高分子化學(xué)-1-高分子的基本概念

高分子化學(xué)

第一章高分子的基本概念

主講：左華江

-mail：zuohuajiang1984@163.com授課計劃本學(xué)期9～17周，32學(xué)時

周一第1-2節(jié)（9-17周）5南202

周四第1-2節(jié)（9-10周）

5東301

（12-17周）5北202要求：平時作業(yè)20%+課堂表現(xiàn)20%+期末考試60%第19周考試，閉卷第19周考試，閉卷考一考大家能想到，什么樣的東西才是高分子嗎？如果你不知道，那你就out啦！大家有木有用過或見過高分子材料？?。核堋⑸嘲l(fā)、拖把、燈罩食：淀粉、蛋白質(zhì)、飲料瓶高分子無處不在衣：棉、滌綸、尼龍行：輪胎、坐墊、氣囊1.1什么是高分子-基本概念高分子，也稱為大分子或聚合物分子英文名為macromolecule，或者polymermoleculeMacro-，大的，長的poly-多的，多個的特點：與小分子化合物相比，具有高的相對分子量。分子量在104～106

的稱為高聚物分子，分子量小于104的稱為低聚物分子聚在一起而合成結(jié)構(gòu)單元A結(jié)構(gòu)單元B結(jié)構(gòu)單元C結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成高分子主鏈的單個原子或原子團，可包含一個或多個鏈單元。想一想，框內(nèi)所示原子或原子團，哪些屬于結(jié)構(gòu)單元？末端基團EndGroups,高分子鏈末端的結(jié)構(gòu)單元通常忽略不寫高分子，由許多重復(fù)單元通過共價鍵有規(guī)律地連接而成的分子重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，重復(fù)組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小的結(jié)構(gòu)單元其重復(fù)單元既可看作-CH2CH(CH3)-，也可看作-CH2CH-(CH3)CH2CH(CH3)-，甚至更大，但重復(fù)結(jié)構(gòu)單元就定義為其中最小的重復(fù)單元，即-CH2CH(CH3)-。高分子結(jié)構(gòu)式想一想，它們的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元是什么？(A)(C)(D)(B)支鏈主鏈側(cè)基高分子可視為由許多重復(fù)單元組成的一條長鏈鏈原子構(gòu)成高分子主鏈骨架的單個原子想想看，下列高分子中哪些是鏈原子？聚合反應(yīng)Polymerization小分子高分子單體Monomer構(gòu)成高分子的小分子化合物，稱為單體。單體單元和重復(fù)單元相同嗎？

單體單元是基于聚合反應(yīng)過程而言，而重復(fù)結(jié)構(gòu)單元是基于高分子結(jié)構(gòu)而言。

其單體單元為-CH2CH2-，而其重復(fù)結(jié)構(gòu)單元則為-CH2-。說說聚乙烯的單體單元和重復(fù)結(jié)構(gòu)單元各是什么？單體單元與重復(fù)單元的區(qū)別1.2聚合物的分類

聚合物的種類繁多，其分類方法也可有多種角度。

(1)根據(jù)聚合物的來源可分為三類：天然高分子化合物自然界天然存在的高分子化合物半天然高分子化合物經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子化合物合成高分子化合物

由單體通過人工合成的高分子化合物(2)根據(jù)高分子主鏈的原子組成，可分為三類:

碳鏈高分子

鏈原子全部由碳原子組成雜鏈高分子

鏈原子除碳原子外，還含O、N、S等雜原子

元素有機高分子

鏈原子由Si、B、Al、O、N、S等雜原子組成，不含C

試判斷下面聚合物屬于(A)碳鏈高分子、(B)雜鏈高分子還是(C)元素有機高分子？(a)(c)(b)(d)(e)(3)根據(jù)用途塑料纖維橡膠涂料膠粘劑功能高分子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的精細高分子材料以聚合物為基礎(chǔ)，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。1.3

高分子的命名（1）習(xí)慣命名法：常以單體名為基礎(chǔ)。前綴法：以單體（或假想單體名）為基礎(chǔ)。烯類聚合物以烯類單體名前冠以“聚”字命名，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯。后綴法：由兩種單體合成的縮聚物，常取兩單體的簡名，后綴“樹脂”兩字來命名，如酚醛樹脂；或兩單體名稱或簡稱之間加“-”，再加“共聚物”后綴，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”（2）根據(jù)高分子的結(jié)構(gòu)特征聚酰胺：聚酯：

