《高分子化学序论》PPT课件.ppt

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1、高分子化学高分子化学高分子化学高分子化学1高高分分子子化化学学课课程程是是材材料料化化学学、高高分分子子材材料料与与工工程程及及其其相相近近专专业业的的一一门门主主干干课课程程, ,是是在在学学生生具具备备了了必必要要的的有有机机化化学学、物物理理化化学学等等基基础础知知识识之之后后, ,必必修修的的专专业业基基础础课课, ,是是精精细细化化工工工工艺艺学学、表表面面活活性性剂剂的的功功能能、涂涂料料化学等后修专业课程的基础化学等后修专业课程的基础. .高高分分子子化化学学课课程程是是研研究究高高分分子子化化合合物物的的合合成成原原理理和和化化学学反反应应的的学学科科, ,它它的的任任务务是是

2、使使学学生生较较熟熟练练地地掌掌握握高高分分子子化化合合物物的的合合成成反反应应原原理理及及控控制制方方法法, ,掌掌握握高高分分子子的的基基本本概概念念和和化化学学反反应应特特征征, ,培培养养初初步步具具有有控控制制聚聚合合反应及选择聚合方法的能力反应及选择聚合方法的能力。课课 程程 介介 绍绍2高高 分分 子子 科科 学学聚合反应理论，新的合成方法聚合反应理论，新的合成方法及改性方法，高分子基团反应，及改性方法，高分子基团反应，高分子降解，交联与老化的研高分子降解，交联与老化的研究等。主要解决的是合成方法究等。主要解决的是合成方法与结构之间的关系，与结构之间的关系，研究高分子的结构与性研

3、究高分子的结构与性能的关系，为设计合成能的关系，为设计合成预定性能的聚合物提供预定性能的聚合物提供理论指导，是沟通合成理论指导，是沟通合成与应用的桥梁。与应用的桥梁。高高 分分 子子 化化 学学高高 分分 子子 物物 理理高高 分分 子子 加加 工工研究聚合物加工成型的研究聚合物加工成型的原理与工艺。原理与工艺。高分子科学研究的高分子科学研究的内容内容3合成合成结构结构性能性能应用应用高分子化学高分子化学高高分分子子物物理理成型加工成型加工高高分分子子设设计计高分子材料高分子材料科学与工程科学与工程 高分子科学主要研究内容高分子科学主要研究内容4课程内容课程内容 讲课讲课 习题习题课课 1、绪

4、论、绪论 4 2、逐步聚合反应、逐步聚合反应 8 3 自由基聚合反应自由基聚合反应 10 4、自由基共聚、自由基共聚 8 5、离子聚合、离子聚合 6 6、聚合物的化学反应聚合物的化学反应 4 高分子化学高分子化学授课计授课计划划5平时成绩 15 实验成绩 10考勤或实验没有得分不能参加考试考勤或实验没有得分不能参加考试期末考试 75 闭卷考试（讲授内容及作业为主）高分子化学高分子化学考核方法考核方法6教材教材 高分子化学教程高分子化学教程王王槐三、寇晓康槐三、寇晓康 科学出版社 第2版参考书参考书1 潘祖仁编潘祖仁编. .高分子化学高分子化学第三版，化学工业出版社第三版，化学工业出版社， 2林

5、尚安,陆耘,梁兆熙.高分子化学,科学出版社,1980 3潘祖仁,于在章.自由基聚合，化学工业出版社，19834张甾城,李佐邦.缩合聚合，化学工业出版社，1986 高分子化学高分子化学教材及参考书教材及参考书78q高分子化学发展简史q高分子的基本概念q高分子化合物的基本特征q高分子化合物的分类和命名q高分子结构式及聚合反应方程式q分子量及其分布q聚合反应类型第一章第一章 绪绪 论论9 第一章绪论第一章绪论一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史高分子的概念始于高分子的概念始于2020世纪世纪2020年代，但应用更早。年代，但应用更早。18391839年，美国人古德伊尔年，美国人古德伊尔

6、(Goodyear)Goodyear)发明发现天然橡胶发明发现天然橡胶与与 硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。性、可塑性的材料。 。18681868年，美国科学家的海厄特把硝化纤维、樟脑和乙醇的年，美国科学家的海厄特把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料“赛赛璐珞璐珞”(cellulose)(cellulose) 19071907美国人贝克兰美

7、国人贝克兰(Leo Baekeland)(Leo Baekeland)用苯酚与甲醛反应制用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料造出第一种完全人工合成的塑料-酚醛树酯。酚醛树酯。 19201920年，德国人年，德国人施陶丁施陶丁格格 (Staudinger)Staudinger)发表了发表了“论聚合论聚合”的论文，提了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲的论文，提了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。19531953年获诺贝尔化学奖。年获诺贝尔化学奖。1019351935年，年，卡诺日斯卡诺日斯 (CarothesCarothes发

8、明发明) )尼龙尼龙6666，19381938年工业化。年工业化。3030年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，PVCPVC（1927-1927-19371937）, , PMMAPMMA（1927-19311927-1931）, , PSPS（1934-19371934-1937）, , LDPELDPE（19391939）。自由基聚合发展和高分子溶液理论在）。自由基聚合发展和高分子溶液理论在3030年代年代建立，并成功测定了聚合物分子量。建立，并成功测定了聚合物分子量。FloryFlory为此于为此于19741974年获年获得诺贝尔奖。得诺贝尔奖。4040年代

