高分子化学ppt课件 第一章绪论2010

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1、高分子化学主讲教师主讲教师 贾近贾近1高分子化学主讲教师 贾近1课程要求v平时成绩占40%出勤率、课堂表现(10%)期中(第7周的周一)、期末(第11周的周三)每人810分钟的PPT(20%)、课堂讨论(510分钟)v自学内容：与高分子化学有关的、老师课堂上没讲过的内容。与PPT内容相关的大作业2份（10%）。v期末考试占60%考试时间：14周 周四 15：4517：45教室：正心楼3112课程要求平时成绩占40%2第一章 绪论1.1 高分子化学发展简史高分子化学发展简史v高分子的概念始于高分子的概念始于20世纪世纪20年代，但应用更早。年代，但应用更早。v1839年，美国人年，美国人Good

2、year发明发明硫化橡胶硫化橡胶。v1868年，英国科学家年，英国科学家Parks用硝化纤维素与樟脑混合制用硝化纤维素与樟脑混合制得得赛璐珞赛璐珞。v1893年，法国人年，法国人De Chardonnet发明发明粘胶纤维粘胶纤维。v1907年，第一个合成高分子年，第一个合成高分子酚醛树脂酚醛树脂诞生。诞生。v1920年，德国人年，德国人Staudinger发表了发表了“论聚合论聚合”的论文，的论文，提提 出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。甲酯等聚合物的结构。1953年获诺贝尔化学奖年获诺贝尔化学奖。3第一章 绪论

3、1.1 高分子化学发展简史3第一章 绪论v1935年，年，Carothes发明发明尼龙尼龙66，1938年工业化。年工业化。v30年代，许多年代，许多烯烃类加聚物烯烃类加聚物被开发出来，聚氯乙烯被开发出来，聚氯乙烯(PVC)（19271937）,聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)（19271931）,聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)（19341937）,聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯(PVAC)（1936）,高压聚乙烯高压聚乙烯(LDPE)（1939）。）。自由基聚合自由基聚合发展发展。v高分子溶液理论高分子溶液理论在在30年代建立，并成功测定了聚合物的分子年代建立，并成功测定了聚合物的分子量。量

4、。Flory为此于为此于1974年获得诺贝尔奖。年获得诺贝尔奖。v40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重要的重要的橡胶和塑料橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶（被合成出来。丁苯橡胶（1937）,丁腈橡胶丁腈橡胶（1937）,丁基橡胶丁基橡胶(1940）,有机氟材料（有机氟材料（1943）,涤纶树涤纶树脂（脂（19401950）,ABS树脂（树脂（1947）。）。4第一章 绪论1935年，Carothes发明尼龙66，19第一章 绪论v50年代，年代，Ziegler和和Natta发明发明配位聚合催化剂配位聚合催化剂，制得高密，制得高密度聚乙烯和

5、聚丙烯，低级烯烃得到利用度聚乙烯和聚丙烯，低级烯烃得到利用。1963年，年，Ziegler和和Natta分享诺贝尔化学奖。分享诺贝尔化学奖。v1956年，美国人年，美国人Szwarc发明发明活性阴离子聚合活性阴离子聚合，开创了，开创了高高分子结构设计分子结构设计的先河。的先河。v50年后期至年后期至60年代，大量年代，大量高分子工程材料高分子工程材料问世。聚甲醛问世。聚甲醛（1956），聚碳酸酯（），聚碳酸酯（1957），聚砜（），聚砜（1965），聚苯醚），聚苯醚（1964），聚酰亚胺（），聚酰亚胺（1962）。）。5第一章 绪论50年代，Ziegler和Natta发明配位聚第一章 绪论v6

6、0年代以后，年代以后，特种高分子特种高分子和和功能高分子功能高分子得到发展。得到发展。v特种高分子：特种高分子：高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高频绝高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。缘、半导体等。v功能高分子：功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜等）、导分离材料（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、高吸水性树脂、医电高分子、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、高分子液晶等。用高分子、药用高分子、高分子液晶等。v为表彰在为表彰在导电高分子导电高分子的发展方面所作的贡献，的发展方面所作的贡献，2000年，年，日本科学

7、家日本科学家白川英树（白川英树（H.Shirakawa）、美国科学家黑格）、美国科学家黑格（A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（）和麦克迪尔米德（A.G.MacDiarmid）分享分享诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖。6第一章 绪论60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。第一章 绪论v80年代以后，年代以后，新的聚合方法新的聚合方法和和新结构的聚合物新结构的聚合物不断出现和不断出现和发展。发展。v新的聚合方法：新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、活性自阳离子活性聚合、基团转移聚合、活性自由基聚合、等离子聚合等等；由基聚合、等离子聚合等等；v新结构的聚合物：新结构的聚合物：新型嵌段共聚

8、物、新型接枝共聚物、星新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含富勒烯状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含富勒烯(C60)聚聚合物等等。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。7第一章 绪论80年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不断1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念第一章 绪论高分子化学：高分子化学：研究高分子化合物合成和反应的一门科学。研究高分子化合物合成和反应的一门科学。有机高分子有机高分子和和无机高分子；无机高分子；本课程主要研究与塑料、橡胶、纤维等非生物有机高分子本课程主要研究与塑料、橡胶、纤维等非

