高分子2優(yōu)秀公開(kāi)課課件

高分子化學(xué)1命名以單體名稱(chēng)為基礎(chǔ)，在前面加“聚”字

乙烯丙烯氯乙烯甲基丙烯酸甲酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯取單體簡(jiǎn)名，在后面加“樹(shù)脂”、“橡膠”二字如苯酚+甲醛酚醛樹(shù)脂

尿素+甲醛脲醛樹(shù)脂甘油+鄰苯二甲酸酐醇酸樹(shù)脂

丁二烯+苯乙烯丁苯橡膠1.3高分子化合物的命名和分類(lèi)高分子化學(xué)2商品名

合成纖維最普遍，我國(guó)以“綸”作為合成纖維的后綴滌綸聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）丙綸聚丙烯錦綸聚酰胺（尼龍），后面加數(shù)字區(qū)別以高分子鏈的結(jié)構(gòu)特征命名

聚酰胺聚酯聚氨酯聚醚第一個(gè)數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)第二個(gè)數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)只附一個(gè)數(shù)字表示內(nèi)酰胺或氨基酸的碳原子數(shù)數(shù)字含義1.3高分子化合物的命名和分類(lèi)高分子化學(xué)3聚[1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯]Poly[1-(methoxycarbonyl)-1-methylethylene]聚(亞胺基六次甲基亞胺基己二酰）Poly(iminohexamethyleneiminoadipoyl)聚(氧羰基氧-1,4-苯撐－異丙叉-1,4-苯撐)Poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-isopropylidene-1,4-phenylene)1.3高分子化合物的命名和分類(lèi)高分子化學(xué)5數(shù)均分子量（Number-averagemolecularweight）按聚合物中含有的分子數(shù)目統(tǒng)計(jì)平均的分子量高分子樣品中所有分子的總重量除以其分子(摩爾)總數(shù)式中，Wi，Ni，Mi分別為i-聚體的重量、分子數(shù)、分子量i=1－∞數(shù)均分子量是通過(guò)依數(shù)性方法(冰點(diǎn)降低法、沸點(diǎn)升高法、滲透壓法、蒸汽壓法)和端基滴定法測(cè)定高分子化學(xué)1.4聚合物平均分子量及其分布6式中符號(hào)意義同前測(cè)定方法：光散射法重均分子量（Weight-averagemolecularweight）是按照聚合物的重量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均的分子量i-聚體的分子量乘以其重量分?jǐn)?shù)的加和高分子化學(xué)1.4聚合物平均分子量及其分布7

舉例：設(shè)一聚合物樣品，其中分子量為104的分子有10mol,分子量為105的分子有5mol，求分子量高分子化學(xué)1.4聚合物平均分子量及其分布9Mw>Mv>Mn，Mv略低于MwMn靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分對(duì)Mn影響較大Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分對(duì)Mw影響較大一般用Mw來(lái)表征聚合物比Mn更恰當(dāng)，因?yàn)榫酆衔锏男阅苋鐝?qiáng)度、熔體粘度更多地依賴(lài)于樣品中較大的分子討論：高分子化學(xué)1.4聚合物平均分子量及其分布10高分子不是由單一分子量的化合物所組成，即使是一種“純粹”的高分子，也是由化學(xué)組成相同、分子量不等、結(jié)構(gòu)不同的同系聚合物的混合物所組成。這種高分子的分子量不均一(即分子量大小不一、參差不齊）的特性，就稱(chēng)為分子量的多分散性。