9、，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重要的年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶丁苯橡胶（19401940）, , 丁基橡胶丁基橡胶（19401940）, , 有机氟材料有机氟材料（19431943）, ,涤纶树脂涤纶树脂（1940-19501940-1950）, , ABSABS（19471947）。）。一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史115050年代，年代，ZieglerZiegler和和NattaNatta发明配位聚合催化剂，制发明配位聚合催化剂，制得得高密度高密度PEPE和有规和有规PPPP, ,低级烯

10、烃得到利用低级烯烃得到利用.1963.1963年，年，ZieglerZiegler和和NattaNatta分享诺贝尔化学奖分享诺贝尔化学奖. .19561956年，美国人年，美国人兹瓦克兹瓦克 (SzwarcSzwarc) )发明发明活性阴离子活性阴离子聚合聚合，开创了高分子结构设计的先河。，开创了高分子结构设计的先河。5050年后期至年后期至6060年代，大量高分子工程材料问世。年代，大量高分子工程材料问世。聚聚甲醛甲醛（19561956）, ,聚碳酸酯聚碳酸酯（19571957）, ,聚砜聚砜（19651965）聚聚苯醚（苯醚（19641964）, ,聚酰亚胺聚酰亚胺（19621962）.

11、 .一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史12 6060年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。特种高分子：特种高分子：高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。高频绝缘、半导体等。功能高分子：功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜分离材料（离子交换树脂、分离膜等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。为表彰在导电高分子的发展方面所作子液晶等。为表彰在导电高

12、分子的发展方面所作的贡献，的贡献， 20002000年年, ,日本科学家白川英树，美国科日本科学家白川英树，美国科学家黑格（学家黑格（A.J. A.J. HeegerHeeger）和麦克迪尔米德（）和麦克迪尔米德（A.G. A.G. MacDiarmidMacDiarmid）分享诺贝尔化学奖）分享诺贝尔化学奖。生物高分子：蛋白质生物高分子：蛋白质一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史138080年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不断出现和发展。断出现和发展。新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、

13、活性自由基聚合、等离子聚合等等；合、活性自由基聚合、等离子聚合等等；新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含富勒烯聚合物、含富勒烯(C60)(C60)聚合物等等。聚合物等等。人类活动是高分子科学发展的动力。人类活动是高分子科学发展的动力。一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史14一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史发展史发展史 萌芽期萌芽期 初创期初创期 繁荣期繁荣期 发展期发展期十九世纪中叶十九世纪中叶 1900 1930 1970 21世纪

14、世纪 萌芽期萌芽期 初创期初创期 繁荣期繁荣期 发展期发展期15天天 然然 高高 分分 子子的的 直直 接接 利利 用用天天 然然 高高 分分 子子的的 化化 学学 改改 性性天然橡胶的硫化天然橡胶的硫化, , 硝化纤维的合成等硝化纤维的合成等淀粉、蛋白质、棉麻丝、竹、木等淀粉、蛋白质、棉麻丝、竹、木等缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等高高 分分 子子 合合 成成高高 分分 子子 时时 代代配位化学理论，聚烯烃等，精细高分子，新材料配位化学理论，聚烯烃等，精细高分子，新材料一、高一、高 分分 子子 科科 学学 简简 史史16二、二、 高分子的基本概念高分子的基

15、本概念高分子高分子也叫也叫高分子化合高分子化合物物，指那些，指那些由众多原子由众多原子或原子团主或原子团主要以共价键要以共价键结合而成的结合而成的相对分子质相对分子质量在一万以量在一万以上的化合物上的化合物 高分子化合物、大分子化合物、高分高分子化合物、大分子化合物、高分高分子化合物、大分子化合物、高分高分子化合物、大分子化合物、高分 子、大分子、高聚物、聚合物子、大分子、高聚物、聚合物子、大分子、高聚物、聚合物子、大分子、高聚物、聚合物 这些术语一般可以通用这些术语一般可以通用这些术语一般可以通用这些术语一般可以通用高分子的界定：高分子的界定：（1 1）众多原子或原子团）众多原子或原子团）众

16、多原子或原子团）众多原子或原子团（2 2）主要以共价键）主要以共价键）主要以共价键）主要以共价键（3 3）相对分子质量大于）相对分子质量大于）相对分子质量大于）相对分子质量大于1000010000 高分子（高分子（高分子（高分子（Macromolecules, High Polymer, Polymer）17单体单体(monomer)(monomer)：合成聚合物的低分子的原料合成聚合物的低分子的原料 。 尼龙尼龙-66-66的单体：的单体： 己二酸：己二酸：HOOC(CHHOOC(CH2 2) )4 4COOHCOOH 己二胺：己二胺：NHNH2 2(CH(CH2 2) )6 6NHNH2

17、2 重复单元重复单元：大分子链上重复出现的、最小基本单元大分子链上重复出现的、最小基本单元 。 聚氯乙烯的重复单元：聚氯乙烯的重复单元： 尼龙尼龙-66的重复单元：的重复单元： 聚氯乙烯的单体：聚氯乙烯的单体：18结构单元结构单元：单体在大分子链中形成的单元：单体在大分子链中形成的单元。 聚氯乙烯的结构单元：聚氯乙烯的结构单元：尼龙尼龙6666的结构单元：的结构单元：单体单元单体单元：与单体相比，除电子结构改变外，与单体相比，除电子结构改变外，原子种类及个数完全相同的结构单元。原子种类及个数完全相同的结构单元。 尼龙尼龙66无单体单元：无单体单元：19尼龙尼龙6666：结构单元结构单元重复单元