9、生物有机高分子有关的化学。有关的化学。高分子化合物：高分子化合物：由许多结构单元相同的小分子化合物通过化由许多结构单元相同的小分子化合物通过化 学键连接而成的大分子化合物。学键连接而成的大分子化合物。例如，聚氯乙烯的例如，聚氯乙烯的化学结构化学结构为：为：81.2 高分子的基本概念第一章 绪论高分子化学：研究高分子v高分子化合物的特点：高分子化合物的特点：分子量大。巨大的分子量是高聚物具有独特性质的根源分子量大。巨大的分子量是高聚物具有独特性质的根源.具有一定的机械强度和弹性具有一定的机械强度和弹性.恒温下，能抽丝或制成薄膜，即：高分子会呈现出高度恒温下，能抽丝或制成薄膜，即：高分子会呈现出高

10、度各向异性各向异性.高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成介于固体和高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成介于固体和液体之间的一系列中间体系液体之间的一系列中间体系.高聚物溶液的粘度特别大，高聚物溶液的粘度特别大，23%的高分子溶液比同样浓的高分子溶液比同样浓度的低分子溶液的粘度大几十至几百倍度的低分子溶液的粘度大几十至几百倍.第一章 绪论1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念9高分子化合物的特点：第一章 绪论1.2 高分子的基本概念第一章 绪论1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 v几个常用的基本概念几个常用的基本概念单体：能够合成高分子化合物的低分子化合物；单体：能够

11、合成高分子化合物的低分子化合物；大分子链：长结构的大分子大分子链：长结构的大分子(如图如图)；链节：组成大分子链的重复结构单元；链节：组成大分子链的重复结构单元；聚合度聚合度(DP)：重复的结构单元数或链节数；：重复的结构单元数或链节数；均聚物和共聚物；均聚物和共聚物；相对分子质量；相对分子质量；碳链聚合物和杂链聚合物碳链聚合物和杂链聚合物。10第一章 绪论1.2 高分子的基本概念 几个常用的基返回1 211返回1 211返回12返回12第一章 绪论n均聚物均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物由一种单体聚合而成的聚合物.n共聚物：共聚物：由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物由两种或两种以上单体聚

12、合而成的聚合物.n例如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共同聚合时，产物为：例如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共同聚合时，产物为：注：两种单体单元通常是无规分布的。注：两种单体单元通常是无规分布的。1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 13第一章 绪论均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物.1.2 第一章 绪论n共聚物的分类共聚物的分类 n根据各种单体单元在分子链中的排列状况，可将共聚物分根据各种单体单元在分子链中的排列状况，可将共聚物分为：为：n无规共聚物无规共聚物n交替共聚物交替共聚物n嵌段共聚物嵌段共聚物n接枝共聚物接枝共聚物1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 14第一章 绪论共聚物的分类

13、 1.2 高分子的基本概念 第一章 绪论 n通过普通的聚合方法，只能得到通过普通的聚合方法，只能得到无规共聚物无规共聚物和和交替共聚交替共聚物物，嵌段共聚物嵌段共聚物和和接枝共聚物接枝共聚物必须通过特殊方法制备。必须通过特殊方法制备。n共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。15第一章 绪论 通过普通的聚合方法，只能得到第一章 绪论n相对分子质量相对分子质量一个高分子化合物的一个高分子化合物的相对分子质量相对分子质量M可用下式表示：可用下式表示：M=DPM0 （11）M0为单体的相对分子质量。高分子化合物的相对分为单体的相对分子质量。高分子化合物的相对分子质

14、量为单体相对分子质量的整数倍。子质量为单体相对分子质量的整数倍。1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 16第一章 绪论相对分子质量1.2 高分子的基本概念 第一章 绪论n根据化合物的根据化合物的相对分子质量相对分子质量大小来划分高分子和小分子。大小来划分高分子和小分子。n相对分子质量小于相对分子质量小于1000的，一般为小分子化合物；的，一般为小分子化合物；n相对分子质量大于相对分子质量大于10000的，称为的，称为高分子或高聚物高分子或高聚物；n处于中间范围的可能为高分子处于中间范围的可能为高分子（低聚物），（低聚物），也可能为小分子。也可能为小分子。重要概念：重要概念：当一个化

15、合物的相对分子质量足够大，以至多一个链当一个化合物的相对分子质量足够大，以至多一个链节或少一个链节不会影响其基本性能时，称为高分子。节或少一个链节不会影响其基本性能时，称为高分子。1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 17第一章 绪论根据化合物的相对分子质量大小来划分高分子和小分n=176返回18n=176返回18第一章 绪论n碳链聚合物碳链聚合物n 以上介绍的高分子化合物，其结构单元与单体的原子种以上介绍的高分子化合物，其结构单元与单体的原子种类和原子数量都是相同的，因此可称为类和原子数量都是相同的，因此可称为单体单元单体单元。n这类聚合物一般是采用这类聚合物一般是采用加成聚合方

16、法加成聚合方法制备的制备的n分子主链上全部由碳原子组成，因此称为分子主链上全部由碳原子组成，因此称为碳链聚合物碳链聚合物。1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 19第一章 绪论碳链聚合物1.2 高分子的基本概念 1n杂链聚合物杂链聚合物n有一类聚合物，其结构单元与单体的化学结构和原子数量不相等。有一类聚合物，其结构单元与单体的化学结构和原子数量不相等。n这类聚合物通常是采用这类聚合物通常是采用缩合聚合缩合聚合方法制备的，其结构单元的化学结方法制备的，其结构单元的化学结构与元素组成均与单体不同，因此其结构单元不能称为单体单元。构与元素组成均与单体不同，因此其结构单元不能称为单体单元。

