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1、1,高分子科学导论 Introduction to Polymer Science,2,为什么把“高分子科学导论”作为化学学科本科生的基础课？,化学一级学科的五个二级学科 无机、分析、物化、有机、高分子,高分子科学与其他学科的关系,1972的诺贝尔化学奖获得者P. J. Flory说，高分子科学既是一门基础科学，又是一门应用科学。 在美国，从事化学研究的人当中，有1/2到2/3的人从事与高分子科学有关的研究。,3,高分子科学的重要性,“衣、食、住、行” 衣,4,高分子科学的重要性,“衣、食、住、行” 食,5,高分子科学的重要性,“衣、食、住、行” 住,6,高分子科学的重要性,“衣、食、住、行”
2、 行,Hyundai QarmaQ Lexan（PC） Xenoy iQ （PBT） Noryl （PPO）,Bayer All-plastic-car Makrolon（PC） Desmopan（TPU）,7,2007年中国塑料制品产量及构成,8,高分子科学的基本内涵,高分子化学 （Polymer Chemistry） 高分子的合成和化学反应：聚合反应理论，新的聚合方法及改性方法，高分子的基团反应，高分子的降解、老化与交联等； 高分子物理 （Polymer Physics） 高分子的结构与性能：高分子链的构型与构象，高分子的聚集态及分子运动、固态与液态聚合物的物性（热学、力学、电学、光学、磁
3、学、流变学等性能）,高分子溶液与分子量等； 高分子工程 （Polymer Engineering） 高分子成型加工与聚合反应工程：高分子成形加工的理论基础及方法，塑性、弹性等力学性能，流变学理论；高分子化合物工业规模合成中的尺度效应及工艺特点。,9, 高分子科学的基本概念 高分子化学与物理基础 高分子材料的性能与应用 高分子科学的研究与应用前沿,教学内容,10,1、绪论（2学时） 2、高分子和合成与化学性质（4学时） 3、高分子的结构与性能关系（2学时） 4、高分子的表征与分析（2学时） 5、热塑性高分子（2学时） 6、工程塑料（2学时） 7、热固性树脂（2学时）,教学大纲,8、橡胶（2学时）
4、 9、纤维（2学时） 10、涂料与粘合剂（2学时） 11、功能高分子材料（2学时） 12、高分子复合材料（2学时） 13、天然高分子（2学时） 14、超分子（2学时） 15、高分子材料的添加剂（2学时）,11,Reference book,Joel R Fried, Polymer Science and Technology, 2nd Ed. 2003，Pearson Education, Inc.聚合物科学与工程，第二版（英文影印版），2005，化学工业出版社 Charles E Charraher, Giant Molecules, 2nd Ed. 2003, John Wiley &
5、Sons, Inc. Herbert Morawetz, Polymer-The Origins and Growth of a Science, A Wiley-Interscience Publication, 1985,12,Definition and Foundation,Polymer,Poly- 希腊语：许多,-meres 希腊语：部分,Polymer （IUPAC 1994） A molecule of high relative molecular mass, the structure of which essentially comprises the multiple
6、repetition of units derived, actually or conceptually, from molecules of low relative molecular mass. 相对高分子质量的分子，其结构主要是由相对低分子质量的分子按实际上或概念上衍生的单元多重重复组成的。 Macromolecule 是由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量。大分子对结构没有什么特指。,13,Definition and Foundation,第一章 绪论,Monomer（单体） A monomer is any substance that can be convert
7、ed into a polymer. Structure unit（结构单元） A structural unit is a building block of a polymer chain, and related to the repeat unit. It is the result of a monomer which has been polymerized into a long chain. Repeating unit（重复单元） A repeating unit is the identical and repeated structural unit of the pol
8、ymer.,repeating unit,monomer,+,monomer,monomer,14,Dimers（二聚体）, Trimers（三聚体） and Oligomers（齐聚物） A dimer can be formed from the reaction of two monomer molecules; the dimer may react with a third monomer to yield a trimer, and so on. Dimers are usually linear molecules, but trimers, tetramers, pentame