18、，无单体单元重复单元，无单体单元聚氯乙烯：聚氯乙烯：重复单元重复单元= =结构单元结构单元= =单体单元单体单元结构单元结构单元20聚合度：聚合度： 聚合度是衡量高分子大小的一个指标，代表每一个聚合度是衡量高分子大小的一个指标，代表每一个聚合度是衡量高分子大小的一个指标，代表每一个聚合度是衡量高分子大小的一个指标，代表每一个大分子链所含重复结构单元数目的平均值。大分子链所含重复结构单元数目的平均值。大分子链所含重复结构单元数目的平均值。大分子链所含重复结构单元数目的平均值。有两种有两种有两种有两种表示法：表示法：表示法：表示法： （1 1 1 1）以大分子链中的）以大分子链中的）以大分子链中的

19、）以大分子链中的结构单元结构单元结构单元结构单元数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作（2 2 2 2）以大分子链中的）以大分子链中的）以大分子链中的）以大分子链中的重复单元重复单元重复单元重复单元数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作数目表示，记作聚氯乙稀：聚氯乙稀：尼龙尼龙-66-66：21聚合物的相对分子质量：聚合物的相对分子质量：重复单元的相对分子质量重复单元的相对分子质量重复单元数重复单元数结构单元分子量结构单元分子量结构单元数结构单元数M1：重复单元数的分子量；：重复单元数的分子量； M0：结构单元数的分子量；：结构单元数的分子量； ：重复单元数；：重复单元数

20、； ： 结构单元数。结构单元数。22 三、三、高分子化合物的基本特征高分子化合物的基本特征1.1.相对分子质量很大，而且具有多分散性相对分子质量很大，而且具有多分散性- - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 - - - - - - - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 - - - - - 低分子低分子低分子低分子 过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物） 高聚物高聚物高聚物高聚物相对分子质量相对分子质量相对分子质量相对分子质量重重重重量量量量分分分分率率率率 多分散性：多分散

21、性：多分散性：多分散性： 一般高分一般高分一般高分一般高分子化合实际上是由化学子化合实际上是由化学子化合实际上是由化学子化合实际上是由化学组成相同、分子量不等组成相同、分子量不等组成相同、分子量不等组成相同、分子量不等的同系聚合物的混合物的同系聚合物的混合物的同系聚合物的混合物的同系聚合物的混合物所组成所组成所组成所组成23（1 1）高分子的链结构）高分子的链结构oo 高分子链的几何形状大致有三种：高分子链的几何形状大致有三种：高分子链的几何形状大致有三种：高分子链的几何形状大致有三种： 线形线形线形线形、 支链形支链形支链形支链形、 体形体形体形体形 2. 2. 高分子的形态多样、结构复杂高

22、分子的形态多样、结构复杂 线形高分子线形高分子线形高分子线形高分子 适当溶剂可溶解，加热可以熔融，即适当溶剂可溶解，加热可以熔融，即可溶可熔可溶可熔可溶可熔可溶可熔 支链高分子支链高分子支链高分子支链高分子 可溶解在适当溶剂中可溶解在适当溶剂中, , 加热可以熔融，即加热可以熔融，即可溶可熔可溶可熔可溶可熔可溶可熔 体形高分子体形高分子体形高分子体形高分子 既不溶解既不溶解, , 又不熔融，即又不熔融，即不溶也不熔不溶也不熔不溶也不熔不溶也不熔24序列结构序列结构序列结构序列结构 具有取代基的乙烯基单体可能存在具有取代基的乙烯基单体可能存在头尾头尾或或头头头头或或尾尾尾尾连接连接p 高分子的分

23、子链的微结构复杂高分子的分子链的微结构复杂在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接在高分子链中，结构单元的化学组成相同时，连接方式和空间排列也会不同方式和空间排列也会不同方式和空间排列也会不同方式和空间排列也会不同头头- -尾结构尾结构头头- -头、尾头、尾- -尾结构尾结构有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾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聚氯乙烯

24、分子中的头头结构多达聚氯乙烯分子中的头头结构多达161625 立体异构立体异构立体异构立体异构 当高分子链当高分子链当高分子链当高分子链中含有不对称碳中含有不对称碳中含有不对称碳中含有不对称碳原子时，则会形原子时，则会形原子时，则会形原子时，则会形成立体异构体成立体异构体成立体异构体成立体异构体 全同立构全同立构全同立构全同立构IsotacticIsotactic间同立构间同立构间同立构间同立构SyndiotacticSyndiotactic高分子链的立构规整性高分子链的立构规整性无规立构无规立构无规立构无规立构AtacticAtactic连有四个不相同的原连有四个不相同的原连有四个不相同的原

25、连有四个不相同的原子或基团的碳原子称子或基团的碳原子称子或基团的碳原子称子或基团的碳原子称为不对称碳原子为不对称碳原子为不对称碳原子为不对称碳原子 高分子链上高分子链上高分子链上高分子链上有取代基的碳原有取代基的碳原有取代基的碳原有取代基的碳原子可以看成是不子可以看成是不子可以看成是不子可以看成是不对称碳原子对称碳原子对称碳原子对称碳原子 将锯齿形碳将锯齿形碳将锯齿形碳将锯齿形碳链排在一个平面链排在一个平面链排在一个平面链排在一个平面上，取代基在空上，取代基在空上，取代基在空上，取代基在空间有不同的排列间有不同的排列间有不同的排列间有不同的排列方式方式方式方式26几何构型几何构型顺式（天然橡胶

