緒論-高分子化學(xué)第一章-5

高分子化學(xué)

POLYMERCHEMISTRY

第一章緒論高分子化學(xué)Introduction教學(xué)反饋：聯(lián)系方式主要研究方向點(diǎn)名（班干部，聯(lián)系方式）教學(xué)內(nèi)容評(píng)分方式參考資料鄢國(guó)平

Guo-PingYAN,Ph.D.,Professor

博士，教授,湖北省“楚天學(xué)者計(jì)劃”特聘教授Office:老辦公樓403,418ab:老辦公樓414,416,420,422,308,510室

Tel/p>

E-mail:guopyan2006@163.com教學(xué)內(nèi)容(54學(xué)時(shí))

一.

緒論2二.

逐步聚合10三.

自由基聚合18四.

自由基共聚合4五.

聚合方法4六.

離子聚合6七.

配位聚合4八.

聚合物的化學(xué)反應(yīng)2

總結(jié)2評(píng)分方式出勤與課堂表現(xiàn)15%2.課后作業(yè)15%3.期終考試70%參考資料

1、潘祖仁.高分子化學(xué)(第五版)，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，20122、HarryR.Allcock,FrederickW.Lampe,JamesE.Mark.現(xiàn)代高分子化學(xué)（影印本），科學(xué)出版社，北京，2004

3、

府壽寬等，高分子化學(xué)(M)，復(fù)旦大學(xué)出版社，上海，19954、

馮新德.高分子合成化學(xué)(M)，上冊(cè)，科學(xué)出版社，北京，1981

5、GeorgeOdian.PrincipleofPolymerization(M),2nded.,NewYork:JohnWiley&Sonc,Inc.,19816、Billmeyer.R.W.TextbookofPolymerScience(M),3nded.,NewYork:JohnWiley&Sonc,Inc.,1984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（1839，1868，1924年）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（1909年）高分子合成高分子時(shí)代1.1

高分子科學(xué)簡(jiǎn)史人類(lèi)的文明史=材料的發(fā)展史20世紀(jì)是生物的世紀(jì)，21世紀(jì)是材料的世紀(jì)

材料包括：金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料

有機(jī)、高分子材料復(fù)合材料第一章：緒論

合成材料概況材料無(wú)機(jī)材料有機(jī)、高分子材料非金屬材料金屬材料天然高分子材料合成高分子材料淀粉纖維素蛋白質(zhì)天然橡膠合成塑料合成橡膠合成纖維合成粘合劑合成涂料新型合成高分子材料……功能高分子材料復(fù)合高分子材料人和動(dòng)物的本質(zhì)區(qū)別?人可以利用工具從事生產(chǎn)、生活，積累經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造財(cái)富，進(jìn)而制造更先進(jìn)的工具。在制造工具時(shí)，材料是必需的然而，不是所有的物質(zhì)都能用于制造工具。什么是材料？材料是具有一定性能，可以用來(lái)制作器件、構(gòu)件、工具、裝置等物品的物質(zhì)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，材料是人類(lèi)可用來(lái)制造有用器件的物質(zhì)。材料是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)材料是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的主要標(biāo)志材料是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的里程碑在古代，材料首先用于統(tǒng)治階級(jí)的生活、祭祀、戰(zhàn)爭(zhēng)經(jīng)驗(yàn)的積累，先進(jìn)武器、精美祭器的需求，嚴(yán)酷的管理制度，促進(jìn)了新材料的應(yīng)用。在現(xiàn)代，材料廣泛用于大眾的生活、生產(chǎn)科學(xué)的知識(shí)體系，不斷更新的制造業(yè)技術(shù)，追求高品質(zhì)生活、高性能器具，是新材料發(fā)展的動(dòng)力。人類(lèi)的文明史材料與人類(lèi)文明發(fā)展人類(lèi)文明進(jìn)程的劃分依據(jù)是什么

所使用的、占主導(dǎo)地位的材料——石器時(shí)代、銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、鋼鐵時(shí)代、合成材料時(shí)代、復(fù)合材料時(shí)代、原子時(shí)代、納米時(shí)代……——發(fā)展得越來(lái)越快材料劃時(shí)代