17、n分子主链上除了碳原子外，还有分子主链上除了碳原子外，还有O、N、S、P等杂原子，因此称为等杂原子，因此称为杂链聚合物杂链聚合物。n例如：由例如：由对苯二甲酸对苯二甲酸和和乙二醇乙二醇聚合而成的聚合而成的聚对苯二甲酸乙聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂）二酯（涤纶树脂）。第一章 绪论1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 20杂链聚合物第一章 绪论1.2 高分子的基本概念 2第一章 绪论n杂链聚合物杂链聚合物 这类聚合物的这类聚合物的聚合度聚合度可用可用重复重复单元的数量表示，即：单元的数量表示，即：DP=n （12）也可用也可用结构单元结构单元的数量表示，记为的数量表示，记为Xn，则：，

18、则：Xn=2 DP=2 n （13）1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 21第一章 绪论杂链聚合物1.2 高分子的基本概念 2第一章 绪论 重要的碳链聚合物：重要的碳链聚合物：22第一章 绪论 重要的碳链聚合物：22第一章 绪论重要的杂链聚合物：重要的杂链聚合物：23第一章 绪论重要的杂链聚合物：23第一章 绪论1.3 高分子的形状：线型、支链型和体型高分子的形状：线型、支链型和体型（1）线型聚合物）线型聚合物 二官能团单体聚合的结果为线型聚合物。二官能团单体聚合的结果为线型聚合物。缩聚反应中缩聚反应中的二元酸、二元醇、二元胺均为二官能度单体。烯类单体的二元酸、二元醇、二元胺均为

19、二官能度单体。烯类单体中的双键、环状单体的开环，都相当于中的双键、环状单体的开环，都相当于2个官能团。个官能团。（2）支链型聚合物）支链型聚合物 多官能团单体多官能团单体在聚合初期一般先形成支链形聚合物。在聚合初期一般先形成支链形聚合物。连锁聚合中连锁聚合中链转移反应链转移反应也会导致支链的产生，如高压聚乙也会导致支链的产生，如高压聚乙烯的聚合。烯的聚合。24第一章 绪论1.3 高分子的形状：线型、支链型和体型24第一章 绪论（3）体型聚合物）体型聚合物 看成是许多线形高分子通过化学键连接而成的看成是许多线形高分子通过化学键连接而成的网状结构网状结构。体型聚合物可通过多官能团单体聚合而成，也可

20、通过适体型聚合物可通过多官能团单体聚合而成，也可通过适当助剂通过线形聚合物交联而成。当助剂通过线形聚合物交联而成。线型和支链型聚合物为热塑性聚合物，交联型聚合物为线型和支链型聚合物为热塑性聚合物，交联型聚合物为热固性聚合物。热固性聚合物。橡胶一般为轻度交联的体型聚合物。橡胶一般为轻度交联的体型聚合物。25第一章 绪论（3）体型聚合物25返回26返回26第一章 绪论（4）其它形状的聚合物）其它形状的聚合物 除了上述三种基本形状外，还发展了新型结构的高分除了上述三种基本形状外，还发展了新型结构的高分子，如子，如星形聚合物、梯形聚合物、半梯形聚合物星形聚合物、梯形聚合物、半梯形聚合物等。等。线形支链

21、形交联形星形梯形半梯形27第一章 绪论（4）其它形状的聚合物线形支链形交联形星形梯形第一章 绪论1.4 高分子的分类和命名高分子的分类和命名1.4.1 高分子的分类高分子的分类 1）根据高分子主链结构分类）根据高分子主链结构分类 根据高分子主链的结构，可将高分子化合物分为根据高分子主链的结构，可将高分子化合物分为碳链聚碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物合物、杂链聚合物、元素有机聚合物和和无机高分子无机高分子四种。四种。v 碳链聚合物碳链聚合物：主链全部由碳元素组成，侧基上可有其它：主链全部由碳元素组成，侧基上可有其它元素。例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。元素。例如聚乙烯、聚丙烯、

22、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。v杂链聚合物杂链聚合物：主链上以碳元素为主，但存在其它元素，：主链上以碳元素为主，但存在其它元素，如如O、N、S、P等杂元素。主链上的等杂元素。主链上的苯环苯环一般也看作为杂元一般也看作为杂元素。素。28第一章 绪论1.4 高分子的分类和命名28第一章 绪论n元素有机聚合物元素有机聚合物：主链上没有碳元素，一般由：主链上没有碳元素，一般由Si、B、N、P、Ge和和O等元素组成，但侧链上含有有机基团。例如等元素组成，但侧链上含有有机基团。例如有机硅聚合物。有机硅聚合物。n无机高分子无机高分子无论在主链还是侧链上均没有碳元素。例无论在主链还是侧链上均没有碳元素。例如玻璃、陶瓷