26、）顺式（天然橡胶）反式（合成）反式（合成）顺反异构顺反异构顺反异构顺反异构 大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体，分子链中大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体，分子链中大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体，分子链中大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体，分子链中的结构差异，对聚合物的性能影响很大，顺式聚丁二烯是性的结构差异，对聚合物的性能影响很大，顺式聚丁二烯是性的结构差异，对聚合物的性能影响很大，顺式聚丁二烯是性的结构差异，对聚合物的性能影响很大，顺式聚丁二烯是性能很好的橡胶，反式聚丁二烯则是塑料。能很好的橡胶，反式聚丁二烯则是塑料。能很好的橡胶，反式聚丁二烯则是塑料。能很好的

27、橡胶，反式聚丁二烯则是塑料。27（2 2）高分子的聚集态）高分子的聚集态结构结构 高分子聚集态结构，即高分子链与链之间高分子聚集态结构，即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。高聚物材料整体的内部的排列和堆砌结构。高聚物材料整体的内部分为：分为：oo非晶态结构非晶态结构 高聚物可以是完全的非晶态高聚物可以是完全的非晶态 非晶态高聚物的分子链处于无规线团状态非晶态高聚物的分子链处于无规线团状态 这种缠结、混杂的状态存在着一定程度的有序这种缠结、混杂的状态存在着一定程度的有序 非晶态高分子没有熔点，非晶态高分子没有熔点，在比容在比容- -温度曲线上有温度曲线上有一转折点，此点对应的温度称为一转折点，此

28、点对应的温度称为玻璃化转变温度玻璃化转变温度，用用TgTg表示表示28形 变Tf温 度玻璃态高弹态Tg粘流态非晶态高聚物的温度形变曲线非晶态高聚物的温度形变曲线非晶态高聚物的温度形变曲线非晶态高聚物的温度形变曲线玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态玻璃化转变温度，Tg粘流温度，TfT Tg g 是非晶态高聚物的主要热是非晶态高聚物的主要热是非晶态高聚物的主要热是非晶态高聚物的主要热转变温度转变温度转变温度转变温度 比 容 温 度非晶态高聚物的温度比容曲线非晶态高聚物的温度比容曲线非晶态高聚物的温度比容曲线非晶态高聚物的温度比容曲线Tg玻璃态玻璃态高弹态高弹态塑料塑料使用使用温度温度范围范围橡胶

29、使用温度范围橡胶使用温度范围加工温加工温度范围度范围29oo晶态结构晶态结构晶态结构晶态结构 高聚物可以高度结晶，但不能达到高聚物可以高度结晶，但不能达到100100，即，即结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存的状结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存的状态态 结晶熔融温度结晶熔融温度T Tmm，是结晶高聚物的主要热转是结晶高聚物的主要热转变温度变温度o液晶态结构液晶态结构o取向态结构取向态结构（3 3）化学组成比较简单、分子结构有规律）化学组成比较简单、分子结构有规律 主要由C、H、O、N、S等元素构成30（1 1） 按成品的性能与用途分按成品的性能与用途分1 1. . 聚合物的分类聚合物的分

30、类l 橡胶橡胶(rubber)： 定义定义：具有可逆形变的高弹性聚合物材料具有可逆形变的高弹性聚合物材料 特点：特点：高弹性；易形变且可逆；分子量大（几十万）。高弹性；易形变且可逆；分子量大（几十万）。三大合成材料：三大合成材料：橡胶、纤维、塑料橡胶、纤维、塑料四、四、高分子化合物的命名和分类高分子化合物的命名和分类 橡胶、纤维、塑料、涂料、胶粘橡胶、纤维、塑料、涂料、胶粘剂和功能高分子六大类。剂和功能高分子六大类。31 特点特点：弹性模量大；形变小；强度高；分子量小（一般为几万）。弹性模量大；形变小；强度高；分子量小（一般为几万）。 分类分类：l 纤维纤维(fiber)天然纤维（棉、毛、丝、

31、麻等）天然纤维（棉、毛、丝、麻等）化学纤维化学纤维人造纤维人造纤维合成纤维合成纤维人造纤维人造纤维(rayon) ：将天然高分子经化学处理再加工纺制将天然高分子经化学处理再加工纺制 如粘胶纤维如粘胶纤维(viscose fiber)、醋酸纤维、醋酸纤维(cellulose acetate)。合成纤维合成纤维(synthetic fiber)：聚合物经加工纺制而成的纤维。聚合物经加工纺制而成的纤维。 如涤纶如涤纶(terylene)、锦纶、锦纶(nylon)、腈纶、腈纶(acrylon)、维尼纶、维尼纶 (vinylon)等。等。人造纤维：人造纤维：用某些天然高分子化合物或其衍生物做原料，用某些

32、天然高分子化合物或其衍生物做原料，经溶解后制成纺织溶液，然后纺制成纤维，竹子、木材、经溶解后制成纺织溶液，然后纺制成纤维，竹子、木材、甘蔗渣、棉子绒等都是制造人造纤维的原料。根据人造纤甘蔗渣、棉子绒等都是制造人造纤维的原料。根据人造纤维的形状和用途，分为人造丝、人造棉和人造毛三种。重维的形状和用途，分为人造丝、人造棉和人造毛三种。重要品种有粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维等要品种有粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维等 32l 塑料塑料(plastics) ： 塑性：受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时的状态的行为。塑性：受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时的状态的行为。 定义

33、定义：具有塑性行为的材料具有塑性行为的材料 特点：特点：弹性模量介于橡胶和纤维之间；形变量中等。弹性模量介于橡胶和纤维之间；形变量中等。 分类：分类：热塑性塑料热塑性塑料(thermoplastics)热固性塑料热固性塑料(thermoset)线形线形(linear)或支链形或支链形(branched) ，可熔可溶。，可熔可溶。如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯(polypropylene)等，等，强度大、具有金属某些特点的聚合物，可作为机强度大、具有金属某些特点的聚合物，可作为机械的零部件。如聚苯醚、聚碳酸酯、械的零部件。如聚苯醚、聚碳酸酯、ABS等。等。根根据据受受热