材料是人類(lèi)文明、社會(huì)進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)。在歷史上，人們將石器、青銅器、鐵器等當(dāng)時(shí)的主導(dǎo)材料作為時(shí)代的標(biāo)志，稱(chēng)其為石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代。在近代材料種類(lèi)極其繁多，各種新材料不斷涌現(xiàn)，很難用一種材料來(lái)代表當(dāng)今時(shí)代的特征：新材料時(shí)代、原子時(shí)代和納米時(shí)代高分子材料與工程高分子材料與工程（包裝材料與包裝設(shè)計(jì)方向）高分子材料與工程（模具設(shè)計(jì)方向）

無(wú)機(jī)非金屬材料工程無(wú)機(jī)非金屬材料工程（綠色建材與裝飾設(shè)計(jì)方向）材料物理材料化學(xué)在校本科生1600余人，研究生162人材料科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)建設(shè)兩次伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)科索沃-南聯(lián)盟戰(zhàn)爭(zhēng)911事件、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)、反恐戰(zhàn)爭(zhēng)南海危機(jī)材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)成立背景材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)成立背景----材料的生產(chǎn)、加工性能

----材料化學(xué)科技、社會(huì)發(fā)展的阻力：（1）新型功能材料的制備（2）精細(xì)加工技術(shù)、工藝、設(shè)備國(guó)民生活物資生產(chǎn)制造業(yè)的落后新型能源、資源的優(yōu)化利用大飛機(jī)計(jì)劃航空、飛天計(jì)劃航海、航空母艦、潛艇常規(guī)戰(zhàn)爭(zhēng)武器核武器升級(jí)……2005年正式成立材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)：原來(lái)是高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)的一個(gè)方向2005年正式招生、2009年第一屆畢業(yè)生材料學(xué)院最好找工作、最好考研的專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍：全國(guó)教師最牛專(zhuān)業(yè)目前只有11位教師：全部都是博士畢業(yè)，具有博士文憑，6位博士后，5位具有出國(guó)留學(xué)經(jīng)歷,2位在香港大學(xué)博士畢業(yè)2位楚天學(xué)者、1位工大學(xué)子特聘教授2位教授、4位副教授、4位講師目前嚴(yán)重缺編，正在招聘時(shí)期科研基礎(chǔ)：2009年湖北省科技創(chuàng)新群體新型環(huán)保與醫(yī)用材料工程技術(shù)研究中心、功能高分子材料工程技術(shù)研究中心材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)建設(shè)優(yōu)缺點(diǎn)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家大學(xué)生素質(zhì)相比較：優(yōu)點(diǎn)：1.刻苦好學(xué)；

2.任勞任怨；

3.筆試成績(jī)優(yōu)秀；

4.善于體貼別人；

5.能很好完成已知任務(wù)。缺點(diǎn)：1.口頭表達(dá)能力不強(qiáng)；

2.墨守成規(guī)；

3.表現(xiàn)力較差；

4.不愛(ài)推銷(xiāo)自己；不會(huì)爭(zhēng)取權(quán)利；

5.希望被別人管，社會(huì)活動(dòng)能力不強(qiáng)；

6.開(kāi)拓創(chuàng)新不夠；

7.

嬌氣，自以為是，皇帝老兒。一種思維方式

------世界觀、為人之道一套適合自己的、高效的學(xué)習(xí)方法

------方法論、處事之法大學(xué)的所有課程、知識(shí)

------基本任務(wù)、入世之門(mén)讀大學(xué)的任務(wù)：確定一個(gè)人生目標(biāo)以后想干什么-----職業(yè)實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值（個(gè)人、家庭、社會(huì)）

制訂一個(gè)詳細(xì)奮斗計(jì)劃每半年需要如何做的事武裝頭腦----廣泛學(xué)習(xí)、多讀書(shū)，提高修養(yǎng)，磨煉性格不論專(zhuān)業(yè)、學(xué)科、理工農(nóng)醫(yī)文史哲音美藝經(jīng)管，博覽群書(shū)培養(yǎng)各方面的能力與才能專(zhuān)業(yè)、服務(wù)、協(xié)作、管理、社交、交朋友、查資料……健全體魄、培養(yǎng)健康的興趣愛(ài)好一項(xiàng)喜愛(ài)的體育運(yùn)動(dòng)一項(xiàng)喜愛(ài)的音樂(lè)活動(dòng)……如何渡過(guò)大學(xué)的時(shí)光？----學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)、再學(xué)習(xí)