23、等均属此类。不在本课程讨论之列。如玻璃、陶瓷等均属此类。不在本课程讨论之列。29第一章 绪论元素有机聚合物：主链上没有碳元素，一般由Si、第一章 绪论2）根据高分子受热后的形态变化分类）根据高分子受热后的形态变化分类 根据受热后发生的形态变化，可将高分子化合物分为根据受热后发生的形态变化，可将高分子化合物分为热塑性高分子热塑性高分子和和热固性高分子热固性高分子两大类。两大类。v热塑性高分子热塑性高分子在受热后会从固体状态逐步转变为流动状态。在受热后会从固体状态逐步转变为流动状态。这种转变理论上可重复无穷多次。或者说，这种转变理论上可重复无穷多次。或者说，热塑性高分子热塑性高分子是可以再生的。是

24、可以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和涤纶树脂等聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和涤纶树脂等均为热塑性高分子。均为热塑性高分子。30第一章 绪论2）根据高分子受热后的形态变化分类30第一章 绪论n热固性高分子热固性高分子在受热后先转变为流动状态，进一步加热则转在受热后先转变为流动状态，进一步加热则转变为固体状态。这种转变是不可逆的。换言之，变为固体状态。这种转变是不可逆的。换言之，热固性高分热固性高分子是不可再生的。子是不可再生的。n能通过加入固化剂使流体状转变为固体状的高分子，也称为能通过加入固化剂使流体状转变为固体状的高分子，也称为热固性高分子。热固性高分子。n典型的热固性高分

25、子如：典型的热固性高分子如：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。不饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。31第一章 绪论热固性高分子在受热后先转变为流动状态，进一步加第一章 绪论 3）根据高分子的用途分类根据高分子的用途分类 塑料、橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂、功能高分子。塑料、橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂、功能高分子。v橡胶橡胶具有良好的延伸性和回弹性，弹性模量较低。橡胶大具有良好的延伸性和回弹性，弹性模量较低。橡胶大多为热固性高分子。近年来也发展了多为热固性高分子。近年来也发展了热塑性弹性体，热塑性弹性体，例如例如SBS、TPO、TPU等。等

26、。v化学纤维化学纤维在外观上为纤维状，弹性模量很高。对温度的敏在外观上为纤维状，弹性模量很高。对温度的敏感性较低，尺寸稳定性良好。重要的化学纤维高分子有涤感性较低，尺寸稳定性良好。重要的化学纤维高分子有涤纶树脂、尼龙、聚丙烯腈、聚氨酯等。纶树脂、尼龙、聚丙烯腈、聚氨酯等。v塑料塑料的性能一般介于橡胶和化学纤维之间。的性能一般介于橡胶和化学纤维之间。32第一章 绪论 3）根据高分子的用途分类32第一章 绪论n 涂料涂料的基本特点是在一定条件下能成膜，对基材起到装饰和的基本特点是在一定条件下能成膜，对基材起到装饰和保护作用。大部分高分子均可用作涂料。保护作用。大部分高分子均可用作涂料。n重要的涂料

27、高分子有：聚丙烯酸酯、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯、重要的涂料高分子有：聚丙烯酸酯、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯、醇酸树脂、酚醛树脂有机硅树脂等。醇酸树脂、酚醛树脂有机硅树脂等。n粘合剂粘合剂的特点是对基材有很高的粘结性，通过其可将不同材的特点是对基材有很高的粘结性，通过其可将不同材质的材料粘合在一起。质的材料粘合在一起。n重要的粘结剂高分子有：环氧树脂、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚重要的粘结剂高分子有：环氧树脂、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、氨酯、聚乙烯醇等。聚乙烯醇等。n功能高分子功能高分子包含了一大批高分子类型。它们是一些具有特殊包含了一大批高分子类型。它们是一些具有特殊功能的高分子功能

28、的高分子.n如如导电性、感光性、高吸水性、高选择吸附性、药理功能、医疗功能导电性、感光性、高吸水性、高选择吸附性、药理功能、医疗功能等等。n是近年来高分子研究中最活跃的领域。是近年来高分子研究中最活跃的领域。33第一章 绪论 涂料的基本特点是在一定条件下能成膜，对基材起第一章 绪论1.4.2 高分子的命名高分子的命名 1）习惯命名法）习惯命名法 习惯命名法是一种约定俗成的方法，目前最为通用。习惯命名法是一种约定俗成的方法，目前最为通用。n其方法为先对结构单元其方法为先对结构单元(或单体或单体)命名，然后在结构单元名命名，然后在结构单元名称前加上称前加上“聚聚”字。字。n碳链聚合物碳链聚合物“聚

29、丙烯聚丙烯”、“聚氯乙烯聚氯乙烯”、“聚苯乙烯聚苯乙烯”；n杂链聚合物杂链聚合物“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯”、“聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺”；n元素有机聚合物元素有机聚合物“聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷”均按此法命名。均按此法命名。n也可在结构单元名称后加上也可在结构单元名称后加上“树脂树脂”两字来命名。如两字来命名。如“氯氯乙烯树脂乙烯树脂”、“丙烯酸树脂丙烯酸树脂”等。等。34第一章 绪论1.4.2 高分子的命名34第一章 绪论n共聚物的命名：共聚物的命名：n从参与共聚的从参与共聚的两种单体名称两种单体名称中间加中间加连接线连接线组成基本名称，组成基本名称，然后在其后面加上然

