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(jì)劃本學(xué)期9～17周，32學(xué)時(shí)

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(shí)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(guò)或見(jiàn)過(guò)高分子材料？?。核?、沙發(fā)、拖把、燈罩食：淀粉、蛋白質(zhì)、飲料瓶高分子無(wú)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(chēng)為大分子或聚合物分子英文名為macromolecule，或者polymermoleculeMacro-，大的，長(zhǎng)的poly-多的，多個(gè)的特點(diǎn)：與小分子化合物相比，具有高的相對(duì)分子量。分子量在104～106

的稱(chēng)為高聚物分子，分子量小于104的稱(chēng)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(gè)原子或原子團(tuán)，可包含一個(gè)或多個(gè)鏈單元。想一想，框內(nèi)所示原子或原子團(tuán)，哪些屬于結(jié)構(gòu)單元？末端基團(tuán)EndGroups,高分子鏈末端的結(jié)構(gòu)單元通常忽略不寫(xiě)高分子，由許多重復(fù)單元通過(guò)共價(jià)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(zhǎng)鏈鏈原子構(gòu)成高分子主鏈骨架的單個(gè)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(chēng)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(guò)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?jiǎng)t為-CH2-。說(shuō)說(shuō)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(lèi)

聚合物的種類(lèi)繁多，其分類(lèi)方法也可有多種角度。

(1)根據(jù)聚合物的來(lái)源可分為三類(lèi)：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(guò)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(lèi):

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(jī)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(jī)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(xì)而柔軟的絲狀物，長(zhǎng)度至少為直徑的100倍。涂布于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料能通過(guò)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(xì)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(lèi)聚合物以烯類(lèi)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(jiǎn)名，后綴“樹(shù)脂”兩字來(lái)命名，如酚醛樹(shù)脂；或兩單體名稱(chēng)或簡(jiǎn)稱(chēng)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(lèi)似的有聚氨酯(-NH-CO-O-)、聚醚(-C-O-)等。這些名稱(chēng)都代表一類(lèi)高分子，具體品種另有專(zhuān)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(jí)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(tuán)先寫(xiě)等；給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名；冠以前綴“聚”，就稱(chēng)為聚合物的名稱(chēng)。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(jī)理，分為逐步聚合反應(yīng)和鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)兩大類(lèi)。1.4.1

縮聚反應(yīng)(condensationpolymerization)縮聚是官能團(tuán)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(chēng)縮聚物。1.4.2

加聚反應(yīng)(additionpolymerization)烯類(lèi)單體加成而聚合起來(lái)的反應(yīng)，稱(chēng)為加聚反應(yīng)，產(chǎn)物稱(chēng)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?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)(Chain-Growthpolymerization)

也稱(chēng)連鎖聚合。烯類(lèi)單體的加聚反應(yīng)式大多屬于此類(lèi)。

特點(diǎn)：

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(guò)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(gè)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(gè)單體反應(yīng)而得！聚合度：?jiǎn)蝹€(gè)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(guò)程來(lái)考慮?。?！數(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(gè)重要因素。分布指數(shù)分子量分布曲線(xiàn)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(shí)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(mén)高分子材料在支撐人類(lèi)社會(huì)并推動(dòng)其發(fā)展上起著至關(guān)重要的作用1.6高分子科學(xué)簡(jiǎn)史

Staudinger把“高分子”這個(gè)概念引進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域

（1953年諾貝爾獎(jiǎng)）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(jiǎng)）

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)）

Shirakawa,