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1、过渡金属催化的聚合反应过渡金属催化的聚合反应(配位聚合配位聚合)蔡正国蔡正国C616;C616;6779245367792453一、一、绪论绪论 概述、高分子的基本概念、高分子的结构原理、高分子概述、高分子的基本概念、高分子的结构原理、高分子 材料和力学性能、高分子化学发展简史材料和力学性能、高分子化学发展简史二、配位聚合二、配位聚合 概述、配位聚合的基本概念、概述、配位聚合的基本概念、配位聚合的单体及引发剂（催化剂）、配位聚合机理、配位聚合的单体及引发剂（催化剂）、配位聚合机理、配位聚合聚合物及其立体异构现象配位聚合聚合物及其立体异构现象三、配位聚合发展概况及展望三、配位聚合发展概况及展望四
2、、本课题组的研究方向四、本课题组的研究方向一、绪论一、绪论四大材料：四大材料：金属材料、无机非金属材料、金属材料、无机非金属材料、高分子材料高分子材料、复合材料、复合材料 高高分分子子材材料料的的创创生生虽虽只只有有100多多年年，但但其其发发展展速速度度远远远远快快于于金金属和无机材料属和无机材料年轻年轻。合合成成高高分分子子的的结结构构具具有有几几乎乎无无穷穷变变化化的的可可能能性性，赋赋予予材材料料性性能的潜力远胜于其它物质。能的潜力远胜于其它物质。高分子材料应用高分子材料应用古老古老（自古以来已经大量使用）（自古以来已经大量使用）n衣：棉、麻、丝、毛及合成纤维衣：棉、麻、丝、毛及合成纤
3、维n食：粮食（淀粉）；肉、蛋（蛋白质）食：粮食（淀粉）；肉、蛋（蛋白质）n住：木材、塑料、粘合剂、涂料住：木材、塑料、粘合剂、涂料n行：汽车、自行车用的轮胎、塑料等行：汽车、自行车用的轮胎、塑料等 航天、航空中的复合材料航天、航空中的复合材料1.1.概述概述高分子化学高分子化学（聚合物化学）（聚合物化学）研究高分子的研究高分子的合成反应合成反应和和化学反应化学反应的一门科学的一门科学高分子物理高分子物理研究高分子的研究高分子的表征、表征、结构和性能结构和性能之间关系之间关系高分子工程学高分子工程学研究高分子的研究高分子的生产工艺生产工艺和高分子产品的和高分子产品的成形成形合成合成结构结构高分子
4、高分子材料科学材料科学与工程与工程性能性能应用应用高分子化学高分子化学高分子物理高分子物理成型加工成型加工高分子设计高分子设计 高高 分分 子子 科科 学学 1.1.概述概述一、绪论一、绪论什么是高分子？什么是高分子？由原子或原子团（由原子或原子团（结构单元结构单元）以）以共价键形式共价键形式连结而成的连结而成的长度长度不尽相同不尽相同的大分子量的大分子量同系混合物同系混合物堆积而成堆积而成结构单元结构单元共价键连结共价键连结大分子量（大分子量（通常通常10104 4）同系混合物（具有同系混合物（具有分子量分子量的多分散性）的多分散性）国内有关标准规定称国内有关标准规定称“相对分子质量相对分子
5、质量”高高分分子子化化合合物物一一般般可可称称为为高高分分子子、大大分分子子、聚聚合合物物、高高聚聚物物等，这些名词在含义上区别不大，经常混用。等，这些名词在含义上区别不大，经常混用。nMacromolecule（大分子大分子）nHigh Polymer（高聚物高聚物）nPolymer（聚合物聚合物）1.1.概述概述一、绪论一、绪论 高分子的基本概念高分子的基本概念 定义、单体、结构单元、重复单元、单体单元、聚合度定义、单体、结构单元、重复单元、单体单元、聚合度 高分子的结构原理高分子的结构原理 分子量及分子量分布、化学结构（分子量及分子量分布、化学结构（1 1次结构）、构象（次结构）、构象（
6、2 2次结构）、凝次结构）、凝 聚态结构（聚态结构（3 3次结构）、高次结构、高次混合结构次结构）、高次结构、高次混合结构 高分子的分类高分子的分类 按来源、按用途、按主链结构按来源、按用途、按主链结构 高分子的命名高分子的命名 根据来源或制法命名、根据聚合物的结构特征命名、根据商品名命名、根据来源或制法命名、根据聚合物的结构特征命名、根据商品名命名、IUPAC 的系统命名的系统命名 高分子的合成方法高分子的合成方法 按单体和聚合物结构变化分类：加聚反应、缩聚反应按单体和聚合物结构变化分类：加聚反应、缩聚反应 按聚合反应机理和动力学分类：按聚合反应机理和动力学分类：连锁聚合、逐步聚合连锁聚合、