34、热行行为为分分交联结构，不溶不熔。交联结构，不溶不熔。如酚醛树脂如酚醛树脂(bakelite)、环氧树脂、环氧树脂(epoxide resin)、脲醛树脂脲醛树脂(urea formaldehyde resin)等。等。按按使使用用性性能能分分为为通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料聚乙烯、聚丙烯。聚乙烯、聚丙烯。33l 塑料、橡胶、纤维的区分塑料、橡胶、纤维的区分： 分子量大小、形变能力等的不同，但并无严格界限。分子量大小、形变能力等的不同，但并无严格界限。聚氯乙烯聚氯乙烯：既是典型的塑料，又可纺丝制成纤维：既是典型的塑料，又可纺丝制成纤维（氯（氯纶）纶） 。聚丙烯聚丙烯：是常见的塑料制品，也可

35、制成丙纶纤维。：是常见的塑料制品，也可制成丙纶纤维。聚酰胺聚酰胺(polyamide)：既可作工程塑料使用，又可作合：既可作工程塑料使用，又可作合成纤维使用成纤维使用34（2 2） 按主链结构分按主链结构分n 碳链高分子：碳链高分子：大分子主链由碳原子组成。绝大多数烯类和二烯烃类聚合物，大分子主链由碳原子组成。绝大多数烯类和二烯烃类聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等n 杂链高分子：杂链高分子：主链上除主链上除C外还有外还有O、N、S等杂原子。如：聚酯、聚醚、聚等杂原子。如：聚酯、聚醚、聚氨酯、聚酰胺等。氨酯、聚酰胺等。n元素有机高分子：元素有机高分子：主链上无碳原

36、子，主要由硅、铝、氧、氮、硫等元素组成，主链上无碳原子，主要由硅、铝、氧、氮、硫等元素组成，但侧基由有机基团组成，如烷基、芳基等。如：有机硅橡胶。但侧基由有机基团组成，如烷基、芳基等。如：有机硅橡胶。35（3）其他分类方法）其他分类方法按合成高分子化合物的聚合反应类型按合成高分子化合物的聚合反应类型 缩聚物和加聚物缩聚物和加聚物按高分子化合物的化学结构按高分子化合物的化学结构 聚烯烃、聚酯、聚醚、聚氨酯、聚酰胺等聚烯烃、聚酯、聚醚、聚氨酯、聚酰胺等。按聚合物分子量高低按聚合物分子量高低 高聚物、低聚物、齐聚物、超高分子聚合物高聚物、低聚物、齐聚物、超高分子聚合物按来源分：按来源分：天然和合成天

37、然和合成36（1 1） 习惯命名法习惯命名法n 参照单体名称来命名参照单体名称来命名均聚物：聚均聚物：聚+单体名或单体名或 单体名单体名+树脂、橡胶、纶树脂、橡胶、纶 2 2. . 高分子化合物的命名高分子化合物的命名聚苯乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯醇聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)37共聚物共聚物 单体简名单体简名 + + “树脂树脂” “橡胶橡胶”“共聚物共聚物”作词作词尾尾合成橡胶：合成橡胶： 丁二烯丁二烯 + 苯乙烯苯乙烯丁苯橡胶丁苯橡胶 乙烯乙烯 + 丙烯丙烯 乙丙橡胶乙丙橡胶合成树脂：合成树脂： 苯酚苯酚+甲醛甲醛 酚醛树脂酚醛树脂 尿素尿素+甲醛甲醛脲醛树脂脲

38、醛树脂共聚物：共聚物： 如苯乙烯甲基丙烯酸共聚物如苯乙烯甲基丙烯酸共聚物 乙烯乙烯 + + 丙烯丙烯乙烯丙烯共聚物乙烯丙烯共聚物38 单体简名单体简名 + “树脂树脂” “橡胶橡胶”“共聚物共聚物”作词尾作词尾 但这种命名方法但这种命名方法不适用于混缩聚物和共不适用于混缩聚物和共缩聚物，如：缩聚物，如：己二酸己二酸+己二胺己二胺 聚己二聚己二酰酰己二胺己二胺不能叫己二酸己二胺共聚物不能叫己二酸己二胺共聚物 39n 参照聚合物的化学结构特征命名参照聚合物的化学结构特征命名 含酰胺键含酰胺键CONH ： 聚酰胺聚酰胺 (polyamide) 含酯键含酯键COO： 聚酯聚酯(polyester) 含

39、醚键含醚键O： 聚醚聚醚(polyether) 含砜键含砜键-SO2- ： 聚砜聚砜(polysulfone)如：如：己二酸己二酸+己二胺己二胺 聚己二聚己二酰酰己二胺己二胺40（2） 商品命名法商品命名法含酰胺键含酰胺键CONH的聚酰胺类，统称的聚酰胺类，统称尼龙尼龙。尼龙尼龙-66 己二胺己二胺(hexanediamine)和己二酸和己二酸(adipic acid)合成的合成的产物，学名聚己二酰己二胺。产物，学名聚己二酰己二胺。尼龙尼龙-610己二胺己二胺(hexanediamine)和癸二酸和癸二酸(sebacic acid) 合成合成的产物，学名聚癸二酰己二胺。的产物，学名聚癸二酰己二

