年聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學副教授。1912年于蘇黎世工業(yè)大學任化學教授。1920年，發(fā)表“論聚合反應”的論文，提出高分子的概念；1932年，出版劃時代的巨著《高分子有機化合物》1953年獲諾貝爾化學獎；1965年9月8日在弗賴堡逝世，終年84歲。史道丁格小傳(HermannStaudinger)(1PaulJ.Flory（弗洛里）——建立了高分子長鏈結(jié)構(gòu)的數(shù)學理論（1948年）推出高分子溶液的熱力學性質(zhì),使粘度、擴散、沉降等宏觀性質(zhì)與分子微觀結(jié)構(gòu)有了聯(lián)系。1974年諾貝爾化學獎PaulJ.Flory（弗洛里）——建立了高分子長鏈結(jié)構(gòu)1953年德國人齊格勒

——[TiCl4+Al(C2H5)3]——低壓聚乙烯；意大利人納塔

——[TiCl3+Al(C2H5)3]——等規(guī)立構(gòu)聚丙烯1963年齊格勒、納塔獲得諾貝爾化學獎。KarlZiegler1898~1973GiulioNatta1903~1979石油裂解產(chǎn)物得到充分利用定位聚合的實現(xiàn)1953年德國人齊格勒KarlZieglerGiulio1956年，美國Szwarc提出活性聚合概念

——高分子進入分子設計時代?；钚跃酆系膶崿F(xiàn)Styrene-Butadiene-StyreneSBS彈性體HardHardSoft1956年，美國Szwarc提出活性聚合概念活性聚合的實現(xiàn)S接枝共聚（graft）ABS樹脂交替共聚（alternating）接枝共聚（graft）ABS樹脂交替共聚（alternati導電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾化學獎）

20世紀70年代中期發(fā)現(xiàn)的導電高分子，改變了長期以來人們對高分子只能是絕緣體的觀念，進而開發(fā)出了具有光、電活性的被稱之為“電子聚合物”的高分子材料，有可能為21世紀提供可進行信息傳遞的新功能材料。

HidekiShirakawa,AlanG.MacDiarmid,AlanJ.Heeger導電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾化學獎）分子設計：性能—結(jié)構(gòu)—合成★材料宏觀性能的設計和材料的加工方法設計★高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和化學結(jié)構(gòu)的設計★合成方法和反應條件的設計在了解材料性能、聚合物結(jié)構(gòu)和材料性能之間相互關系的基礎上，根據(jù)材料性能的需要，設計理想的聚合物結(jié)構(gòu)，并選擇一定的合成方法和條件，以獲得該種聚合物。分子設計：性能—結(jié)構(gòu)—合成高分子科學高分子化學研究高分子化合物的合成和反應間的關系研究高分子的結(jié)構(gòu)與性能間的關系高分子物理高分子加工研究高分子的性能與應用間的關系

高分子科學是建立在有機化學、物理化學、生物化學、物理學和力學等學科的基礎上逐漸發(fā)展而成的一門新興學科。21世紀，高分子科學的發(fā)展動向：其一是：向生命現(xiàn)象靠攏；其二是：更加精細化。1.1.3高分子科學體系及發(fā)展趨勢高分子科學高分子化學研究高分子化合物的合成和1.2

高分子化合物的基本概念

聚氯乙烯聚乙烯醇實際上概念上1.2.1高分子化合物與聚合物醋酸乙烯酯：CH2=CH(OCOCH3)單體高分子(Polymermolecule,Macromolecule):也稱聚合物分子或大分子，具有高的相對分子質(zhì)量，其結(jié)構(gòu)必須是由多個重復單元所組成，并且這些重復單元實際上或概念上是由相應的小分子衍生而來。1.2高分子化合物的基本概念聚氯乙烯聚乙烯醇實際上概念上高分子小分子聚合反應Polymerization單體高分子化合物(PolymericSubstance):或稱聚合物、高聚物，是由許多相同的、簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復連接而成的，相對分子質(zhì)量很大的化合物。Monomer單體（Monomer）：通過聚合反應能制備高分子化合物的低分子化合物統(tǒng)稱為單體。高分子小分子聚合反應Polymerizatio鏈原子(ChainAtoms):構(gòu)成高分子主鏈骨架的單個原子。鏈單元(ChainUnits):由鏈原子及其取代基組成的原子或原子團。聚丙烯鏈原子(ChainAtoms):構(gòu)成高分子主鏈骨架的單個原結(jié)構(gòu)單元(ConstitutionalUnit):構(gòu)成高分子主鏈結(jié)構(gòu)一部分的單個原子或原子團，可包含一個或多個鏈單元。重復結(jié)構(gòu)單元(重復單元，鏈節(jié)，ConstitutionalRepeatingUnit,CRU):重復組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小的結(jié)構(gòu)單元。括號表示重復連接的意思結(jié)構(gòu)單元(ConstitutionalUnit):構(gòu)成高分單體單元(Monomer(ic)Unit,mer):聚合物分子結(jié)構(gòu)中由單個單體分子生成的最大的結(jié)構(gòu)單元，與單體分子的原子種類和各種原子的個數(shù)完全相同、僅電子結(jié)構(gòu)有所改變的結(jié)構(gòu)單元。單體單元(Monomer(ic)Unit,mer):聚合聚合度(DegreeofPolymerization，DP):單個聚合物分子所含單體單元的數(shù)目，能量度高分子的大小。

以重復單元數(shù)為基準：以結(jié)構(gòu)單元數(shù)為基準：聚合物是不同聚合度的同系物的混合物聚氯乙烯：尼龍-66：統(tǒng)計平均聚合度聚合度(DegreeofPolymerization

M0：重復單元的分子量；M1：結(jié)構(gòu)單元的分子量；：重復單元數(shù)；：結(jié)構(gòu)單元數(shù)。聚合物的分子量(molecularweight):重復單元的分子量與重復單元數(shù)的乘積或結(jié)構(gòu)單元分子量與結(jié)構(gòu)單元數(shù)的乘積。M0：重復單元的分子量；：重復單元數(shù)；聚合物的分子量末端基團(EndGroups):高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：滌綸：遙爪高分子(TelechelicPolymers):含有反應性末端基團、能進一步聚合的高分子。末端基團(EndGroups):高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。C氯乙烯單體“假設單體”：乙烯醇由對苯二甲酸和乙二醇反應生成的“隱含單體”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH均聚物(Homopolymer):由一種（真實的、隱含的或假設的）單體聚合而成的聚合物。均聚反應（Homopolymerization):生成均聚物的聚合反應。共聚物(Copolymer):由一種以上（真實的、隱含的或假設的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應稱為共聚反應。氯乙烯單體“假設單體”：乙烯醇由對苯二甲酸和乙二醇反應生成的1.2.2聚合物的分子量及多分散性

聚合物的分子量聚合物最基本特征——分子量大常用聚合物的分子量1.2.2聚合物的分子量及多分散性聚合

聚合物材料的許多優(yōu)良性能都與分子量有關如：抗張強度(tensilestrength)、沖擊強度(impactstrength)、斷裂伸長(breakingelongation)

可逆彈性(reversibleelasticity)

分子量提高，有利于材料的機械性能提高。但過高的分子量會導致材料熔融時的粘度較大，不利于材料的加工。在滿足材料的機械性能的前提下，高分子