-----人生真正的學(xué)習(xí)階段才剛剛開(kāi)始！自學(xué)、自立、自信、自控自學(xué)主動(dòng)學(xué)習(xí)------圖書(shū)館、資料室預(yù)習(xí)、上課、復(fù)習(xí)、習(xí)題一套適合自己的學(xué)習(xí)方法通過(guò)考試、拿學(xué)分----易考高分、成績(jī)好----難建立正確的人生觀人生的朋友人生的梯子如何學(xué)習(xí)？

-----高效、有效地學(xué)習(xí)改變中學(xué)時(shí)對(duì)老師的依賴(lài)、期望主要靠自學(xué)宏觀的指導(dǎo)討論的對(duì)象不一定全懂人生的朋友人生的梯子您喜愛(ài)的大學(xué)教師？

-----更是人生的朋友！有幻想、有思想腳踏實(shí)地、吃苦耐勞持之以恒、百折不撓積極主動(dòng)協(xié)作樂(lè)觀、開(kāi)朗分類(lèi)培養(yǎng)、因材施教每一位學(xué)生都是人才，都可以成棟梁之大才。大學(xué)教師喜愛(ài)的學(xué)生？

-----傳授的對(duì)象！材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍2009年湖北省科技創(chuàng)新群體簡(jiǎn)介2009年湖北省科技創(chuàng)新群體李亮博士、教授楚天學(xué)子（新加坡、德國(guó)）材料學(xué)院副院長(zhǎng)郭慶中博士中山大學(xué)(博士后)

材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)主任張橋博士武漢大學(xué)材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)副主任郭俊芳博士香港城市大學(xué)(博士后)喻湘華博士武漢大學(xué)杜飛鵬博士華中科技大學(xué)（香港科技大學(xué)）鄢國(guó)平博士、教授楚天學(xué)者（新加坡、澳大利亞）李亮博士，湖北省“楚天學(xué)子計(jì)劃”特聘教授,教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”入選者，德國(guó)AlexandervonHumboldtFoundation獎(jiǎng)學(xué)金獲得者，是從德國(guó)基爾大學(xué)工程學(xué)院多組分材料所引進(jìn)的留學(xué)歸國(guó)人才。從事導(dǎo)電高分子材料、高分子凝膠等功能材料研究與開(kāi)發(fā)。現(xiàn)已發(fā)表SCI檢索論文50余篇，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)。教授風(fēng)采鄢國(guó)平博士，教授，湖北省“楚天學(xué)者計(jì)劃”特聘教授，教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”入選者，納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心兼職博士生導(dǎo)師，留學(xué)歸國(guó)人才，新型環(huán)保與醫(yī)用材料工程技術(shù)研究中心主任。主要從事生物醫(yī)用與環(huán)保高分子材料領(lǐng)域研究，現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文100余篇，其中SCI，EI，ISTP論文80余篇，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利15項(xiàng)。榮獲科技技術(shù)成果鑒定國(guó)際先進(jìn)項(xiàng)目3項(xiàng)、湖北省教學(xué)研究成果鑒定國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平項(xiàng)目1項(xiàng)。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍杜飛鵬郭慶中郭俊芳張橋第九屆全國(guó)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研討會(huì)2011年7月19-24日，武漢“綠色、低碳、創(chuàng)新、和諧”感謝各位專(zhuān)家、領(lǐng)導(dǎo)與同學(xué)們蒞臨指導(dǎo)！組織承辦全國(guó)性學(xué)術(shù)教學(xué)大會(huì)組織承辦全國(guó)性學(xué)術(shù)教學(xué)大會(huì)2012年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)2012年10月下旬，武漢熱烈歡迎各位專(zhuān)家、領(lǐng)導(dǎo)與同學(xué)們蒞臨指導(dǎo)！熱烈歡迎各位同學(xué)們參與會(huì)議工作，為會(huì)議召開(kāi)貢獻(xiàn)力量?。?）環(huán)境友好高分子材料﹡醫(yī)學(xué)影像診斷分子探針：