因此應(yīng)注意：一般測(cè)得的高分子的分子量都是平均分子量；聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同。不同分子量的分子所占的比例不同，所以高分子化合物存在一個(gè)分子量分布的問(wèn)題。分子量分布表征聚合物的多分散程度。相對(duì)分子質(zhì)量的多分散性，Polydispersity分子量分布（molecularweightdistribution,MWD)高分子化學(xué)1.4聚合物平均分子量及其分布11以分子量分布曲線(xiàn)表示將高分子樣品分成不同分子量的級(jí)分，這一實(shí)驗(yàn)操作稱(chēng)為分級(jí)以被分離的各級(jí)分的質(zhì)量分率對(duì)平均分子量作圖，得到分子量質(zhì)量分率分布曲線(xiàn)?？赏ㄟ^(guò)曲線(xiàn)形狀，直觀(guān)判斷分子量分布的寬窄。綠線(xiàn)：分子量分布較寬，即分散程度大；紅線(xiàn)：分子量分布較窄，即分散程度小。質(zhì)量分率平均分子量分級(jí)的實(shí)驗(yàn)方法

逐步沉淀分級(jí)逐步溶解分級(jí)

GPC凝膠滲透色譜高分子化學(xué)1.4聚合物平均分子量及其分布13分子量分布是影響聚合物性能的因素之一

分子量過(guò)高的部分使聚合物強(qiáng)度增加，但加工成型時(shí)塑化困難;低分子量部分使聚合物強(qiáng)度降低，但易于加工;不同用途的聚合物應(yīng)有其合適的分子量分布:

合成纖維

分子量分布易窄

塑料薄膜

橡膠

分子量分布可較寬高分子化學(xué)1.4聚合物平均分子量及其分布14

由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)稱(chēng)為聚合反應(yīng)1.按反應(yīng)機(jī)理分類(lèi)連鎖聚合反應(yīng)（ChainPolymerization）

也稱(chēng)

鏈?zhǔn)?/p>

反應(yīng)，反應(yīng)需要活性中心。反應(yīng)中一旦形成單體活性中心，就能很快傳遞下去，瞬間形成高分子。平均每個(gè)大分子的生成時(shí)間很短（零點(diǎn)幾秒到幾秒）連鎖聚合反應(yīng)的特征：高分子化學(xué)1.5聚合反應(yīng)的分類(lèi)15逐步聚合（StepPolymerization）在低分子轉(zhuǎn)變成聚合物的過(guò)程中反應(yīng)是逐步進(jìn)行的反應(yīng)早期,單體很快轉(zhuǎn)變成二聚體、三聚體、四聚體等中間產(chǎn)物，以后反應(yīng)在這些低聚體之間進(jìn)行聚合體系由單體和分子量遞增的中間產(chǎn)物所組成大部分的縮聚反應(yīng)（反應(yīng)中有低分子副產(chǎn)物生成）都屬于逐步聚合，單體通常是含有官能團(tuán)的化合物兩種聚合機(jī)理的區(qū)別：主要反映在平均每一個(gè)分子鏈增長(zhǎng)所需要的時(shí)間上高分子化學(xué)1.5聚合反應(yīng)的分類(lèi)17加聚反應(yīng)（AdditionPolymerization)

單體加成而聚合起來(lái)的反應(yīng)稱(chēng)為加聚反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物稱(chēng)為加聚物。其特征是：加聚反應(yīng)往往是烯類(lèi)單體鍵加成的聚合反應(yīng)，無(wú)官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特征，多是碳鏈聚合物加聚物的元素組成與其單體相同，僅電子結(jié)構(gòu)有所改變加聚物分子量是單體分子量的整數(shù)倍2.按單體和聚合物在組成和結(jié)構(gòu)上發(fā)生的變化分類(lèi)高分子化學(xué)1.5聚合反應(yīng)的分類(lèi)18縮聚反應(yīng)（CondensationPolymerization）是縮合反應(yīng)多次重復(fù)結(jié)果形成聚合物的過(guò)程兼有縮合出低分子和聚合成高分子的雙重含義反應(yīng)產(chǎn)物稱(chēng)為縮聚物。其特征是：縮聚反應(yīng)通常是官能團(tuán)間的聚合反應(yīng)反應(yīng)中有低分子副產(chǎn)物產(chǎn)生，如水、醇、胺等縮聚物中往往留有官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征,如-OCO--NHCO-，故大部分縮聚物都是雜鏈聚合物縮聚物的結(jié)構(gòu)單元比其單體少若干原子，故分子量不再是單體分子量的整數(shù)倍高分子化學(xué)1.5聚合反應(yīng)的分類(lèi)19