30、后在其后面加上“共聚物共聚物”三字。三字。n由氯乙烯和醋酸乙烯酯共聚而成的聚合物，称为由氯乙烯和醋酸乙烯酯共聚而成的聚合物，称为“氯乙烯氯乙烯醋醋酸乙烯酯共聚物酸乙烯酯共聚物”；n由乙烯和丙烯共聚而成的聚合物，称为由乙烯和丙烯共聚而成的聚合物，称为“乙烯乙烯丙烯共聚物丙烯共聚物”等。等。n也可从参与共聚的也可从参与共聚的两种单体两种单体中各取一个中各取一个典型文字典型文字组成基组成基本名称，然后在其后面加上本名称，然后在其后面加上“树脂树脂”两字。两字。n由苯酚和甲醛共聚而成的聚合物，称为由苯酚和甲醛共聚而成的聚合物，称为“酚醛树脂酚醛树脂”；n由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，称为

31、由苯乙烯和（甲基）丙烯酸酯共聚而成的聚合物，称为“苯丙苯丙树脂树脂”等。等。35第一章 绪论共聚物的命名：35第一章 绪论n特殊的情况：特殊的情况：（1）有些聚合物若按单体名称来命名容易引起歧义。例）有些聚合物若按单体名称来命名容易引起歧义。例如，具有以下结构的聚合物，如，具有以下结构的聚合物，可以从环氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。为可以从环氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。为了避免混淆，一般不用习惯命名法命名。通常采用结构命了避免混淆，一般不用习惯命名法命名。通常采用结构命名法，称为名法，称为“聚氧（化）乙烯聚氧（化）乙烯”36第一章 绪论特殊的情况：36第一章 绪论（2）按

32、习惯命名法，聚乙烯醇的单体应为乙烯醇。）按习惯命名法，聚乙烯醇的单体应为乙烯醇。实际上，乙烯醇不稳定，不能单独存在。目前工业上采实际上，乙烯醇不稳定，不能单独存在。目前工业上采用用聚聚醋酸乙烯酯转化而来。乙烯醇只是一种假想的单体。醋酸乙烯酯转化而来。乙烯醇只是一种假想的单体。37第一章 绪论（2）按习惯命名法，聚乙烯醇的单体应为乙烯醇。第一章 绪论 2）结构命名法）结构命名法 结构命名法是对聚合物结构命名法是对聚合物分子链分子链中的中的特征结构特征结构进行命名的进行命名的方法。方法。如涤纶树脂分子链中含有如涤纶树脂分子链中含有酯基酯基，因此称为，因此称为“聚酯聚酯”；n尼龙分子中含有尼龙分子中

33、含有酰胺基团酰胺基团，因此称为，因此称为“聚酰胺聚酰胺”；n由多元异氰酸酯和多元醇聚合而成的聚合物，分子链中含有由多元异氰酸酯和多元醇聚合而成的聚合物，分子链中含有氨基甲氨基甲酸酯酸酯，因此称为，因此称为“聚氨酯聚氨酯”；n由双酚由双酚A和环氧氯丙烷聚合而成的聚合物，因分子链中含有和环氧氯丙烷聚合而成的聚合物，因分子链中含有环氧基环氧基团团而称为而称为“环氧树脂环氧树脂”。显然，这种方法命名的是一类聚合物，每一种名称中可能显然，这种方法命名的是一类聚合物，每一种名称中可能包含了许多聚合物。包含了许多聚合物。l例如例如“聚酯聚酯”中包含有中包含有“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯”、“聚对苯

34、二甲聚对苯二甲酸丁二酯酸丁二酯”、“聚碳酸酯聚碳酸酯”等。等。38第一章 绪论 2）结构命名法38第一章 绪论3）商业命名法）商业命名法 商业命名法主要是对商业命名法主要是对橡胶橡胶和和化学纤维化学纤维而言。而言。n橡胶的商业名称通过在橡胶的结构单元名称中取橡胶的商业名称通过在橡胶的结构单元名称中取典型文字典型文字构构成成基本名称基本名称，然后在其后加上，然后在其后加上“橡胶橡胶”两字。两字。n由丁二烯和苯乙烯共聚而成的聚合物，称为由丁二烯和苯乙烯共聚而成的聚合物，称为“丁苯橡胶丁苯橡胶”；n由丁二烯和丙烯腈共聚而成的聚合物，称为由丁二烯和丙烯腈共聚而成的聚合物，称为“丁腈橡胶丁腈橡胶”；n由

35、丁二烯聚合而成的顺式聚丁二烯橡胶，称为由丁二烯聚合而成的顺式聚丁二烯橡胶，称为“顺丁橡胶顺丁橡胶”；n由氯丁二烯聚合而成的橡胶，称为由氯丁二烯聚合而成的橡胶，称为“氯丁橡胶氯丁橡胶”等。等。n由乙烯、丙烯和二烯烃共聚而成的橡胶，则称为由乙烯、丙烯和二烯烃共聚而成的橡胶，则称为“三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶”。39第一章 绪论3）商业命名法39第一章 绪论n化学纤维一般为均聚物，其商业名称为取其化学纤维一般为均聚物，其商业名称为取其结构单元名称结构单元名称中中的的一个特征文字一个特征文字，然后在后面加上，然后在后面加上“纶纶”字。字。n聚丙烯腈纤维称为聚丙烯腈纤维称为“腈纶腈纶”；n聚氨酯纤维称为聚