40、胺。尼龙尼龙-6是己内酰胺是己内酰胺(caprolactam)或或-氨基已酸的产氨基已酸的产 物，学名：聚己内酰胺。物，学名：聚己内酰胺。注意：注意：尼龙尼龙-66：表示原料中胺和酸的碳原：表示原料中胺和酸的碳原子数，胺在前酸在后。子数，胺在前酸在后。41锦纶锦纶尼龙尼龙-6涤纶涤纶聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）维尼纶维尼纶聚乙烯醇缩甲醛聚乙烯醇缩甲醛腈纶腈纶聚丙烯腈聚丙烯腈氯纶氯纶聚氯乙烯聚氯乙烯丙纶丙纶聚丙烯聚丙烯我国常用我国常用“纶纶”字作为合成纤维商品名的后缀。字作为合成纤维商品名的后缀。42其他：单体英文名字第一个字母组合简称其他：单体英文名字第一个字母组合

41、简称ABS：丙烯腈丙烯腈(Acrylonitrile)- -丁二烯丁二烯(Butadiene)- -苯乙烯苯乙烯(Styrene)共聚物共聚物SBR：丁苯橡胶丁苯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber)EPR：乙丙橡胶乙丙橡胶(Ethylene-Propylene Rubber)EVA：乙烯乙烯(Ethylene)- -醋酸乙烯醋酸乙烯(Vinyl Acetate)的共聚物的共聚物43（3 3）IUPACIUPAC命名命名（不要求）（不要求）命名程序：命名程序：第一步：第一步：第一步：第一步： 确定重复单元结构确定重复单元结构确定重复单元结构确定重复单元结构第二步：第二步：第二

42、步：第二步：排出次级单元排出次级单元排出次级单元排出次级单元的次序，两个原则的次序，两个原则的次序，两个原则的次序，两个原则: : : :l l先写侧基最少的元素先写侧基最少的元素先写侧基最少的元素先写侧基最少的元素l l继写有取代基的亚甲基继写有取代基的亚甲基继写有取代基的亚甲基继写有取代基的亚甲基，最后是亚甲基，最后是亚甲基，最后是亚甲基，最后是亚甲基第三步：第三步：第三步：第三步：给重复单元命名，在前面加给重复单元命名，在前面加给重复单元命名，在前面加给重复单元命名，在前面加“ 聚聚聚聚”字字字字 注意注意：给重复单元命名时按小分子有机给重复单元命名时按小分子有机 化合物的化合物的IUP

43、ACIUPAC命名规则命名。命名规则命名。 聚聚 (1苯基乙烯苯基乙烯 )Poly(1-phenylethylene)44 聚聚1 1氯代乙烯氯代乙烯 聚聚(亚胺基六次甲基亚胺基己二酰）亚胺基六次甲基亚胺基己二酰）聚聚( (氧羰基氧氧羰基氧-1,4-1,4-苯撑苯撑异丙叉异丙叉-1,4-1,4-苯撑苯撑) )45五、大分子结构式及聚合反应方程式五、大分子结构式及聚合反应方程式聚合物结构式的书写聚合物结构式的书写1、确定重复单元，用、确定重复单元，用n表示重复单元的数目表示重复单元的数目462、重复单元的分取必须遵守、重复单元的分取必须遵守有机化学反应规则则有机化学反应规则则6氨基己酸合成尼龙氨

44、基己酸合成尼龙6不能写成：不能写成：47聚酰胺：二元酸聚酰胺：二元酸+二元胺二元胺 HO-,-H 3、对于缩聚物，正确写出端基、对于缩聚物，正确写出端基聚酯：二元酸聚酯：二元酸+二元醇二元醇 HO-,-H 4、符合元素价态、符合元素价态481 正确写出单体的结构式正确写出单体的结构式2正确书写聚合物的结构式正确书写聚合物的结构式3 注意配平注意配平n聚合物方程式的书写聚合物方程式的书写49聚合物最基本特征聚合物最基本特征相对分子质量大相对分子质量大聚合物作为材料许多优良性能都与分子量有关聚合物作为材料许多优良性能都与分子量有关如：抗张强度、冲击强度、断裂伸长率、可逆弹性如：抗张强度、冲击强度、

45、断裂伸长率、可逆弹性1 1. . 相对分子质量相对分子质量六、六、相对分子质量及其分布相对分子质量及其分布相对分子质量多大才算是高分子？相对分子质量多大才算是高分子？相对分子质量多大才算是高分子？相对分子质量多大才算是高分子？- - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 - - - - - - - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 - - - - - 低分子低分子低分子低分子 过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物） 高聚物高聚物高聚物高聚物一般高分子的相对分子质量在一般高分子的

46、相对分子质量在一般高分子的相对分子质量在一般高分子的相对分子质量在 101010104 4 4 4 101010106 6 6 6 范围范围范围范围超高分子量的聚合物的分子量高达超高分子量的聚合物的分子量高达超高分子量的聚合物的分子量高达超高分子量的聚合物的分子量高达101010106 6 6 6 以上以上以上以上50A A 点是初具强度的最低聚合度，点是初具强度的最低聚合度，点是初具强度的最低聚合度，点是初具强度的最低聚合度，A A A A点以上强点以上强点以上强点以上强度随分子链迅速增加度随分子链迅速增加度随分子链迅速增加度随分子链迅速增加B B B B 点是临界点，强度的增加速度逐渐减慢

47、点是临界点，强度的增加速度逐渐减慢点是临界点，强度的增加速度逐渐减慢点是临界点，强度的增加速度逐渐减慢C C C C 点以后强度不再明显增加点以后强度不再明显增加点以后强度不再明显增加点以后强度不再明显增加。分子量过大分子量过大分子量过大分子量过大, , 聚合物熔体粘度过高聚合物熔体粘度过高聚合物熔体粘度过高聚合物熔体粘度过高, , 难以成型加难以成型加难以成型加难以成型加工工工工达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过高的分子量高的分子量高的分子量高的分子量高分子的