線(xiàn)形高分子上帶有側(cè)枝,側(cè)枝的長(zhǎng)短和數(shù)量可不同高分子上的支鏈，有的是聚合中自然形成的；有的則是人為的通過(guò)反應(yīng)接枝上去的可溶解在適當(dāng)溶劑中,加熱可以熔融，即可溶可熔.

可看成是線(xiàn)形或支鏈形大分子間以化學(xué)鍵交聯(lián)而成，許多大分子鍵合成一整體，已無(wú)單個(gè)大分子可言。交聯(lián)程度淺,受熱可軟化，適當(dāng)溶劑可溶脹，交聯(lián)程度深的,既不溶解,又不熔融，即不溶不熔.支鏈高分子體形高分子1.6聚合物物理狀態(tài)及轉(zhuǎn)變高分子化學(xué)211.6聚合物物理狀態(tài)及轉(zhuǎn)變

高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，是指高聚物材料整體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即高分子鏈與鏈之間的排列和堆砌結(jié)構(gòu)。高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)高分子有兩種狀態(tài)固態(tài)高聚物液態(tài)高聚物晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)又稱(chēng)粘流態(tài)兩種聚集狀態(tài)玻璃態(tài)三個(gè)力學(xué)狀態(tài)粘流態(tài)高彈態(tài)又稱(chēng)無(wú)定形結(jié)構(gòu)TgTf高分子化學(xué)221.6聚合物物理狀態(tài)及轉(zhuǎn)變非晶態(tài)結(jié)構(gòu)高聚物可以是完全的非晶態(tài)；非晶態(tài)高聚物的分子鏈處于無(wú)規(guī)線(xiàn)團(tuán)狀態(tài)；非晶態(tài)高分子沒(méi)有熔點(diǎn)，在比體積-溫度曲線(xiàn)上有一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，用Tg表示；在Tg以下，聚合物處玻璃態(tài)，其質(zhì)硬，性脆，無(wú)彈性，類(lèi)似玻璃，體積粘度大，鏈段運(yùn)動(dòng)受限，比體積隨溫度變化率較小。溫度升高到Tg以上，聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)（高彈態(tài)），質(zhì)軟而有彈性，鏈段能較自由地轉(zhuǎn)動(dòng)，比體積隨溫度變化率較大。玻璃態(tài)和高彈態(tài)均為固體。當(dāng)升溫到Tf

（粘流溫度）時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，有明顯分子間位移，物料熔融達(dá)到象液體一樣的流動(dòng)狀態(tài)，即粘流態(tài)。高分子化學(xué)23晶態(tài)結(jié)構(gòu)高聚物可以高度結(jié)晶，但不能達(dá)到100％，即結(jié)晶高聚物可處于晶態(tài)和非晶態(tài)兩相共存的狀態(tài)結(jié)晶熔融溫度，Tm，是結(jié)晶高聚物的主要熱轉(zhuǎn)變溫度。由于晶格的束縛，在熔點(diǎn)Tm以下時(shí)，結(jié)晶高聚物只能處于玻璃態(tài)。如分子量不大，加熱到Tm后直接產(chǎn)生流動(dòng)而進(jìn)入粘流態(tài)；分子量大時(shí)，則要經(jīng)過(guò)一個(gè)小的高彈形變區(qū)，最后進(jìn)入粘流態(tài)。Tm和Tg是結(jié)晶高聚物和無(wú)定型高聚物的主要熱轉(zhuǎn)變溫度，也是衡量聚合物耐熱性的重要指標(biāo)。液晶態(tài)結(jié)構(gòu)

