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1、1,macromolecle chemistry 高分子化学和物理,2,聚乙烯丙纶高分子 防水胶 复合防水卷材,人类正进入合成材料时代,新 时 代 ， 新 生 活,新 工 艺 ， 新 产 品,高分子化学,3,我被高分子包围了呀！,酚醛塑料,涤纶,聚氯乙烯,有机玻璃,聚苯乙烯,聚四氟乙烯,4,高分子化学,四大塑料“四烯” 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯 合成纤维“六纶” 涤纶、 锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶 合成橡胶“四胶” 顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶 以及聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有机玻璃等都是经过聚合反应得到的高分子化合物。,5,高分子化学,阿斯匹林(Aspirin)是一个“古
2、老”的解热镇痛药物，而缓释长效阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年，科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿斯匹林可分为三部分：高分子载体（聚甲基丙烯酸）；低分子药物（阿斯匹林）；作为桥梁作用的乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林 。,【高分子药物】现代医药发展方向之一：合成药物长效化和低毒化，其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连在安全无毒的高分子链上。缓释长效阿斯匹林的结构简式如下：,6,高分子化学,缓释长效阿斯匹林 在体内的分解过程,人造器官组织,人造器官组织,人造器官组织,7,高分子化学,人造器官组织,人造
3、器官组织,人造器官组织,人造器官组织,【人造器官组织 】由于某些合成高分子材料（如：有机硅聚合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤维素等）与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结构，生物相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作医用组织和人造器官的高分子材料。 从皮肤到内脏，从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人造器官组织，如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等，最早应用的医用高分子材料是代替手术缝合线的聚乳酸 。使聚乳酸作为外科手术的缝合线，因聚乳酸极易水解、缝合伤口愈合后，不需拆线，缝合线经体液水解为乳酸，由代谢循环排出体外水解反应式如下：,8,高
4、分子化学,人造器官组织,人造器官组织,人造器官组织,【光致变色高分子 】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：,共轭链变化引起颜色变化,通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。,9,高分子化学 讲授内容及课时分配,第一章 绪论（6h） 第二章 逐步聚合（6h） 第三章 自由基聚合.(8h) 第四章 聚合方法. （6h） 第五章 离子聚合（6h） 第六章 配位聚合（2h） 第七章 聚合物的化学反应（4h）,高分子化学,10,Chapter 1 绪论,高分子化学,11,高分子是由碳、氢、
5、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机物。常用高分子材料分子量在一万到几百万之间，高分子量对化合物性质的影响就是使它具有一定强度，从而可作材料使用。这也是高分子不同于一般化合物之处。又因高分子一般具有长链结构，每个分子好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的根本原因。另一方面，还可以通过各种手段，用物理的或化学的方法，或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或化学变化，从而使高分子成为能完成特殊功能的功能高分子材料。,高分子化合物 简介,高分子化学,12,高分子具有许多优良性能，高分子材料是当今世界发展最迅速的产
6、业之一，目前世界上合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨。 塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂几大类高分子材料己广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。 功能高分子材料：导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等近年发展迅速，具有特殊功能。,高分子材料 De 应用,高分子化学,13,高分子科学是当代发展最迅速的学科之一；它既是一门应用科学，又是一门基础科学.它是建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。目前，已经发展成四个主要分支.高分子化学继“四
7、大化学”之后被称为“第五大化学”。,1.1 高分子化学 研究对象,高分子化学,14,1.1 高分子化学 研究对象,高分子化学,15,高分子化学,提高产量、增加品种、改进性能、处理三废、拓宽应用领域； 研制新型引发剂，降低能源和材料消耗，使得合成方便易行； 采用新的聚合方法获得新性能、新品种、新用途的高聚物； 开发功能高分子材料和生物工程高分子材料。,1.1 高分子化学 研究对象,发展方向,16,1.2 高分子的基本概念,（*）,17,1.2 高分子的基本概念,聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元是由相应的小分子衍生而来。,高分子化学,18,1.2 高分子的基本概念,19,
8、1.2 高分子的基本概念,高分子化学,20,1.2 高分子的基本概念 高分子的三种组成情况,高分子化学,21,1.由一种结构单元组成的高分子,1.2 高分子的基本概念 高分子的三种组成情况,例如：聚苯乙烯,说明：n 表示重复单元数，也称为链节数, 在此等于聚合度。,高分子化学,22,1.2 高分子的基本概念,23,1.2 高分子的基本概念,24,1.2 高分子的基本概念,2.由两种结构单元组成的高分子 合成尼龙-66的特征：,其重复单元由两种结构单元组成，且结构单元与单体的组成不尽相同，所以，不能称为单体单元。,高分子化学,25,1.2 高分子的基本概念,高分子化学,26,1.2 高分子的基本