類似的有聚氨酯(-NH-CO-O-)、聚醚(-C-O-)等。這些名稱都代表一類高分子，具體品種另有專名。

（3）系統(tǒng)命名法

以聚合物的分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的命名法

命名原則和程序：確定重復(fù)結(jié)構(gòu)單元；按IUPAC命名法則排出重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中的二級單元次序，如主鏈上帶取代基的碳原子排在前，含原子最少的基團先寫等；給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名；冠以前綴“聚”，就稱為聚合物的名稱。它的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元是？1重復(fù)單元命名為：1-氯代乙烯英文名：Poly(1-chloroethylene)聚氯乙烯聚合物命名為：聚(1-氯代乙烯)1.4

聚合反應(yīng)--高分子如何形成根據(jù)單體和聚合物組成結(jié)構(gòu)變化，分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。根據(jù)聚合機理，分為逐步聚合反應(yīng)和鏈式聚合反應(yīng)兩大類。1.4.1

縮聚反應(yīng)(condensationpolymerization)縮聚是官能團間的反應(yīng)，除形成縮聚物外，還有水、醇等小分子副產(chǎn)物生成。聚合產(chǎn)物稱縮聚物。1.4.2

加聚反應(yīng)(additionpolymerization)烯類單體加成而聚合起來的反應(yīng)，稱為加聚反應(yīng)，產(chǎn)物稱為加聚物。加聚物結(jié)構(gòu)單元的元素組成與其單體相同。(A)(C)(B)1.4.3

鏈式聚合反應(yīng)(Chain-Growthpolymerization)

也稱連鎖聚合。烯類單體的加聚反應(yīng)式大多屬于此類。

特點：

1.需要活性中心。2.聚合反應(yīng)只能發(fā)生在活性中心與單體之間，單體分子間、不同聚合度的中間產(chǎn)物間均不能發(fā)生聚合反應(yīng)。

大部分的縮聚反應(yīng)和合成聚氨酯的聚加成反應(yīng)，都屬于逐步聚合反應(yīng)。1.4.4逐步聚合反應(yīng)

(Step-GrowthPolymerizationpolymerization)特征：在聚合全過程中，體系由單體和分子量遞增的一系列中間產(chǎn)物所組成，中間產(chǎn)物的任何兩分子間都能反應(yīng)。1.5高分子的分子量及其多分散性1.該魔方由多少個小方塊組成？若每塊質(zhì)量為m，則魔方總質(zhì)量為多少？2.該鏈條分為多少節(jié)？若每節(jié)中n，則總重量為多少？高分子也是組合體！由多個單體反應(yīng)而得！聚合度：單個聚合物分子所含單體單元的數(shù)目。

注意：因使用的單體不同，同一聚合物可能有不同的聚合度。想一想，它們的聚合度是多少？DP=2nDP=n從聚合反應(yīng)過程來考慮?。。?shù)均分子量重均分子量

聚合物是分子量不等的同系物的混合物，存在一定的分布或多分散性，因此，常用平均分子量表征。粘均分子量分子量分布（多分散性）有兩種表示方法：

平均分子量和分子量分布是影響聚合物性能的兩個重要因素。分布指數(shù)分子量分布曲線天然高分子的化學(xué)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、木等天然高分子的直接利用高分子科學(xué)理論體系的建立縮聚反應(yīng)，自由基、配位、離子聚合等高分子合成高分子時代與生物學(xué)、信息學(xué)、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科交叉，滲透到許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和部門高分子材料在支撐人類社會并推動其發(fā)展上起著至關(guān)重要的作用1.6高分子科學(xué)簡史

Staudinger把“高分子”這個概念引進科學(xué)領(lǐng)域

（1953年諾貝爾獎）Carothers

建立縮聚反應(yīng)理論。Ziegler,Natta

乙烯、丙烯配位聚合（1963年諾貝爾獎）

Flory:聚合反應(yīng)原理、高分子物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)

系（1974年諾貝爾獎）

Shirakawa,