36、氨酯纤维称为“氨纶氨纶”；n聚氯乙烯纤维称为聚氯乙烯纤维称为“氯纶氯纶”；n聚丙烯纤维称为聚丙烯纤维称为“丙纶丙纶”等。等。n特殊的情况：特殊的情况：n聚对苯二甲酸乙二酯纤维称为聚对苯二甲酸乙二酯纤维称为“涤纶涤纶”；n聚乙烯醇缩甲醛纤维称为聚乙烯醇缩甲醛纤维称为“维尼纶维尼纶”；n聚对苯二酰对苯二胺纤维称为聚对苯二酰对苯二胺纤维称为“芳纶芳纶”。n尼龙尼龙6纤维在我国首先是由锦西化工研究院研制而成，因此命名为纤维在我国首先是由锦西化工研究院研制而成，因此命名为“锦纶锦纶”。40第一章 绪论化学纤维一般为均聚物，其商业名称为取其结构单元第一章 绪论4）俗称）俗称 有许多聚合物，根据它们的有许多

37、聚合物，根据它们的外观外观、形貌形貌或或特点特点，人们约，人们约定俗成地为它们起了名称，并得到广泛的认可，就形成了俗定俗成地为它们起了名称，并得到广泛的认可，就形成了俗称。称。例如：例如：v聚甲基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，由于其透明度聚甲基丙烯酸甲酯的板材、管材和棒材等，由于其透明度很高，类似于玻璃，人们称其为很高，类似于玻璃，人们称其为“有机玻璃有机玻璃”。v由玻璃纤维增强的不饱和聚酯或环氧树脂，因其坚硬如钢，由玻璃纤维增强的不饱和聚酯或环氧树脂，因其坚硬如钢，俗称俗称“玻璃钢玻璃钢”。v 三聚氰胺的俗称为三聚氰胺的俗称为“密胺密胺”，因此由三聚氰胺和甲醛聚合，因此由三聚氰胺和甲醛聚合

38、而成的聚合物俗称为而成的聚合物俗称为“密胺树脂密胺树脂”。41第一章 绪论4）俗称41第一章 绪论 “涤纶树脂涤纶树脂（dacron）”和和“尼龙尼龙（nylon）”皆由其英皆由其英文文译音而来，也可看作是一种俗称。译音而来，也可看作是一种俗称。v尼龙为一大类聚合物的总称，每种尼龙的名称后面有尼龙为一大类聚合物的总称，每种尼龙的名称后面有一一位位或或两位两位数字，如尼龙数字，如尼龙6、尼龙、尼龙66等。等。l一位数字的尼龙一位数字的尼龙：其数值表示结构单元中的：其数值表示结构单元中的碳原子数碳原子数。l尼龙尼龙6是由己内酰胺或是由己内酰胺或氨基己酸聚合而成，结构单元含有氨基己酸聚合而成，结构单

39、元含有6个碳个碳原子。原子。NH(CH2)5COnl两位数字的尼龙两位数字的尼龙：前一位数前一位数表示由表示由二元胺二元胺提供的结构单元的提供的结构单元的碳原碳原子数子数，后一位数后一位数表示由表示由二元酸二元酸提供结构单元的提供结构单元的碳原子数碳原子数。l尼龙尼龙66由己二胺和己二酸聚合而成由己二胺和己二酸聚合而成:NH(CH2)6NH-CO(CH2)4COnl尼龙尼龙610则由己二胺和癸二酸聚合而成则由己二胺和癸二酸聚合而成:NH(CH2)6NH-CO(CH2)8COn42第一章 绪论 “涤纶树脂（dacron）”和第一章 绪论 5）系统命名法）系统命名法 系统命名法是由系统命名法是由国

40、际纯化学与应用化学国际联合会国际纯化学与应用化学国际联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC)提提出的规范方法。其步骤为：出的规范方法。其步骤为：（1）先确定重复单元；）先确定重复单元；（2）排定重复单元中次级单元的次序，原则为：）排定重复单元中次级单元的次序，原则为：（i）先排侧基最少的元素；）先排侧基最少的元素；（ii）再排有取代基的元素；）再排有取代基的元素；（iii）当主链上有杂原子时，先排杂原子。）当主链上有杂原子时，先排杂原子。（3）给重复单元命名；）给重复单元命名；（4）在重复单元名称前冠以）在重复单元

41、名称前冠以“聚聚”字。字。43第一章 绪论 5）系统命名法43第一章 绪论举例：举例：44第一章 绪论举例：44第一章 绪论n系统命名法较严谨，但往往名称很长，使用不太方便。系统命名法较严谨，但往往名称很长，使用不太方便。nIUPAC不反对不反对在一般场合使用习惯命名法和其他能反映聚合在一般场合使用习惯命名法和其他能反映聚合物特征的命名法，但在学术性较强的论文中鼓励使用系统命物特征的命名法，但在学术性较强的论文中鼓励使用系统命名法。名法。n IUPAC不提倡采用商品名和俗称。不提倡采用商品名和俗称。45第一章 绪论系统命名法较严谨，但往往名称很长，使用不太方便第一章 绪论6）英文缩写）英文缩写