腫瘤靶向性電子順磁共振成像診斷劑器官或組織靶向性磁共振成像造影劑腫瘤靶向性正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描顯像(PET/CT)示蹤劑﹡腫瘤靶向性納米藥物控制釋放系統(tǒng)﹡基因工程﹡橡膠、塑料等高分子資源循環(huán)利用（2）功能高分子材料﹡光、電、磁功能材料﹡納米復(fù)合材料﹡液晶材料、結(jié)構(gòu)材料﹡有機(jī)硅樹(shù)脂、聚氨酯等其它功能材料

主要研發(fā)方向2.鄢國(guó)平的主要研究方向：（1）功能高分子材料：生物醫(yī)用高分子、有機(jī)硅樹(shù)脂、有機(jī)熒光材料、聚氨酯、納米復(fù)合等功能材料設(shè)計(jì)、合成與性能；（2）腫瘤靶向性藥物控制釋放體系的研究；（3）器官或組織靶向性磁共振成像造影劑的合成與開(kāi)發(fā)及醫(yī)學(xué)磁共振成像應(yīng)用；（4）腫瘤靶向性電子順磁共振成像診斷劑的合成與性能；（5）高分子資源循環(huán)利用：廢舊橡膠與塑料改性材料及產(chǎn)品的研發(fā)。主要學(xué)術(shù)、科研成果：

已在國(guó)內(nèi)外刊物上發(fā)表論文100余篇，其中SCI、EI檢索論文80余篇，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利15項(xiàng)。編寫(xiě)大學(xué)本科生教材4部、專(zhuān)著3部。獲科技技術(shù)成果鑒定國(guó)際先進(jìn)項(xiàng)目3項(xiàng)、教學(xué)研究成果鑒定國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平項(xiàng)目1項(xiàng)。

獎(jiǎng)勵(lì)情況：（1）2007年01月榮獲澳大利亞教育部頒發(fā)的“2007年澳大利亞奮斗研究獎(jiǎng)”（2007EndeavourResearchAward,0194_2007）；（2）2009年04月榮獲湖北省高等學(xué)校教學(xué)成果三等獎(jiǎng)“材料類(lèi)創(chuàng)新性應(yīng)用人才培養(yǎng)改革與實(shí)踐”；（3）2008年10月榮獲全國(guó)化工優(yōu)秀科技工作者獎(jiǎng)；（4）2009年7月榮獲愛(ài)思唯爾出版社（Elsevier）的TopCitedAward2006-2008-Radiography獎(jiǎng)。（5）2010年12月

湖北省有突出貢獻(xiàn)中青年專(zhuān)家

。（6）2011年12月湖北省“新世紀(jì)高層次人才工程”第一層次人才。

3.學(xué)術(shù)兼職：本人應(yīng)邀擔(dān)任：(1)中國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)員(2)美國(guó)化學(xué)會(huì)（AmericanChemicalSociety）會(huì)員(3)英國(guó)化學(xué)工業(yè)學(xué)會(huì)（theSocietyofChemicalIndustry）會(huì)員(4)國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Macromolecules,JournalofAppliedPolymerSciences,JournalofPharmaceuticalSciences,EuropeanJournalofPharmaceuticalSciences,PolymerInternational,Radiography和InorganicChemistry的論文評(píng)審人(5)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科技部863項(xiàng)目評(píng)審專(zhuān)家(6)教育部高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)委員(7)教育部“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”國(guó)家精品課程骨干教師(8)中國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會(huì)納米生物技術(shù)分會(huì)委員

3.學(xué)術(shù)兼職：本人應(yīng)邀擔(dān)任：

(9)中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)納米科學(xué)技術(shù)分會(huì)會(huì)員(10)中國(guó)毒理學(xué)會(huì)會(huì)員(11)湖北省“新世紀(jì)高層次人才工程”第一層次人才(12)湖北省學(xué)位論文評(píng)審專(zhuān)家(13)武漢市科學(xué)技術(shù)局評(píng)審專(zhuān)家(14)國(guó)土資源湖北安全衛(wèi)生科學(xué)研究院專(zhuān)家(15)共青團(tuán)湖北省青年聯(lián)合會(huì)委員(16)湖北省青年科技工作者協(xié)會(huì)會(huì)員(17)湖北省留學(xué)人員聯(lián)誼會(huì)會(huì)員(18)湖北省高級(jí)專(zhuān)家協(xié)會(huì)海外高層次專(zhuān)家分會(huì)會(huì)員

