第1章 高分子 緒論

第一章緒論高分子化學(xué)及物理劉艷麗高分子—日常生活用聚合物及其復(fù)合材料高分子塑料制品高分子纖維制品聚合物及其復(fù)合材料高分子—

工業(yè)生產(chǎn)用高分子橡膠制品-----橡膠壩高強(qiáng)度塑料在輕武器中應(yīng)用廣泛，如單兵火箭的發(fā)射筒、發(fā)動(dòng)機(jī)筒，自動(dòng)步槍的槍托、護(hù)目、彈匣等。

聚合物及其復(fù)合材料高分子—

武器裝備用高分子材料在航空、航天的應(yīng)用長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的PEEK:直升飛機(jī)的尾翼、無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)等空間站2003年2月，美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)在重返大氣層時(shí)不幸解體，機(jī)上７名宇航員全部喪生。此后，美宇航局中斷了所有航天飛機(jī)的飛行。事故原因：隔熱材料“哥倫比亞”號(hào)發(fā)射升空后，從外部燃料箱外脫落的一塊泡沫材料擊中飛機(jī)左翼的絕熱瓦形成裂孔，結(jié)果航天飛機(jī)重返大氣層時(shí)，超高溫氣體從裂孔處進(jìn)入機(jī)體，導(dǎo)致飛機(jī)解體。橡膠樹什么是高分子？怎樣合成高分子？高分子有哪些特性？一、高分子的基本概念1高分子化合物的定義由眾多原子或原子團(tuán)主要以共價(jià)鍵結(jié)合而成的相對(duì)分子質(zhì)量在一萬(wàn)以上的化合物（Macromolecule）。天然高分子化合物：在自然界無(wú)處不在，衣食住行用等；天然高分子的改性：木材造紙、橡膠硫化、纖維素硝化等；合成高分子化合物：三大合成材料：塑料、橡膠、纖維等，1.1高分子的基本概念和聚合反應(yīng)方程式2高分子化合物的基本特點(diǎn)（1）分子量很大

由成千上萬(wàn)個(gè)原子主要以共價(jià)鍵結(jié)合起來(lái)的、分子量幾萬(wàn)至幾千萬(wàn)的化合物。（2）化學(xué)組成比較簡(jiǎn)單，分子結(jié)構(gòu)有規(guī)律性

許多相同的、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)單元通過(guò)共價(jià)鍵重復(fù)連接而成。（3）分子量的多分散性

聚合物是分子量不等的同系物的混合物，所說(shuō)的聚合物的分子量只是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值。這種分子量的不均一性稱為分子量的多分散性(Polydispersesity)

即各種分子量均占一定百分比。（4）合成聚合物的分子形態(tài)是多種多樣的（5）具有低分子化合物完全不同的物理性質(zhì)二、大分子結(jié)構(gòu)式與聚合反應(yīng)方程式

1大分子結(jié)構(gòu)式的表示方式大分子雖然很大很長(zhǎng)，但是由一種或兩三種結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜的“基本單元”組成。聚氯乙烯

高分子小分子聚合反應(yīng)Polymerization單體Monomer單

體Monomer與單體的化學(xué)組成完全相同，只是化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)單元。單體單元MonomericUnit,mer常用術(shù)語(yǔ)

由一種單體通過(guò)聚合反應(yīng)而進(jìn)入聚合物重復(fù)單元的那一部分稱為結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)單元ConstitutionalUnit重復(fù)組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小的結(jié)構(gòu)單元。重復(fù)結(jié)構(gòu)單元ConstitutionalRepeatingUnit,CRU每個(gè)聚合物分子所含單體單元的數(shù)目。聚合度DegreeofPolymerization是衡量高分子大小的一個(gè)指標(biāo)。有兩種表示法：以大分子鏈中的結(jié)構(gòu)單元數(shù)目表示，記作以大分子鏈中的重復(fù)單元數(shù)目表示，記作縮寫成鏈節(jié)數(shù)在這里,兩種聚合度相等，都等于nM:高分子的分子量M0:結(jié)構(gòu)單元的分子量由聚合度可計(jì)算出高分子的分子量：

由一種結(jié)構(gòu)單元組成的高分子化學(xué)式量由兩種結(jié)構(gòu)單元組成的高分子結(jié)構(gòu)單元

結(jié)構(gòu)單元重復(fù)結(jié)構(gòu)單元Mo:兩種結(jié)構(gòu)單元的平均化學(xué)式量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-2聚合反應(yīng)方程式的書寫規(guī)范(1)正確書寫單體；(2)正確書寫重復(fù)單元；(3)正確書寫端基和小分子；(4)配平方程式。：1.2聚合物的分類和命名性質(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。一、聚合物的分類線形高分子環(huán)狀高分子支化高分子梳形高分子梯形高分子網(wǎng)狀高分子星形高分子體型高分子根據(jù)聚合物結(jié)構(gòu)：線型、支化、交聯(lián)高聚物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聚二甲基硅氧烷線鏈型高聚物一般以有機(jī)化合物為基分為：二、聚合物的命名聚丁二烯；酚醛樹脂；聚酯、聚酰胺;滌綸、尼龍66、有機(jī)玻璃……按單體按結(jié)構(gòu)商品名1、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)的專用名稱。如纖維素（來(lái)源）、核酸（來(lái)源與化學(xué)性能）、酶（化學(xué)作用）。（1）一種單體：“聚”+單體名稱如聚氯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。合成高分子（2）由兩種單體通過(guò)鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物：

兩單體名稱或簡(jiǎn)稱之間+“-”+“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”（3）“聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)：

指的是一類的高分子，而非單種高分子，如：

聚酯：聚酰胺：（4）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)物類型表明產(chǎn)物類型：“聚”+兩單體生成的產(chǎn)物名稱，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“聚己二酰己二胺”不表明產(chǎn)物類型：兩單體名稱或簡(jiǎn)稱加后綴“樹脂”，如苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“酚醛樹脂”尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“脲醛樹脂”命名原則1體現(xiàn)聚合物結(jié)構(gòu)特征：聚醚、聚酯、聚酰胺。2體現(xiàn)單體。2、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原子寫在前，含原子最少的基團(tuán)先寫；(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”。重復(fù)結(jié)構(gòu)單元為：1聚（1-氯代撐乙基）Ethylene:(1)CH2=CH2,乙烯；（2）-CH2-CH2-,1,2-亞乙基，撐乙基舉例聚（1-氯代乙烯）聚[1-甲氧基羰基）-1-甲基乙烯]？冗長(zhǎng)繁瑣，一般用于新聚合物的命名和在學(xué)術(shù)交流中使用。三．聚合反應(yīng)的分類

由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)。有兩種分類方法。按元素的組成變化：加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。按反應(yīng)機(jī)理：連鎖聚合反應(yīng)和逐步聚合反應(yīng)。1加聚反應(yīng)（加成聚合）和縮聚反應(yīng)（縮合聚合）

單體加成而聚合起來(lái)的反應(yīng)稱加聚反應(yīng)。

nCH2=CH2-[CH2-CH2]n-

烯類單體π鍵加成的聚合反應(yīng)。加聚物其元素組成與單體組成相同分子量是單體分子量的整數(shù)倍。聚乙烯的生成過(guò)程示意圖縮聚反應(yīng)（縮合聚合）單體中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的官能團(tuán)，通過(guò)縮合聚合的反應(yīng)。如：nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4