48、加工性能与分子量有关(了解)高分子的强度与分子量密切相关(了解)但是不同高分子初具强度的聚合度和临但是不同高分子初具强度的聚合度和临但是不同高分子初具强度的聚合度和临但是不同高分子初具强度的聚合度和临 界点的聚合度不同。界点的聚合度不同。界点的聚合度不同。界点的聚合度不同。51塑料塑料塑料塑料 分子量分子量分子量分子量 纤维纤维纤维纤维 分子量分子量分子量分子量 橡胶橡胶橡胶橡胶 分子量分子量分子量分子量聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯 6 630 30 涤纶涤纶涤纶涤纶 1.81.82.3 2.3 天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶 20204040聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯 5 515 15

49、尼龙尼龙尼龙尼龙-66 1.2-66 1.21.8 1.8 丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶 15152020聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯 101030 30 维呢纶维呢纶维呢纶维呢纶 6 67.5 7.5 顺丁烯胶顺丁烯胶顺丁烯胶顺丁烯胶 25253030常用的聚合物的分子量（万常用的聚合物的分子量（万） (了解)52 低分子化合物低分子化合物固定分子量固定分子量水：水：18，甲烷，甲烷(methane)：16，甘油，甘油(glycerin)：92 高分子化合物（聚合物）高分子化合物（聚合物）在聚合过程中，在聚合过程中，由于反应几率的不同，即使是由于反应几率的不同，即使是 “很纯很纯”的

50、聚合的聚合物，也是由分子量不等的同系物组成。物，也是由分子量不等的同系物组成。因此：因此：相对分子质量的表示方法相对分子质量的表示方法高分子化合物的相对分子质量只是这些同系物高分子化合物的相对分子质量只是这些同系物高分子化合物的相对分子质量只是这些同系物高分子化合物的相对分子质量只是这些同系物相对分子质量的统计平均值相对分子质量的统计平均值相对分子质量的统计平均值相对分子质量的统计平均值 规定用规定用规定用规定用 表示表示表示表示53（1 1）数均相对分子质量）数均相对分子质量 根据统计方法不同，平均分子量表示方法可分根据统计方法不同，平均分子量表示方法可分为：为：数均相对分子质量、重均相对分

51、子质量、黏数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量、均相对分子质量、Z Z均相对分子质量均相对分子质量按照大分子物质量的平均的相对分子质量，在数值上按照大分子物质量的平均的相对分子质量，在数值上等于所有级分的相对分子质量与其摩尔分数的乘积之和。等于所有级分的相对分子质量与其摩尔分数的乘积之和。W Wi i第第i i份份“级分级分”的质量的质量N Ni i第第i i份份“级分级分”的物质的量的物质的量：M Mi i第第i i份份“级分级分”的数均相对分子质量的数均相对分子质量 第第i i份份“级分级分”的物质量的分数的物质量的分数高分子样品中所有分子的总重量除以其分子高分子样品中所有

52、分子的总重量除以其分子高分子样品中所有分子的总重量除以其分子高分子样品中所有分子的总重量除以其分子( (摩尔摩尔摩尔摩尔) )总数总数总数总数54 数均分子量的物理意义：数均分子量的物理意义：试样总质量按分子总数来平均。试样总质量按分子总数来平均。 测定方法测定方法( (了解了解) )：利用物化中的依数性利用物化中的依数性(colligative property)（与分子数（与分子数有关的性质）所测得的分子量均为数均分子量。如：有关的性质）所测得的分子量均为数均分子量。如： 端基分析端基分析(end group analysis)、 沸点升高沸点升高(boiling point elevat

53、ion) 、 冰点下降冰点下降(lowering of freezeing point)、 蒸气压蒸气压(vapor pressure)、 渗透压渗透压(osmotic pressure)等。等。 低分子部份对数均分子量有较大的贡献。低分子部份对数均分子量有较大的贡献。55（2 2）重均分子量）重均分子量按照大分子相对分子质量或质量分数平均的相按照大分子相对分子质量或质量分数平均的相对分子质量。其数值上等于所有级分的相对分子质对分子质量。其数值上等于所有级分的相对分子质量与其质量分数的乘积之和。量与其质量分数的乘积之和。定义为第定义为第i i份份“级级分分”的质量分数的质量分数56 重均分子量

54、的物理意义重均分子量的物理意义由各级分重量来平均的分子量由各级分重量来平均的分子量 测定方法测定方法： ( (了解了解) )凡是利用与分子重量有关的性质测得的分子量是重均分子量，如凡是利用与分子重量有关的性质测得的分子量是重均分子量，如光散射法光散射法(light scattering method)等。等。 高分子部份对重均分子量有较大的贡献。高分子部份对重均分子量有较大的贡献。57：高分子稀溶液特性粘度：高分子稀溶液特性粘度(inherent viscosity)，分子，分子量关系式中的指数，一般在量关系式中的指数，一般在0.50.9之间。之间。（3 3）粘均分子量）粘均分子量(了解了解)

55、用粘度法用粘度法(viscosimetry) 测定，用得最普遍。测定，用得最普遍。 一般性的聚合物一般性的聚合物：K, 是与聚合物、溶剂有关的常数是与聚合物、溶剂有关的常数58 单分散性聚合物：单分散性聚合物：DI=1； 缩聚物（如聚酯、聚酰胺等）：缩聚物（如聚酯、聚酰胺等）：DI值较小；值较小； 加聚物（如聚丙烯腈、聚氯乙烯等）：加聚物（如聚丙烯腈、聚氯乙烯等）：DI值较大；值较大； 阴离子聚合的聚苯乙烯：阴离子聚合的聚苯乙烯：DI值为值为1.021.20，可作标样。可作标样。 常见聚合物常见聚合物DI值：值：250（1 1） 分布指数分布指数( )( )，简称，简称DIDI：2 2. .