4.承擔(dān)的科研課題：20余項(xiàng)（1）國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2項(xiàng)）（2）教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”項(xiàng)目；教育部留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金；（3）國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目；（4）湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目；省自然科學(xué)重點(diǎn)基金-創(chuàng)新群體項(xiàng)目;省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目；湖北省國(guó)際科技合作項(xiàng)目；（5）湖北省“楚天學(xué)者計(jì)劃”特聘教授科研啟動(dòng)基金；湖北省教育廳科研計(jì)劃重大項(xiàng)目；湖北省教育廳教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目；（6）武漢市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目；企業(yè)橫向項(xiàng)目；（7）澳大利亞教育、科學(xué)與培訓(xùn)部“2007年澳大利亞奮斗研究獎(jiǎng)”基金；澳大利亞研究理事會(huì)(AustralianResearchCouncil)科研基金項(xiàng)目；新加坡科技研究總局(AgencyforScience,TechnologyandResearch)基金資助項(xiàng)目；（8）中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所波譜與原子分子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金。

6.研究生培養(yǎng)：（1）在“材料學(xué)”學(xué)科方向招生培養(yǎng)工科碩、博士研究生；（2）在“高分子化學(xué)與物理”學(xué)科方向招生培養(yǎng)理科碩、博士研究生；（3）與澳大利亞QueenslandUniversityofTechnology（昆士蘭理工大學(xué)）物理與化學(xué)科學(xué)學(xué)院在“靶向性抗癌藥物和腫瘤診斷劑的合成與性能”方向聯(lián)合招生培養(yǎng)博士研究生。

2011屆畢業(yè)研究生與教師合影留念2007-2010屆畢業(yè)研究生梅黎黎王曉燕艾朝武陳輝陸科李貞彭磊劉艷徐偉張靜雅宗榮鋒陳小慧鄒頭君周鑫韓林王浩劉凡李忠梅》湖北省教育廳》武漢工程大學(xué)》武漢協(xié)和醫(yī)院》國(guó)家教育部生物醫(yī)用高分子材料重點(diǎn)研究實(shí)驗(yàn)室（武漢大學(xué)）》武漢大學(xué)藥學(xué)院、生命科學(xué)院、化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院

ACKNOWLEDGEMENTS

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)）。1.1

高分子科學(xué)簡(jiǎn)史高分子與低分子化合物的主要區(qū)別1.分子量很大；highmolecularweight,

聚合物一般有固、液態(tài)，但不具備氣態(tài)高分子:polymer,macromolecule,2.高分子化合物是分散的；complex

不是單一分子量的化合物，不能通過(guò)常規(guī)的蒸餾、重結(jié)晶來(lái)純化；高分子化合物是具有各種各樣分子量的同系物的混合物，各種方法測(cè)定的分子量是平均值3.高分子是非常長(zhǎng)的分子，鏈之間互相纏繞；longchain4.高分子一般難溶，甚至不溶。一般先溶脹，溶液粘度高高分子結(jié)構(gòu)特征1.巨大的分子量，10000-1000000；2.高分子鏈的幾何形狀可分為線型、支鏈型或交聯(lián)成網(wǎng)狀和體型結(jié)構(gòu)；3.高聚物由許多高分子鏈與鏈聚集而成，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)可分為無(wú)定形態(tài)、結(jié)晶形態(tài)和半結(jié)晶形態(tài)；4.聚合物微結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)、相互連接的序列結(jié)構(gòu)和在空間排列的立體異構(gòu)；5.聚合物材料的組成中，一般總是混有其它添加劑，形成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。高分子科學(xué)高分子化學(xué)研究聚合反應(yīng)和高分子化學(xué)反應(yīng)原理，選擇原料、確定路線、尋找催化劑、制訂合成工藝等。研究聚合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，為設(shè)計(jì)合成預(yù)定性能的聚合物提供理論指導(dǎo)，是溝通合成與應(yīng)用的橋梁。高分子物理高分子加工研究聚合物加工成型的原理與工藝。

