高分子化學(xué)版-課件第一章

第一章緒論（Introduction）1.1基本概念1.2聚合反應(yīng)的分類1.3聚合物的分類1.4聚合物的命名1.1基本概念化學(xué)反應(yīng)單體高分子化合物聚合反應(yīng)1、單體（monomers）能夠形成高分子化合物的小分子化合物。聚乙烯（PE）例N個(gè)化學(xué)反應(yīng)結(jié)構(gòu)確定分子量確定化學(xué)組成確定單體——小分子聚苯乙烯（PS）例N個(gè)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）例N個(gè)單體結(jié)構(gòu)單體數(shù)量Howmany？2、高分子化合物（macromoleculecompound)化學(xué)反應(yīng)a.名稱：聚合物、高分子、高聚物、大分子（polymer,highpolymer,macromolecule)

一種由許多結(jié)構(gòu)相同的、簡(jiǎn)單的單元通過共價(jià)鍵重復(fù)連接而成的相對(duì)分子質(zhì)量很大的化合物（三個(gè)特點(diǎn)）b.定義PS3a.結(jié)構(gòu)單元（structureunit）由一種單體分子通過聚合進(jìn)入重復(fù)單元的部分

3b.重復(fù)單元（repeatingunit）高分子鏈中可重復(fù)的最小單位

3c.單體單元（monomerunit）與單體組成相同，只是電子結(jié)構(gòu)不同的重復(fù)單元

3d.鏈節(jié)（chainelement）結(jié)構(gòu)相同聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）例3a.結(jié)構(gòu)單元（structureunit）由一種單體分子通過聚合進(jìn)入重復(fù)單元的部分

3b.重復(fù)單元（repeatingunit）高分子鏈中可重復(fù)的最小單位

3c.單體單元（monomerunit）與單體組成相同，只是電子結(jié)構(gòu)不同的重復(fù)單元

3d.鏈節(jié)（chainelement）氯乙烯－醋酸乙烯共聚物例3a.結(jié)構(gòu)單元（structureunit）由一種單體分子通過聚合進(jìn)入重復(fù)單元的部分

3b.重復(fù)單元（repeatingunit）高分子鏈中可重復(fù)的最小單位

3c.單體單元（monomerunit）與單體組成相同，只是電子結(jié)構(gòu)不同的重復(fù)單元

3d.鏈節(jié)（chainelement）PS4、主鏈（mainchain）：尺寸最大、貫穿整個(gè)大分子的分子鏈線形（型）聚合物（linearpolymer）分子鏈，大分子鏈5、側(cè)基（sidegroup）：連接在主鏈上除氫以外的原子或原子團(tuán)6、端基（endgroup）：聚合物鏈末端的基團(tuán)7、側(cè)基足夠長(zhǎng)時(shí)稱為側(cè)鏈（sidechain）。側(cè)鏈通常是有某種單體聚合而成。支鏈（化）聚合物（branchedpolymers）書寫方法—[—重復(fù)單元化學(xué)式—]n—書寫原則：1、分子主鏈上可重復(fù)的最小部分；2、重復(fù)單元的分取必須遵守有機(jī)反應(yīng)規(guī)則；3、重復(fù)單元外加方括號(hào)；4、寫出腳標(biāo)“n”和必要的端基聚合度共聚物的寫法？8、聚合度（degreeofpolymerization）重復(fù)單元的數(shù)目，記做DP.結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目，記做Xn.Xn=DPXn=2DP～～

CH2━CH━CH2━CH━CH2━CH～～│││

ClClCl聚氯乙烯（PVC）例共價(jià)鍵連接力學(xué)性能聚合物分子量分子量很大分子量：104－106超高分子量低聚物、齊聚物（oligmer)>>分子量不是一個(gè)確定的值平均相對(duì)分子質(zhì)量及其多分散性Mn、Xn、DP9、平均相對(duì)分子質(zhì)量（molecularweight）與聚合度Mn=DP·M0=Xn·M0

?Mn=10、相對(duì)分子質(zhì)量分布（MWD）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％相對(duì)分子質(zhì)量分?jǐn)?shù)MwMnMv1.2聚合反應(yīng)的分類第一章緒論聚合反應(yīng)觀察角度分類1.2.1按照聚合反應(yīng)過程中有無小分子生成進(jìn)行分類

——Carothers分類法縮聚反應(yīng)(condensationpolymerization)

數(shù)目眾多的單體連續(xù)、重復(fù)的多步縮合反應(yīng)過程。有小分子生成?？s聚物分子鏈多含雜原子。加聚反應(yīng)（additionpolymerization)

數(shù)目眾多的含不飽和鍵的單體進(jìn)行的連續(xù)、多步的加成反應(yīng)，無小分子產(chǎn)生，加聚物多為碳鏈。1929年，由Carothers提出例如聚酰胺環(huán)氧化合物酚醛樹脂聚醋酸乙烯聚甲基丙烯酸甲酯Carothers分類法的特點(diǎn)和局限性聚氨酯聚幾內(nèi)酰胺（錦綸，尼龍6）1.2.2按照聚合反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分類

——Flory分類法20世紀(jì)50年代，由Flory倡導(dǎo)鏈?zhǔn)骄酆希ㄟB鎖聚合）（chain-growthpolymerization)

單體轉(zhuǎn)變成聚合物的反應(yīng)是以連鎖方式進(jìn)行的（多米諾骨牌）。逐步聚合(step-growthpolymerization)