9、rs, and so on, can be linear or cyclic. are known as oligomers. Generally, molecules with fewer than 10 repeating units are termed oligomers.,L-lactide Dimer of L-lactic acid,Melamine Trimer of cyanamide,15,Definition and Foundation,The degree of polymerization, or DP, is the number of repeat units
10、in an average polymer chain. End group OR terminal group,Terminal group,Terminal group,Terminal group,Terminal group,16,高分子与超分子（Supramolecule）的区别 高分子：由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量很大（如10000以上）的化合物。 超分子：通过分子间的弱相互作用组装形成的一类非共价键键合“高聚物” 。 Supramolecule：A system of two or more molecular entities held together
11、and organized by means of intermolecular (noncovalent) binding interactions,Definition and Foundation,17,根据高分子的加工特性分类： 热塑性聚合物（Thermoplastics）Those polymers that can be heat-softened in order to process into a desired form are called thermoplastics. 热固性聚合物（Thermosets）They are polymers whose individua
12、l chains have been chemically linked by covalent bonds during polymerization or by subsequent chemical or thermal treatment during fabrication.,Classification of Polymers,18,根据高分子的使用用途划分： 塑料（Plastics） 橡胶（Rubbers） 纤维（Fiber） 涂料（Coating） 粘合剂（Adhesive） 功能高分子（Functional polymer）,Classification of Polymer
13、s,19,Classification of Polymers,按聚合物主链结构划分： 碳链聚合物：主链上的原子均为碳原子的聚合物。 Polyolefin and its derivatives CC、C=C 杂链聚合物：聚合物主链中不仅含有碳原子还含有氮、氧、硫、磷等杂原子。 元素有机聚合物：大分子主链中没有碳原子，而是由硅、硼等无机原子和氮、氧、硫、磷构成。 Polysiloxane SiO,Polyether O Polyester OCO Polyamide NHCO Polyurethane NHOCO,Polyurea NHCONH Polysulfone SO2 Polythio
14、ether S Polyphospahte OPOO,20,按聚合物的结构单元类型划分： 均聚物（Homopolymer）：只含有一种重复单元的聚合物。 共聚物（Copolymer）：含有两种以上重复单元的聚合物。 无规共聚物（Random copolymer） 交替共聚物（Alternative copolymer） 嵌段共聚物（Block polymer） 接枝共聚物（Graft copolymer）,Classification of Polymers,21,最常用的简单命名法一般参照聚合物单体命名，对于一种单体聚合得到的聚合物直接在其单体名字前面加前缀“聚”（Poly）即可。,Poly
15、mer Nomenclature,聚乙烯（polyethylene）,乙烯（ethylene）,对于由两种单体经过缩聚反应得到的均聚物按其结构单元命名，并在名字前加前缀“聚”。,+,己二胺 （hexamethylene diamine）,聚已二酰己二胺 （polyhexamethylene adipamide）,己二酸 （adipic acid）,22,Polymer Nomenclature,国际纯粹化学和应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC）于1972年首次提出了聚合物的系统命名法。 系统命名法基于
16、聚合物的结构，遵循以下程序原则：首先确定聚合物重复单元的结构；然后按有机化合物标准命名法排好重复单元中次级单元（Subunit）的次序后重复单元命名；最后在重复单元前加上前缀“聚”，就成为聚合物的名称。,p-dioxanone 对二氧环己酮,poly 1,4-dioxan-2-one IUPAC：聚1,4-二氧杂己烷-2-酮 普通命名法：聚对二氧环己酮,23,History of Polymer Science,Stone age,Bronze age,Iron age,Steel age,Polymer age,B.C. 8000 B.C. 4000,B.C. 4000 B.C. 1000,B.C. 1000 A.D. 1800,A.D. 1800 A.D. 1900,A.D. 1900 Now,24,History of Polymer Science,前期：天然高分子阶段 早在人类社会发展的最初阶段，人类已经开始利用各种天然高分子。 来源于植物：淀粉、