高分子科學(xué)既是一門(mén)應(yīng)用學(xué)科，也是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，它是建立在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而成的一門(mén)新興學(xué)科。1.1

高分子科學(xué)簡(jiǎn)史制約因素解決途徑（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:

白色污染、黑色污染“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).”1.1

高分子科學(xué)簡(jiǎn)史高分子也叫聚合物分子或大分子，具有高的相對(duì)分子量，其結(jié)構(gòu)必須是由多個(gè)重復(fù)單元所組成，并且這些重復(fù)單元實(shí)際上或概念上是由相應(yīng)的小分子衍生而來(lái)。Polymermolecule,Macromolecule根據(jù)IUPAC1996年之建議：ExcerptfromPureAppl.Chem.1996,68,2287-2311

聚氯乙烯1.2

高分子基本概念高分子小分子聚合反應(yīng)Polymerization單體能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子。高分子化合物PolymericSubstanceMonomer或稱(chēng)聚合物，是由許多單個(gè)高分子（聚合物分子）組成的物質(zhì)。1.2

高分子基本概念鏈原子ChainAtoms構(gòu)成高分子主鏈骨架的單個(gè)原子。鏈單元ChainUnits由鏈原子及其取代基組成的原子或原子團(tuán)。聚丙烯聚乙二醇1.2

高分子基本概念構(gòu)成高分子主鏈結(jié)構(gòu)一部分的單個(gè)原子或原子團(tuán)，可包含一個(gè)或多個(gè)鏈單元。重復(fù)組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小的結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)單元ConstitutionalUnit重復(fù)結(jié)構(gòu)單元ConstitutionalRepeatingUnit,CRU1.2

高分子基本概念每個(gè)聚合物分子所含單體單元的數(shù)目。聚合度DegreeofPolymerization，DP聚合物分子結(jié)構(gòu)中由單個(gè)單體分子生成的最大的結(jié)構(gòu)單元。單體單元Monomer(ic)Unit,mer

聚合物單體單體單元聚合度2n聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，滌綸，PETn1.2

高分子基本概念含有反應(yīng)性末端基團(tuán)、能進(jìn)一步聚合的高分子。遙爪高分子TelechelicPolymers高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。末端基團(tuán)EndGroupsCH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：滌綸：1.2

高分子基本概念nH2N-R-NH2+nHOOC-R’-COOH(2n-1)H2O+縮聚反應(yīng)HOOCR’CO-(HNRNH--OCR’CO)n-1-HNRNH2末端基團(tuán)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)單體單元~HNRNH--OCR’CO--HNRNH--OCR’CO--HNRNH--OCR’CO~-(HNRNH--OCR’CO)n-1.2

高分子基本概念由一種（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。如：均聚物Homopolymer氯乙烯單體由對(duì)苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)生成的“隱含單體”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH“假設(shè)單體”：乙烯醇1.2

高分子基本概念兩種單體二元共聚物三種單體三元共聚物由一種以上（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱(chēng)為共聚反應(yīng)。共聚物Copolymer判別均聚物：聚合物分子有且只有一種CRU，并且該CRU可以只由一種（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體衍生而來(lái)。......1.2

高分子基本概念HOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-隱含單體HOOC-Ph-COOCH2CH2OHHOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OHHO(CH2)3OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-(OC-Ph-COOCH2CH2CH2O)m-HO-(CH2)5COOHHOCH2COOH-[O(CH2)5CO]m-[OCH2CO]n-共聚物共聚物均聚物CH2=CH2CH2=CHCH3假設(shè)交替共聚物1.2

高分子基本概念來(lái)源天然高分子：自然界天然存在的高分子。半天然高分子：經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。主鏈元素（鏈原子）組成碳鏈高分子：主鏈（鏈原子）完全由C原子組成。雜鏈高分子：鏈原子除C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,P等雜原子組成。合成高分子：由單體聚合人工合成的高分子。1.3

高分子的分類(lèi)碳鏈高分子雜鏈高分子元素有機(jī)高分子聚乙烯聚丙烯聚乙二醇尼龍—6聚二甲基硅氧烷1.3

高分子的分類(lèi)性質(zhì)和用途塑料纖維橡膠涂料膠粘劑功能高分子以聚合物為基礎(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。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。1.3