42、 当聚合物结构较复杂时，聚合物名称往往较长，使用不当聚合物结构较复杂时，聚合物名称往往较长，使用不方便，因此常用英文缩写表示。例如：方便，因此常用英文缩写表示。例如：PE：polyethylene,聚乙烯聚乙烯 PP：polypropylene,聚丙烯聚丙烯(纤维纤维)PVC：poly（vinyl chloride）,聚氯乙烯聚氯乙烯 PS：polystyrene,聚苯乙烯聚苯乙烯(热塑性塑料热塑性塑料,玻璃化温度大于玻璃化温度大于100，可用于一次性的餐具，可用于一次性的餐具)PVA：poly（vinyl alcohol）,聚乙烯醇聚乙烯醇(纤维原料、涂料、粘合剂、薄膜等纤维原料、涂料、粘合

43、剂、薄膜等)PC：polycarbonate,聚碳酸酯聚碳酸酯(光碟，眼镜片，水瓶，防弹玻璃，护目镜、银行防子弹光碟，眼镜片，水瓶，防弹玻璃，护目镜、银行防子弹玻璃、车头灯等等、动物笼子宠物笼子、笔记本电脑外壳材料玻璃、车头灯等等、动物笼子宠物笼子、笔记本电脑外壳材料)。PMMA：poly（methyl methacrylate）,聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃有机玻璃)PET：poly（ethylene terephthalate）,聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯(用于制合成纤维，名涤纶，用于制合成纤维，名涤纶，是聚酯纤维的主要品种。也可用作工程塑料，制机械零件，目前大量用

44、于饮料瓶的生是聚酯纤维的主要品种。也可用作工程塑料，制机械零件，目前大量用于饮料瓶的生产产)。PA：polyamide,聚酰胺聚酰胺(尼龙尼龙)PUR：polyurethane,聚胺基甲酸酯聚胺基甲酸酯(聚胺酯聚胺酯)，可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软，可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等，还可作仿皮革。，还可作仿皮革。46第一章 绪论6）英文缩写46第一章 绪论1.4 聚合反应聚合反应v由小分子单体通过化学方法得到高分子的过程称为由小分子单体通过化学方法得到高分子的过程称为聚合反聚合反应应。v聚合反应可从不同的角度进行分类，目前主要有两

45、种方法。聚合反应可从不同的角度进行分类，目前主要有两种方法。1.4.1 按单体和聚合物的组成和结构变化分类按单体和聚合物的组成和结构变化分类v早期的分类方法：加聚反应和缩聚反应。早期的分类方法：加聚反应和缩聚反应。47第一章 绪论1.4 聚合反应47第一章 绪论n加聚反应加聚反应：单体通过单体通过加成聚合加成聚合成高分子的反应称为加聚反应。成高分子的反应称为加聚反应。例如：苯乙烯加聚成聚苯乙烯：例如：苯乙烯加聚成聚苯乙烯：特点：特点：1.单体具有不饱和键或杂环结构；单体具有不饱和键或杂环结构；2.不放出小分子物质；不放出小分子物质；3.单体的元素组成和聚合物相同；单体的元素组成和聚合物相同；4

46、.加聚物的分子量是单体的整数倍；加聚物的分子量是单体的整数倍；5.加聚物的分子链较长，分子量大加聚物的分子链较长，分子量大(几万几万几十万几十万)48第一章 绪论加聚反应：单体通过加成聚合成高分子的反应称为第一章 绪论n缩聚反应缩聚反应：通过单体分子中的：通过单体分子中的某些官能团之间某些官能团之间的的缩合聚合缩合聚合成高分子的反应称为缩聚反应。成高分子的反应称为缩聚反应。缩聚反应兼有聚合成高分子和缩合出低分子物的双重意义，主产物缩聚反应兼有聚合成高分子和缩合出低分子物的双重意义，主产物称为缩合物。例如聚碳酸酯（称为缩合物。例如聚碳酸酯（PC）的制备：）的制备：特点：特点：1.参加缩聚反应的单

47、体必须含有参加缩聚反应的单体必须含有两个两个或或两个以上两个以上的官能团的官能团 2.反应过程中放出小分子物质反应过程中放出小分子物质 3.缩聚物的元素组成与单体不同，其分子量不是单体的整数倍；缩聚物的元素组成与单体不同，其分子量不是单体的整数倍；4.分子链较短，分子量较低分子链较短，分子量较低(与加聚物相比与加聚物相比)。49第一章 绪论缩聚反应：通过单体分子中的某些官能团之间的缩合第一章 绪论 用于缩聚反应的单体所含的官能团主要有用于缩聚反应的单体所含的官能团主要有羟基羟基(OH)、胺基胺基(NH2)、羧基羧基(COOH)、酯基酯基(COOR)等。等。缩聚物中往往保留有特征基团，如缩聚物中

48、往往保留有特征基团，如酯键酯键(OCO)、醚键醚键(O)、酰胺键酰胺键(NHCO)等。因此缩聚物一般为杂链等。因此缩聚物一般为杂链聚合物。聚合物。高分子化学的发展导致了许多高分子化学的发展导致了许多新新的聚合方法的出现，如的聚合方法的出现，如开环聚合、异构化聚合、氢转移聚合、成环聚合、基团转移开环聚合、异构化聚合、氢转移聚合、成环聚合、基团转移聚合等，很难归纳到上述分类方法中。聚合等，很难归纳到上述分类方法中。加聚和缩聚分类法至今尚有人使用。加聚和缩聚分类法至今尚有人使用。50第一章 绪论 用于缩聚反应的单体所含的官能团主第一章 绪论1.4.2 按聚合机理分类按聚合机理分类 20世纪世纪50年

