第7章高分子化合物

1、首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁1高分子化合物高分子化合物（高分子、高聚物或聚合物）的分子比低分子（高分子、高聚物或聚合物）的分子比低分子化合物的分子要大很多。通常低分子有機(jī)化合物的相對(duì)分子化合物的分子要大很多。通常低分子有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在質(zhì)量在10001000以下，而高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在以下，而高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在1 1萬以上，萬以上，有的可達(dá)上千萬。有的可達(dá)上千萬。 高分子化合物的高分子化合物的基本特征基本特征：相對(duì)分子質(zhì)量大。：相對(duì)分子質(zhì)量大。 7.1.1 7.1.1 高分子化合物的定義高分子化合物的定義7.1 7.1 高分子化合物概述高分子化合物概

2、述首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁2高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量雖然很大，但其化學(xué)組成一般卻比高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量雖然很大，但其化學(xué)組成一般卻比較簡單。較簡單。 例例 聚氯乙烯的分子是由許多氯乙烯結(jié)合而成：聚氯乙烯的分子是由許多氯乙烯結(jié)合而成： 單體單體聚合度聚合度聚合度聚合度重復(fù)單元重復(fù)單元* *平均聚合度平均聚合度 n n 鏈節(jié)的式量鏈節(jié)的式量 = = 高聚物的平均相對(duì)分子質(zhì)量高聚物的平均相對(duì)分子質(zhì)量簡寫：簡寫：CH2CHCH2ClCHCH2ClCHCln CH2 = CHC lnCH2CHCl重復(fù)單元重復(fù)單元單體單體聚合成高分子化合物的低分子化合物聚合成高分子化合物的低

3、分子化合物重復(fù)單元重復(fù)單元組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元聚合度聚合度高分子鏈所含鏈節(jié)的數(shù)目高分子鏈所含鏈節(jié)的數(shù)目首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁3（2）高分子化合物組成簡單，相對(duì)分子質(zhì)量大，具有）高分子化合物組成簡單，相對(duì)分子質(zhì)量大，具有“多分散多分散性性”。是多分子的混合物。是多分子的混合物。 （1）高分子的分子鏈有許多重復(fù)單元）高分子的分子鏈有許多重復(fù)單元通過共價(jià)單鍵連接通過共價(jià)單鍵連接在一起，在一起，因此高分子的分子鏈具有一定的因此高分子的分子鏈具有一定的柔性柔性，分子鏈一般可以在三維，分子鏈一般可以在三維空間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，分子鏈的形狀隨時(shí)間而發(fā)生變化?？?/p>

4、間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，分子鏈的形狀隨時(shí)間而發(fā)生變化。（4 4）高分子的聚集態(tài)可以是）高分子的聚集態(tài)可以是結(jié)晶態(tài)或無定型態(tài)結(jié)晶態(tài)或無定型態(tài)。高分子的結(jié)晶。高分子的結(jié)晶態(tài)的有序度要小于小分子晶體的有序度，但無定型態(tài)的有序度態(tài)的有序度要小于小分子晶體的有序度，但無定型態(tài)的有序度要大于非晶態(tài)小分子的有序度要大于非晶態(tài)小分子的有序度。 （3 3）高分子化合物在常溫常壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在，并無）高分子化合物在常溫常壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在，并無氣態(tài)高分子。氣態(tài)高分子。7.1.27.1.2高分子的一般結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高分子的一般結(jié)構(gòu)特點(diǎn)首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁4（2）按主鏈結(jié)構(gòu)分類按主鏈結(jié)構(gòu)分類（1

5、）按物理分類按物理分類 線型高分子、支鏈高分子和交聯(lián)高分子。線型高分子、支鏈高分子和交聯(lián)高分子。碳鏈聚合物碳鏈聚合物 主鏈完全由碳原子組成主鏈完全由碳原子組成。如聚乙烯：。如聚乙烯：雜鏈聚合物雜鏈聚合物 主鏈除碳原子外，還主鏈除碳原子外，還含有氧、氮、硫等雜原子含有氧、氮、硫等雜原子。如聚己二酰己二胺（尼龍如聚己二酰己二胺（尼龍-66）：）：CH2 CH2nC (CH2)4 C NH (CH2)6 NHOOn7.1.37.1.3高分子的分類高分子的分類首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁5元素有機(jī)聚合物元素有機(jī)聚合物 主鏈由硅、硼、鋁與氧、主鏈由硅、硼、鋁與氧、氮、硫、磷等組成，側(cè)鏈