7、逐步聚合2.2.高分子的基本概念高分子的基本概念 一、绪论一、绪论1.1.单体（单体（Monomer)Monomer)能够形成聚合物的低分子化合物或反应物能够形成聚合物的低分子化合物或反应物聚苯乙烯聚苯乙烯（聚合物）（聚合物）苯乙烯苯乙烯（单体）（单体）例例1 1例例2 2尼龙尼龙6666（聚合物）（聚合物）己二胺己二胺（单体）（单体）己二酸己二酸（单体）（单体）一、绪论一、绪论2.2.结构单元结构单元（Structure UnitStructure Unit）单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。结构单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。结构单元的元素组成可以与单体的元素组成相同
8、，也可以不同。单元的元素组成可以与单体的元素组成相同，也可以不同。聚氯乙烯聚氯乙烯尼龙尼龙6666重复单元重复单元重复单元重复单元结构单元结构单元结构单元结构单元结构单元结构单元一、绪论一、绪论3.3.重复单元重复单元（Repeating Structure UnitRepeating Structure Unit）大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单 元，可简称元，可简称重复单元重复单元，又可称，又可称链节链节（Chain ElementChain Element）聚氯乙烯聚氯乙烯尼龙尼龙6666重复单元重复单元重复单元重复单元重复
9、单元的特点：重复单元的特点：以单体结构为基础以单体结构为基础在聚合物链中重复出现在聚合物链中重复出现一、绪论一、绪论4.4.单体单元单体单元（Monomer UnitMonomer Unit）单体分子通过聚合反应形成的元素组成与单体完全相同单体分子通过聚合反应形成的元素组成与单体完全相同的结构单元。的结构单元。聚氯乙烯聚氯乙烯尼龙尼龙6666重复单元重复单元重复单元重复单元结构单元结构单元结构单元结构单元结构单元结构单元单体单元单体单元重复单元重复单元 结构单元结构单元 单体单元单体单元因两种单体参与聚合，故因两种单体参与聚合，故两种结构单元两种结构单元构成了构成了一个重复结构单元一个重复结构
10、单元。因聚合反应为官能团间的缩合反应，单因聚合反应为官能团间的缩合反应，单体分子进入大分子后失去了一些元素，体分子进入大分子后失去了一些元素，故故结构单元结构单元不能称不能称单体单元单体单元。一、绪论一、绪论5.5.聚合度聚合度（Degree of Polymerization Degree of Polymerization）聚合物分子量大小的一个指标，在聚合物的分子结构式聚合物分子量大小的一个指标，在聚合物的分子结构式中以中以n n 表示，也称为表示，也称为链节数链节数。n nn n聚氯乙烯聚氯乙烯尼龙尼龙6666重复单元重复单元重复单元重复单元结构单元结构单元结构单元结构单元结构单元结构
11、单元单体单元单体单元以大分子链中的以大分子链中的结构单元数目结构单元数目表示：表示：Xn以大分子链中的以大分子链中的重复单元数目重复单元数目表示：表示：DP两种表示方式两种表示方式一、绪论一、绪论 高分子的基本概念高分子的基本概念 定义、单体、结构单元、重复单元、单体单元、聚合度定义、单体、结构单元、重复单元、单体单元、聚合度 高分子的结构原理高分子的结构原理 分子量及分子量分布、化学结构（分子量及分子量分布、化学结构（1 1次结构）、构象（次结构）、构象（2 2次结构）、凝次结构）、凝 聚态结构（聚态结构（3 3次结构）、高次结构、高次混合结构次结构）、高次结构、高次混合结构 高分子的分类高