高分子的分類(lèi)塑料、纖維與橡膠的差別:塑料（Plastics）：常溫下有一定形狀，強(qiáng)度較大，受力后能發(fā)生一定形變（一般為百分之幾）的聚合物。按聚合物受熱行為，可分為熱塑性和熱固性。熱塑性聚合物（Thermoplastics）受熱時(shí)可以軟化和流動(dòng)，并可以反復(fù)塑化成型。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。熱固性樹(shù)脂（Thermosets）是指經(jīng)加熱成型固化后，再加熱不能熔化的聚合物。如酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂。纖維（Fibre）：在常溫下分子的軸向（即沿分子主鏈的方向）強(qiáng)度很大，受力后形變較?。ㄒ话銥榘俜种畮字涟俜种谳^廣的溫度范圍內(nèi)（-500C~1500C）機(jī)械性能變化不大的聚合物。主要有聚酰胺纖維（錦倫）、聚酯纖維（滌倫）、聚氨酯纖維（氨倫）、聚丙烯氰（氰倫）、聚氯乙烯纖維（氯倫）、聚乙烯醇縮甲醛纖維（維倫）等。橡膠（Rubbers）：在常溫下具有高彈性，即使受到很小的外力，形變可達(dá)10倍以上，去外力后又恢復(fù)原狀的聚合物，也就是說(shuō)具有可逆形變的高彈性聚合物。例如天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠，還有一些特種合成橡膠如丁氰橡膠、硅橡膠、氟橡膠、氯醇橡膠，有時(shí)把未經(jīng)硫化的稱(chēng)為生橡膠。以上三類(lèi)聚合物很難嚴(yán)格區(qū)分，根據(jù)使用要求不同，可用不同的加工方式制成不同的種類(lèi)。I.習(xí)慣命名法天然高分子一般有與其來(lái)源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專(zhuān)用名稱(chēng)。如纖維素（來(lái)源）、核酸（來(lái)源與化學(xué)性能）、酶（化學(xué)作用）。合成高分子（1）由一種單體合成的高分子：“聚”+單體名稱(chēng)如聚氯乙烯、聚乙烯等1.4

高分子的命名（2）由兩種單體通過(guò)縮聚反應(yīng)合成的高分子：表明或不表明產(chǎn)物類(lèi)型表明產(chǎn)物類(lèi)型：“聚”+兩單體生成的產(chǎn)物名稱(chēng)，如對(duì)苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對(duì)苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺”不表明產(chǎn)物類(lèi)型：兩單體名稱(chēng)或簡(jiǎn)稱(chēng)加后綴“樹(shù)脂”，如苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“酚醛樹(shù)脂”尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“脲醛樹(shù)脂”1.4

高分子的命名（3）由兩種單體通過(guò)鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物：

兩單體名稱(chēng)或簡(jiǎn)稱(chēng)之間+“-”+“共聚物”：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”（4）“聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)：

指的是一類(lèi)的高分子，而非單種高分子，如：

聚酯：聚酰胺：1.4

高分子的命名II.IUPAC系統(tǒng)命名法(1)確定重復(fù)結(jié)構(gòu)單元；(2)按規(guī)定排出重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中的二級(jí)單元循序：規(guī)定主鏈上帶取代基的C原子寫(xiě)在前，含原子最少的基團(tuán)先寫(xiě)；(3)給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名：按小分子有機(jī)化合物的IUPAC命名規(guī)則給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名；(4)給重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的命名加括弧，并冠以前綴“聚”。1.4

高分子的命名括弧必不可少重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為：11-氯代撐乙基（）聚~OCH2CH2~氧化撐乙基（）聚Poly(1-chloroethylene)Ethylene:(1)CH2=CH2,乙烯；（2）-CH2-CH2-,1,2-亞乙基，撐乙基舉例1.4

高分子的命名線形高分子(Linear)環(huán)狀高分子(Cyclomatrix)支化高分子(Branched)梳形高分子(Bomb)梯形高分子(Ladderlike)網(wǎng)狀高分子(Network)星形高分子(Star)體型高分子(Crosslinked)