某類(lèi)晶體受熱熔融（熱致性）或被溶劑溶解（溶致性）后，失去固體的剛性，轉(zhuǎn)變成液體，但仍然保留有晶態(tài)分子的有序排列，呈各向異性，形成兼有晶體和液體性質(zhì)的過(guò)渡態(tài)，稱(chēng)為液晶態(tài)，處于這種狀態(tài)的物質(zhì)成為液晶。1.6聚合物物理狀態(tài)及轉(zhuǎn)變高分子化學(xué)251.6聚合物物理狀態(tài)及轉(zhuǎn)變

通常所說(shuō)的塑料、橡膠，正是按照Tm和Tg在室溫之上或室溫之下劃分的:大部分纖維是晶態(tài)高聚物Tm應(yīng)高于室溫150℃以上也有非晶態(tài)高聚物分子排列要有一定規(guī)則和取向塑料晶態(tài)高聚物,處于部分結(jié)晶態(tài),Tm是使用的上限溫度非晶態(tài)高聚物,處于玻璃態(tài),Tg是使用的上限溫度只能是非晶態(tài)高聚物，處于高彈態(tài)Tg是使用的下限溫度，Tg應(yīng)低于室溫70℃以上Tf是使用的上限溫度纖維橡膠高分子化學(xué)261.6聚合物物理狀態(tài)及轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁淳勐纫蚁┧芰蠜鲂屏芽梢詿嵝扪a(bǔ)，而電木（酚醛塑料）插座破裂不能修補(bǔ)？高分子化學(xué)29高分子化學(xué)部分結(jié)晶狀態(tài)聚合物的基本特征相對(duì)分子質(zhì)量方面特征具有巨大分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量多分散性平均相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量分布數(shù)均分子質(zhì)量質(zhì)均分子質(zhì)量粘均分子質(zhì)量分布曲線(xiàn)分布指數(shù)結(jié)構(gòu)方面特征線(xiàn)形結(jié)構(gòu)支鏈結(jié)構(gòu)交聯(lián)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)特征無(wú)定型狀態(tài)高度結(jié)晶狀態(tài)玻璃態(tài)橡膠態(tài)粘流態(tài)非晶態(tài)晶態(tài)聚合物的基本特征301.7高分子化合物發(fā)展簡(jiǎn)史天然高分子的直接利用天然高分子的化學(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、木等縮聚反應(yīng)，自由基、配位、離子聚合等高分子合成高分子時(shí)代高分子化學(xué)31

HermannStaudinger:把“高分子”這個(gè)概念引進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域，并確立了高分子溶液的粘度與分子量之間的關(guān)系（1953年諾貝爾獎(jiǎng)）。Carothers:建立縮聚反應(yīng)理論。KarlZiegler,GiulioNatta:乙烯、丙烯配位聚合（1963年諾貝爾獎(jiǎng)）PaulJ.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(jiǎng)）。HidekiShirakawa,AlanG.MacDiarmid,AlanJ.Heeger：對(duì)導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾獎(jiǎng)）。

1.7高分子化合物發(fā)展簡(jiǎn)史高分子化學(xué)32制約因素解決途徑（1）延長(zhǎng)使用壽命：減少?gòu)U棄（2）回收利用：低性能應(yīng)用；降解（3）自然降解：自然分解回歸自然：高分子制品廢棄后對(duì)環(huán)境的污染在人類(lèi)歷史上,幾乎沒(méi)有什么科學(xué)技術(shù)象高分子科學(xué)這樣對(duì)人類(lèi)社會(huì)做出如此巨大的貢獻(xiàn).1.7高分子化合物發(fā)展簡(jiǎn)史高分子化學(xué)331.7高分子化合物發(fā)展簡(jiǎn)史高分子化學(xué)1926年德國(guó)化學(xué)家Ｈ.Staudinger首次提出“鏈?zhǔn)酱蠓肿印备拍?，?duì)創(chuàng)建高分子學(xué)說(shuō)作出重大貢獻(xiàn);195