6、是有機(jī)基團(tuán)。如聚二氮、硫、磷等組成，側(cè)鏈?zhǔn)怯袡C(jī)基團(tuán)。如聚二甲基硅氧烷：甲基硅氧烷：（3）按性能和用途分類按性能和用途分類 塑料、纖維、橡膠、黏膠劑和涂料等。塑料、纖維、橡膠、黏膠劑和涂料等。（4）按功能分類按功能分類 光電高分子、生物醫(yī)用高分子、導(dǎo)電高分光電高分子、生物醫(yī)用高分子、導(dǎo)電高分子和離子交換樹脂等子和離子交換樹脂等 。Si OCH3CH3n首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁6聚合反應(yīng)聚合反應(yīng) 7.2.1 高分子聚合反應(yīng)的分類高分子聚合反應(yīng)的分類加成聚合反應(yīng)（加成聚合反應(yīng)（加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)） 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)由小分子單體合成高分子的反應(yīng)由小分子單體合成高分子的反應(yīng)縮合聚合反

7、應(yīng)（縮合聚合反應(yīng)（縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)）7.2 高分子的合成高分子的合成首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁7加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)由一種單體經(jīng)加聚反應(yīng)而合成的由一種單體經(jīng)加聚反應(yīng)而合成的產(chǎn)物，產(chǎn)物，分子鏈中只包含一種單體分子鏈中只包含一種單體構(gòu)成的鏈節(jié)的聚合反應(yīng)構(gòu)成的鏈節(jié)的聚合反應(yīng)由兩種或兩種以上單體同時(shí)進(jìn)行由兩種或兩種以上單體同時(shí)進(jìn)行聚合，生成的聚合物含有多種單聚合，生成的聚合物含有多種單體構(gòu)成的鏈節(jié)的聚合反應(yīng)體構(gòu)成的鏈節(jié)的聚合反應(yīng)共聚物往往可兼具兩種或兩種以上均聚物的一些優(yōu)異性能，因共聚物往往可兼具兩種或兩種以上均聚物的一些優(yōu)異性能，因此此通過共聚方法可以改善產(chǎn)品的性能通過共聚方法可以改

8、善產(chǎn)品的性能。 加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)單體因加成而聚合起來的反應(yīng)單體因加成而聚合起來的反應(yīng)。均聚反應(yīng)均聚反應(yīng)共聚反應(yīng)共聚反應(yīng)1 1加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁8縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)由一種或多種單體相互縮合生成高分子的反應(yīng)，由一種或多種單體相互縮合生成高分子的反應(yīng)，其主要產(chǎn)物稱為縮聚物?？s聚反應(yīng)往往是官能團(tuán)間反應(yīng)，其主要產(chǎn)物稱為縮聚物?？s聚反應(yīng)往往是官能團(tuán)間反應(yīng)，除縮除縮聚物外，還有水、醇、氨或氯化氫等低分子副產(chǎn)物。聚物外，還有水、醇、氨或氯化氫等低分子副產(chǎn)物。例如癸二酸和己二胺合成尼龍例如癸二酸和己二胺合成尼龍-610的反應(yīng)：的反應(yīng)： n H2N (CH2)6 NHH+

9、n C (CH2)8 COOHHOONH (CH2)6 NH C (CH2)8 COO+ 2n H2On2 2縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁9高聚物溶解的高聚物溶解的兩個(gè)階段兩個(gè)階段：溶脹溶脹 溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部，使高分子鏈間產(chǎn)生松動(dòng)，并溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部，使高分子鏈間產(chǎn)生松動(dòng)，并通過溶劑化使高聚物膨脹成凝膠狀。通過溶劑化使高聚物膨脹成凝膠狀。 溶解溶解 高分子鏈從凝膠表面分散進(jìn)入溶劑中，溶解形成均一的高分子鏈從凝膠表面分散進(jìn)入溶劑中，溶解形成均一的溶液。溶液。 高分子溶解于溶劑中形成的均相混合物稱為高分子溶解于溶劑中形成的均相混合物稱為高分子溶液。高分