12、分子的分类 按来源、按用途、按主链结构按来源、按用途、按主链结构 高分子的命名高分子的命名 根据来源或制法命名、根据聚合物的结构特征命名、根据商品名命名、根据来源或制法命名、根据聚合物的结构特征命名、根据商品名命名、IUPAC 的系统命名的系统命名 高分子的合成方法高分子的合成方法 按单体和聚合物结构变化分类：加聚反应、缩聚反应按单体和聚合物结构变化分类：加聚反应、缩聚反应 按聚合反应机理和动力学分类：按聚合反应机理和动力学分类：连锁聚合、逐步聚合连锁聚合、逐步聚合2.2.高分子的基本概念高分子的基本概念 一、绪论一、绪论由许多长度不尽相同的长链聚合物堆积由许多长度不尽相同的长链聚合物堆积由许
13、多长度不尽相同的长链聚合物堆积由许多长度不尽相同的长链聚合物堆积而成的高分子具有显著的而成的高分子具有显著的而成的高分子具有显著的而成的高分子具有显著的多层次结构多层次结构多层次结构多层次结构 构象构象 分子量分子量(高分子链的长短高分子链的长短)及其分布及其分布 1 重复结构单元重复结构单元 聚合物作为结构材料使用，因此必须具有优良的机械性能聚合物作为结构材料使用，因此必须具有优良的机械性能许多优良性能都与许多优良性能都与分子量分子量有关有关A A点：点：聚合物开始具有机械强度时的最低分聚合物开始具有机械强度时的最低分子量（低于此值时聚合物完全子量（低于此值时聚合物完全 没有强度）没有强度）
14、B B点：点：临界分子量临界分子量C C点：点：强度的饱和分子量强度的饱和分子量超过超过A A点点后强度急剧上升，达到临界点后强度急剧上升，达到临界点B B后后，强度上升得缓慢。强度上升得缓慢。一般，将机械物料性能和成型加工性一般，将机械物料性能和成型加工性能综合考虑，能综合考虑，确定合成高分子的分子确定合成高分子的分子量量3.3.高分子的高分子的结构原理结构原理（1 1）高分子链的长短）高分子链的长短 -聚合物的分子量及分子量分布聚合物的分子量及分子量分布低分子物低分子物 齐聚物齐聚物（OligomerOligomer）高聚物高聚物 （PolymerPolymer）超高分子量聚合物超高分子量
15、聚合物 （UHMWPUHMWP）由于不同聚合物的化学结构不同，所以不同聚合物所示的由于不同聚合物的化学结构不同，所以不同聚合物所示的A A、B B、C C三点的分子量也不同三点的分子量也不同常见聚合物分子量的范围（万）常见聚合物分子量的范围（万）3.3.高分子的高分子的结构原理结构原理（1 1）高分子链的长短）高分子链的长短 -聚合物的分子量及分子量分布聚合物的分子量及分子量分布分子量分布曲线分子量分布曲线 常常用用凝凝胶胶渗渗透透色色谱谱（Gel Permeation Chromatography,GPC）法：）法：1）将聚合物样品分成不同分子量的组分。）将聚合物样品分成不同分子量的组分。G
16、PC 柱子（柱子（GPC column）2）测定其所占的相对百分重量。）测定其所占的相对百分重量。检测器（检测器（Detector）3）以各组分的重量分率对其分子量作图。）以各组分的重量分率对其分子量作图。时间时间得到得到 重量基分子量分布曲线重量基分子量分布曲线3.3.高分子的高分子的结构原理结构原理（1 1）高分子链的长短）高分子链的长短 -聚合物的分子量及分子量分布聚合物的分子量及分子量分布高分子量高分子量低分子量低分子量 高高分分子子的的微微结结构构是是多多层层次次的的，由由结结构构单单元元及及其其键键接接方方式式引引起：包括起：包括元素组成元素组成（结构单元结构结构单元结构）；）；结构单元的结构单元的序列结构序列结构、结构单元在空间排布的、结构单元在空间排布的立体构型立体构型等等序列结构序列结构大大分分子子内内结结构构单单元元间间的的连连接接可可能能有有多多种种形形式式。乙乙烯烯基基聚聚合合物物主要按主要按头尾头尾连接，掺杂有少量连接，掺杂有少量头一头头一头或或尾一尾尾一尾序列序列 聚氯乙烯分子中的头头结构多达聚氯乙烯分子中的头头结构多达16（2 2）高分子的化学结构）高分子