1.5

高分子鏈的形態(tài)I.單體單元的結(jié)構(gòu)排列首-尾連接首-首連接尾-尾連接如單體CH2=CHX聚合時(shí)，所得單體單元結(jié)構(gòu)如下：首尾單體單元連接方式可有如下三種：1.6

高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)若高分子中含有手性C原子,則其立體構(gòu)型可有D型和L型，據(jù)其連接方式可分為如下三種：（以聚丙烯為例）（1）全同立構(gòu)高分子（isotacticpolymer)：主鏈上的C*的立體構(gòu)型全部為D型或L型,即DDDDDDDDDD或LLLLLLLLLLL；II.高分子的立體異構(gòu)1.6

高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)（2）間同立構(gòu)高分子（syndiotacticpolymer)：主鏈上的C*的立體構(gòu)型各不相同,即D型與L型相間連接，LDLDLDLDLDLDLD；立構(gòu)規(guī)整性高分子（tacticpolymer):C*的立體構(gòu)型有規(guī)則連接，簡(jiǎn)稱(chēng)等規(guī)高分子。1.6

高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)（3）無(wú)規(guī)立構(gòu)高分子（atacticpolymer)：主鏈上的C*的立體構(gòu)型紊亂無(wú)規(guī)則連接。1.6

高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)III.共軛雙烯聚合物的結(jié)構(gòu)共軛雙烯單體聚合時(shí)可形成結(jié)構(gòu)不同的單體單元，如最簡(jiǎn)單的共軛雙烯丁二烯可形成三種不同的單體單元：1,2-加成結(jié)構(gòu)反式1,4-加成結(jié)構(gòu)順式1,4-加成結(jié)構(gòu)丁二烯：CH2=CHCCH=CH21.6

高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)3,4-加成1,2-加成反式1,4-加成順式1,4-加成而異戊二烯則可形成四種不同的單體單元：異戊二烯:1.6

高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子組成，這些同系物高分子之間的分子量差為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元分子量的倍數(shù)，這種同種聚合物分子長(zhǎng)短不一的特征稱(chēng)為聚合物的多分散性。聚合物的分子量或聚合度是統(tǒng)計(jì)的，是一個(gè)平均值，叫平均分子量或平均聚合度(Degreeofpolymerization,DP)。平均分子量的統(tǒng)計(jì)可有多種標(biāo)準(zhǔn)，其中最常見(jiàn)的是重均分子量(Weightaveragemolarmass)

,數(shù)均分子量(Numberaveragemolarmass)和粘均分子量(Viscidityaveragemolarmass,

Mη)

。I.聚合物的多分散性II.

平均分子量(AveragemolecularWeight)1.7

高分子的多分散性與平均分子量平均重均分子量聚合度(xw,Weightaveragedegreeofpolymerization)和數(shù)均聚合度(xn,Numberaveragedegreeofpolymerization)。平均聚合度(Degreeofpolymerization,DP)1.7

高分子的多分散性與平均分子量

DP=M

/M0高分子鏈所含重復(fù)單元的數(shù)量。xn

=M

n/M0

xw=Mw

/M0假設(shè)某一聚合物樣品中所含聚合物分子總數(shù)為n，總質(zhì)量為w，其中，分子量為Mi的分子有ni摩爾，所占分子總數(shù)的數(shù)量分?jǐn)?shù)為Ni，則Ni=ni/n，其質(zhì)量為wi=niMi，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Wi=wi/w，∑ni=n,∑wi=w,∑Ni=1,∑Wi=1。數(shù)均分子量∑niMi

Mn=∑NiMi==w/n∑ni按分子數(shù)統(tǒng)計(jì)平均，定義為聚合物中分子量為Mi的分子的數(shù)量分?jǐn)?shù)Ni與其分子量Mi乘積的總和,以Mn以表示。1.7

高分子的多分散性與平均分子量重均分子量按質(zhì)量統(tǒng)計(jì)平均，定義為聚合物中分子量為Mi的分子所占的重量分?jǐn)?shù)Wi與其分子量Mi的乘積的總和。以Mw表示?！苭iMi∑niMi

2

Mw=∑WiMi==∑wi∑niMiWi=wi/w，wi=niMi1.7

高分子的多分散性與平均分子量多分散系數(shù)（d