10、子溶液。一般一般線型線型（包括帶支鏈）的高聚物，在適當(dāng)?shù)娜軇┲谐？梢匀埽ò◣еф湥┑母呔畚?，在適當(dāng)?shù)娜軇┲谐？梢匀芙?。如聚苯乙烯（彩色玩具）可溶于苯或甲苯，有機(jī)玻璃（繪解。如聚苯乙烯（彩色玩具）可溶于苯或甲苯，有機(jī)玻璃（繪圖直尺）可溶于氯仿或丙酮。圖直尺）可溶于氯仿或丙酮。但但體型體型高聚時(shí)，通常只發(fā)生溶脹而不能溶解。高聚時(shí)，通常只發(fā)生溶脹而不能溶解。3.3.高分子溶液高分子溶液首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁10溶劑選擇的原則是溶劑選擇的原則是“相似相溶相似相溶” ，極性大的高聚物選用極性大，極性大的高聚物選用極性大的溶劑；極性小的高聚物選用極性小的溶劑。例如，未硫化的天的溶

11、劑；極性小的高聚物選用極性小的溶劑。例如，未硫化的天然橡膠是弱極性的，可溶于汽油、苯、甲苯等非極性或弱極性溶然橡膠是弱極性的，可溶于汽油、苯、甲苯等非極性或弱極性溶劑中。劑中。 高分子的濃溶液通常指高分子的濃度很高，一般大于高分子的濃溶液通常指高分子的濃度很高，一般大于10%10%。典型。典型的例子有紡絲液，其濃度在的例子有紡絲液，其濃度在15%-40%15%-40%，用于紡絲制備纖維；，用于紡絲制備纖維；凝膠凝膠和凍膠和凍膠，這時(shí)高分子溶液已經(jīng)失去了流動(dòng)性，一般濃度高達(dá)，這時(shí)高分子溶液已經(jīng)失去了流動(dòng)性，一般濃度高達(dá)30%-30%-40%40%，如加了增塑劑的高分子、果凍等。，如加了增塑劑的高

12、分子、果凍等。 相對(duì)分子質(zhì)量大的高聚物，鏈間作用力大，不利于其溶解。相對(duì)分子質(zhì)量大的高聚物，鏈間作用力大，不利于其溶解。 首頁首頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 末頁末頁111.單體單體是指聚合成高分子化合物的低分子化合物，是指聚合成高分子化合物的低分子化合物，重復(fù)單元重復(fù)單元是是組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，高聚物的平均相對(duì)分子質(zhì)量高聚物的平均相對(duì)分子質(zhì)量等等于鏈節(jié)式量乘以平均聚合度。于鏈節(jié)式量乘以平均聚合度。2. 高分子合成反應(yīng)包括高分子合成反應(yīng)包括加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。高分子改性方法。高分子改性方法大體上可分為大體上可分為化學(xué)法與物理化學(xué)法化學(xué)法與

13、物理化學(xué)法兩大類。兩大類。 3. 高分子化合物的聚集態(tài)只有高分子化合物的聚集態(tài)只有液態(tài)和固態(tài)液態(tài)和固態(tài)，固態(tài)高聚物又分為，固態(tài)高聚物又分為結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)。高分子按分子鏈結(jié)構(gòu)的不同可以分為結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)。高分子按分子鏈結(jié)構(gòu)的不同可以分為線型高線型高分子、支鏈高分子和體型高分子分子、支鏈高分子和體型高分子。線型非晶態(tài)高分子隨溫度的。線型非晶態(tài)高分子隨溫度的升高可呈現(xiàn)為升高可呈現(xiàn)為玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)。4. 日常生活中使用的高分子材料中，日常生活中使用的高分子材料中，塑料塑料是三大合成材料之首。是三大合成材料之首。橡膠分為橡膠分為天然橡膠和合成橡膠天然橡膠和合成橡膠。纖維分為。纖維分為天然纖維和合成纖維天然纖維和合成纖維。三大合成材料是指塑料、合成橡膠和合成纖維。三大合成材