單體轉(zhuǎn)變成聚合物的反應(yīng)是逐步進(jìn)行的（穿珠子）。1、機(jī)理上的不同必要條件（1）鏈?zhǔn)骄酆嫌刑囟ǖ幕钚灾行?；有幾個(gè)基元反應(yīng)；一個(gè)聚合物分子鏈?zhǔn)窃谒查g形成的。載“-”載“?”載“＋”陰離子聚合陽(yáng)離子聚合自由基聚合（2）逐步聚合沒有特定的活性中心沒有基元反應(yīng)聚合物分子鏈?zhǔn)侵鸩叫纬傻?。逐步縮合聚合反應(yīng)：

聚酰胺、聚酯

逐步加成聚合反應(yīng)：

聚氨酯開環(huán)聚合：聚己內(nèi)酰胺（酸催化）逐步加成縮合聚合反應(yīng)：

酚醛樹脂Ei＝100－150kJ/molEp＝20－32kJ/molΔH＝－90kJ/molEc＝60－70kJ/mol2、聚合反應(yīng)活化能的不同（2）逐步聚合（1）鏈?zhǔn)骄酆?以自由基聚合為例）3、分子量與時(shí)間關(guān)系的不同（1）鏈?zhǔn)骄酆蠒r(shí)間相對(duì)分子質(zhì)量（2）逐步聚合時(shí)間相對(duì)分子質(zhì)量4、轉(zhuǎn)化率與時(shí)間關(guān)系的不同（1）鏈?zhǔn)骄酆蠒r(shí)間轉(zhuǎn)化率（2）逐步聚合時(shí)間轉(zhuǎn)化率（1）鏈?zhǔn)骄酆?、主要單體類型的不同（2）逐步聚合烯烴、共軛烯烴雙、多官能團(tuán)單體問題：？1、鏈?zhǔn)骄酆峡稍谒查g形成聚合物，那么工業(yè)生產(chǎn)聚合物，可否在很短時(shí)間內(nèi)完成單釜操作？2、延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)連鎖聚合和逐步聚合各有什么作用？1.3聚合物的分類來源于自然界

云母、石棉、石墨

蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、RNA、DNA來源于人工合成1.3.1按照來源分類天然高分子和合成高分子天然無機(jī)高分子天然有機(jī)高分子合成高分子1.3.2按照用途分類橡膠、塑料、纖維、粘合劑、涂料、功能高分子七大膠：天然、順丁、氯丁、丁腈、乙丙、丁苯、丁基橡膠四大塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯聚酯纖維聚丙烯纖維環(huán)氧樹脂粘合劑聚氨酯膠醇酸樹脂漆丙烯酸酯外墻涂料光刻膠離子交換樹脂聚丙烯腈維尼綸1.3.3按照性能分類結(jié)構(gòu)材料和功能材料橡膠塑料纖維功能高分子1.3.4按照高分子主鏈的元素組成分類碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機(jī)高分子主鏈只有C、H主鏈有C、H，還有N、O、S等主鏈沒有C，有Si、B、Al、O、N、S、P等聚乙烯、聚丁二烯聚酯、聚酰胺硅橡膠1.3.5按照制備高分子化合物的聚合反應(yīng)分類加聚物、縮聚物加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)加聚物縮聚物加成縮聚物（酚醛樹脂）聚加成聚合物（聚氨酯）1.3.6按照聚合物主鏈結(jié)構(gòu)分類聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚砜、環(huán)氧linearpolymerbranchedpolymerlappedpolymer1.3.7按照聚合物鏈結(jié)構(gòu)分類線形、支化型、星型、梯形、體型、球型、樹枝狀Tri-starpolymercrosslinkedpolymersdendrimericpolymer1.3.8按照聚合物受熱時(shí)的行為分類熱塑性、熱固性1.3.9按照聚合物相對(duì)分子質(zhì)量分類高聚物、低聚物、齊聚物、預(yù)聚物相對(duì)分子質(zhì)量小于合格聚合物的副產(chǎn)品或使用于某些特殊用途如涂料、膠粘劑等的聚合物——低聚物。相對(duì)分子質(zhì)量很低，根本不具有高分子特性的“縮合物”過去被稱為——齊聚物，現(xiàn)在多叫做——低聚物。在特定條件下發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)的低聚物有時(shí)叫做——預(yù)聚物。1.3.10按照聚合物中單體種類分類均聚物、共聚物1.4聚合物的命名(原則：既要表明聚合物的結(jié)構(gòu)特征，又要反映其與原料單體的聯(lián)系）1、按單體來源命名“聚”＋“單體名稱”命名法

特例：聚乙烯醇適用于加聚物，不適用于縮聚物聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯2、按聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名聚對(duì)苯二甲酸乙二（醇）酯聚己二酰己二胺聚碳酸酯聚氨酯3、按商品名稱命名塑料聚苯乙烯（苯）酚＋（甲）醛（丙三）醇＋（鄰苯二甲）酸（酐）聚苯乙烯樹脂酚醛樹脂醇酸樹脂橡膠?。ǘ剑ㄒ蚁┒。ǘū╇妫?-）氯（代）?。ǘ┒”较鹉z丁腈橡膠氯丁橡膠單體簡(jiǎn)稱＋聚合物用途或物性類別纖維滌綸聚對(duì)苯二甲酸乙二（醇）酯紡絲聚丙烯腈腈綸紡絲聚丙烯丙綸紡絲聚乙烯醇縮甲醛維尼綸紡絲聚己二酰己二胺尼龍－66聚癸二酰癸二胺尼龍－1010聚己內(nèi)酰胺尼龍－6（錦綸）4、英文縮寫見P7表1（第二列）PE、PP、PS、PVC、PTFE、P