56、相对分子质量分布相对分子质量分布 MwMw / / MnMn 分子量分布情况分子量分布情况 1 1 均一分布均一分布 接近接近 1 (1.5 21 (1.5 2） 分布较窄分布较窄 远离远离 1 (20 50) 1 (20 50) 分布较宽分布较宽 59（2）分级曲线）分级曲线（3）分布函数）分布函数 将高分子样品分成不同分子将高分子样品分成不同分子量的级分，这一实验操作称量的级分，这一实验操作称为为分级，分级，以被分离的各级分以被分离的各级分的重量分率对其相对分子质的重量分率对其相对分子质量作图，得到量作图，得到分子量重量分分子量重量分率分级曲线率分级曲线摩尔分布函数摩尔分布函数质量分布函数

57、质量分布函数60单体单体聚合物聚合物聚合反应聚合反应六、六、聚合反应的分类聚合反应的分类1、聚合过程中有无小分子生成进行分类、聚合过程中有无小分子生成进行分类 （加聚反应（加聚反应 和和 缩聚反应缩聚反应 ） 无副产物无副产物加聚物：加聚物：结构单元与单体组成相同；分子量是单体分子量的整数倍结构单元与单体组成相同；分子量是单体分子量的整数倍u加聚反应加聚反应 烯类单体加成而聚合起来的反应烯类单体加成而聚合起来的反应 61u缩聚反应缩聚反应 官能团间反应，缩聚物有特征结构官能团；官能团间反应，缩聚物有特征结构官能团； 有低分子副产物；有低分子副产物； 缩聚物和单体分子量不成整数倍。缩聚物和单体分

58、子量不成整数倍。单体经多次缩合而聚合成大分子的反应单体经多次缩合而聚合成大分子的反应62加聚反应加聚反应缩聚反应缩聚反应烯类单体烯类单体双键双键(double bond)加加成成官能团官能团(functional group)之间之间的缩合的缩合形成以碳链为主的大分子，称形成以碳链为主的大分子，称加加聚物聚物形成的大多为杂链聚合物，称形成的大多为杂链聚合物，称缩缩聚物聚物分子量分子量是单体分子量的是单体分子量的整数倍整数倍分子量分子量不再是不再是单体分子量的单体分子量的整数整数倍倍加聚物结构单元组成与其单体相加聚物结构单元组成与其单体相同，电子结构有所改变同，电子结构有所改变有低分子产生有低分

59、子产生，缩聚物的结构单，缩聚物的结构单元比单体少若干原子元比单体少若干原子加聚与缩聚的区别加聚与缩聚的区别632、按聚合机理分类（连锁聚合和逐步聚合）、按聚合机理分类（连锁聚合和逐步聚合）20世纪五十年代世纪五十年代Flory提出提出 连锁聚合连锁聚合 活性中心引发单体，迅速活性中心引发单体，迅速连锁增长连锁增长大部分缩聚属于逐步机理大部分缩聚属于逐步机理大多数烯类加聚属于连锁机理大多数烯类加聚属于连锁机理自由基聚合自由基聚合阳离子聚合阳离子聚合阴离子聚合阴离子聚合活性中心不同活性中心不同 逐步聚合逐步聚合(step polymerization)无活性中心，单体官能团间相互反应而无活性中心，

60、单体官能团间相互反应而逐步增长逐步增长64连锁聚合连锁聚合逐步聚合逐步聚合需活性中心需活性中心：自由基、阳离子或阴离子：自由基、阳离子或阴离子无特定的活性中心，无特定的活性中心，往往是带往往是带官能团单体间的反应官能团单体间的反应单体一经引发，迅速单体一经引发，迅速连锁增长，连锁增长，由链引发、由链引发、增长及终止等基元反应组成，各步反应速增长及终止等基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大率和活化能差别很大反应反应逐步进行逐步进行，每一步的反应，每一步的反应速率和活化能大致相同速率和活化能大致相同体系中只有单体和聚合物，体系中只有单体和聚合物，无无分子量递增分子量递增的的中间产物中间产物体

61、系体系由由单体和分子量递增的单体和分子量递增的一一系列中间产物组成系列中间产物组成转化率随着反应时间而增加，转化率随着反应时间而增加，分子量变化分子量变化不太不太分子量分子量随着反应的进行随着反应的进行缓慢增缓慢增加加，转化率在短期内很高，转化率在短期内很高连锁聚合与逐步聚合的比较连锁聚合与逐步聚合的比较65需要注意：需要注意： 缩聚和逐步聚合、加聚和连锁聚合常常出现混淆情况，将它们等同起来是不对的，应加以区别，这是两种不同范畴的分类方案661.1.掌握高分子化学基本概念掌握高分子化学基本概念: :高分子、单体、聚高分子、单体、聚合物、结构单元、重复单元、单体单元。合物、结构单元、重复单元、单体单元。2.2.掌握聚合物的命名方法。掌握聚合物的命名方法。3.3.掌握聚合物的相对分子质量及分子量分布概念掌握聚合物的相对分子质量及分子量分布概念和意义。和意义。4.4.掌握聚合反应的分类掌握聚合反应的分类作业1.完成教材中第3536页第1, 3题及 6（1）（2）（5）题本章学习要求本章学习要求:67