9、概念,例1：以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根 据其用途不同可在5万至15万之间，其结构单元的分子量 为62.5，计算其聚合度。,解： = = 50000-150000/62.5=800-2400 通过计算可知，聚氯乙烯的平均聚合度应在800-2400聚氯乙烯 分子约由800-2400个氯乙烯单元组成。,27,1.2 高分子的基本概念,例2：以对苯二甲酸与乙二醇为原料，经缩聚制得聚对苯二甲酸 乙二醇酯，其分子量一般在2万左右，计算 及 。,解：已知-O(CH2)2O-结构单元分子量为60，-OC-C6H5-CO- 结构单元分子量为132。 由 = （M + M ）/2得： 20
10、00 = （60+132）/2 则 =208 = /2=104,高分子化学,28,1.2 高分子的基本概念,29,生成均聚物的聚合反应称均聚反应 （Homopolymerization)。,1.2 高分子的基本概念,30,说明： x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的： M1M2M1M1M2M1M2M2M2 在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅,结构单元单体单元,1.2 高分子的基本概念,31,1.2 高分子的基本概念,32,1.2 高分子的基本概念,33,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,34,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,35,1.3 高分子化合
11、物的分类和命名,高分子化学,36,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,37,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,38,（2）由两种单体经缩聚反应合成的高分子（表明或不表明产物类型） 表明产物类型：“聚”+ 两单体生成的产物名称，如 对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯” 己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺” 不表明产物类型：单体名称或简称加后缀“树脂”或“橡胶”，如 苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂” 尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂” 甘油（丙三醇）和邻苯二甲酸酐产物叫“醇酸树脂” 丁二烯和苯乙烯产物叫“丁苯橡胶”,1.3 高分子化合物的分类和命名,
12、高分子化学,39,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,40,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,41,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,42,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,43,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,44,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,45,聚甲基丙烯酸甲酯 聚1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯 Poly1-(methoxycarbonyl)-1-methyl ethylene ,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,46,1.3 高分子化合物的分类和命名,高分子化学,47,1.3 高分子化合物的分类
13、和命名,高分子化学,48,1.4 聚合反应的分类,高分子化学,49,1.4 聚合反应的分类,高分子化学,50,1.4 聚合反应的分类,高分子化学,51,1.4 聚合反应的分类,高分子化学,52,自由基聚合：活性中心为自由基 阳离子聚合：活性中心为阳离子 阴离子聚合：活性中心为阴离子 配位离子聚合：活性中心为配位离子,连锁聚合反应又分为：,逐步聚合（Step Polymerization）,是指在反应中，聚合物链是由体系中所有聚合度分子之间通过缩合或加成反应生成的。其中通过缩合反应生成聚合物链的称缩合聚合反应（Polycondensation），简称缩聚反应；如果聚合物链是通过加成反应生成的称逐
14、步加成聚合反应（Polyaddition）.,1.4 聚合反应的分类,高分子化学,53,逐步聚合反应是指单体聚合成聚合物是逐步进行的。反应初期，单体很快消失，变成二聚体、三聚体等低聚体。随着反应的进行，聚合物的相对分子质量逐步增加，经过一段时间后形成聚合物大分子。形成大分子的时间几乎是聚合反应所需的时间。 逐步聚合反应和连锁聚合反应不同，没有特定的反应活性中心，每个单体的官能团都是活性中心，且具有相同反应活性。 缩聚反应兼有缩去小分子和同时聚合为高聚物的两重含义。逐步聚合反应没有小分子缩出，但聚合物的相对分子质量是随时间的延长逐步增加的，聚合物的结构酷似缩聚物。,1.4 聚合反应的分类,高分子
15、化学,54,1.4 聚合反应的分类,聚合反应的单体,所有单体必须至少是双功能化的，即至少含有两个反应点，可概括为三大类： （1）含两个（或以上）末端功能基的单体，如： 羟基酸：HO-Z-COOH 氨基酸：H2N-Z-COOH 二元 胺：H2N-Z-NH2 二元羧酸：HOOC-Z-COOH 二元醇：HO-Z-OH等,聚合反应：通过单体功能基之间的反应进行，为逐步聚合反应。,高分子化学,55,1.4 聚合反应的分类,高分子化学,56,1.5 聚合物平均分子量及其分布,高分子化学,57,1.5 聚合物平均分子量及其分布,高分子化学,58,1.5 聚合物平均分子量及其分布,高分子化学,59,1.5 聚
16、合物平均分子量及其分布,高分子化学,60,1.5 聚合物平均分子量及其分布,高分子化学,说明： 1. 粘均相对分子质量用粘度法测得。粘度法测定聚合物 相对分子质量是实验室和工业上常用的方法。 2. 对于相对分子质量均一的聚合物，数均分子量=质均分 子量；而对于相对分子质量不均一的聚合物，一般， 质均分子量数均分子量，粘均分子量介于两者之间 更接近于质均分子量。,61,1.5 聚合物平均分子量及其分布,例：设一聚合物样品，其中分子量为104的分子有10 mol, 分子量为 105 的分子有5 mol, 求分子量. （值为0.6。）,高分子化学,62,1.5 聚合物平均分子量及其分布,高分子化学,63,1.5 聚合物平均分子量及其分布,高分子化学,64,高分子不是由单一分子量的化合物所组成，即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化