49、代开始，按聚合机理和动力学过程，将聚合年代开始，按聚合机理和动力学过程，将聚合反应分为反应分为连锁聚合连锁聚合和和逐步聚合逐步聚合两大类。两大类。v连锁聚合的特点：连锁聚合的特点：（1）聚合需要）聚合需要活性中心活性中心，如自由基、阳离子、阴离子等，如自由基、阳离子、阴离子等，因此有自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合之分。因此有自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合之分。（2）聚合过程由链引发、链增长、链终止等基元反应组成。）聚合过程由链引发、链增长、链终止等基元反应组成。（3）聚合过程中平均分子量变化不大，体系始终由）聚合过程中平均分子量变化不大，体系始终由单体单体、高分子量聚合物高分子量聚合物

50、和和引发剂引发剂组成。没有分子量递增的产物。组成。没有分子量递增的产物。（4）单体转化率随时间增加。）单体转化率随时间增加。51第一章 绪论1.4.2 按聚合机理分类51第一章 绪论n逐步聚合的特点：逐步聚合的特点：（1）低分子单体通过官能团间的缩合逐步形成大分子。体）低分子单体通过官能团间的缩合逐步形成大分子。体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成。系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成。（2）每一步反应的速率和活化能基本相同。）每一步反应的速率和活化能基本相同。（3）反应初期大部分单体很快形成低聚物，短期内转化率）反应初期大部分单体很快形成低聚物，短期内转化率很高。随后低聚物相互反应

51、，分子量缓慢上升。很高。随后低聚物相互反应，分子量缓慢上升。（4）大部分是平衡反应。）大部分是平衡反应。烯类单体的加聚反应一般为连锁聚合；烯类单体的加聚反应一般为连锁聚合；大多数缩聚反应为逐步聚合。大多数缩聚反应为逐步聚合。52第一章 绪论逐步聚合的特点：52第一章 绪论1.5 高分子的相对分子质量及其分布高分子的相对分子质量及其分布1.5.1 高分子的相对分子质量与性能间的关系高分子的相对分子质量与性能间的关系v小分子化合物没有机械强度，而高分子通常具有较小分子化合物没有机械强度，而高分子通常具有较高的机械强度。高的机械强度。v材料的机械性能随着相对分子质量的增加逐渐提高。材料的机械性能随着

52、相对分子质量的增加逐渐提高。53第一章 绪论1.5 高分子的相对分子质量及其分布53第一章 绪论图图11 高分子聚合度与机械性能之间的关系高分子聚合度与机械性能之间的关系54第一章 绪论图11 高分子聚合度与机械性能之间的关系5第一章 绪论n相对分子质量提高，有利于材料的机械性能发展。相对分子质量提高，有利于材料的机械性能发展。但过高的相对分子质量，导致材料熔融时的粘度较但过高的相对分子质量，导致材料熔融时的粘度较大，不利于材料的加工。大，不利于材料的加工。重要概念：重要概念：在满足材料的机械性能的前提下，高分子的相对在满足材料的机械性能的前提下，高分子的相对分子质量应尽可能小一些，以有利于材

53、料的加工。分子质量应尽可能小一些，以有利于材料的加工。55第一章 绪论相对分子质量提高，有利于材料的机械性能发展。但第一章 绪论塑料塑料相对分子质量相对分子质量/万万纤维纤维相对分子质量相对分子质量/万万橡胶橡胶相对分子质量相对分子质量/万万低压聚乙烯6 30涤纶1.82.3天然橡胶2040聚氯乙烯515尼龙-661.21.8丁苯橡胶1520聚苯乙烯1030维尼纶67.5顺丁橡胶2530聚碳酸酯26纤维素50100氯丁橡胶1012表表11 常见聚合物的相对分子质量常见聚合物的相对分子质量56第一章 绪论塑料相对分子质量纤维相对分子质量橡胶相对分子质第一章 绪论1.5.2 高分子的平均相对分子质

54、量高分子的平均相对分子质量v聚合物是由相对聚合物是由相对分子质量不等分子质量不等的的同系物同系物组成的混组成的混合物，存在合物，存在多分散性多分散性。因此常用。因此常用平均相对分子质量平均相对分子质量来来表示。表示。v根据统计方法不同，根据统计方法不同，平均相对分子质量平均相对分子质量可分可分为数为数均分子量均分子量、重均分子量重均分子量、Z均分子量均分子量、粘均分子量粘均分子量。其中尤以其中尤以数均分子量数均分子量和和重均分子量重均分子量最为常用。最为常用。57第一章 绪论1.5.2 高分子的平均相对分子质量57第一章 绪论（1）数均分子量）数均分子量 按数量平均的相对分子质量，定义为某体系

55、的总质量按数量平均的相对分子质量，定义为某体系的总质量m为分子总数所平均的结果。体系中低分子量部分对数均分子为分子总数所平均的结果。体系中低分子量部分对数均分子量有较大影响。量有较大影响。式中：式中：xi-分子分率分子分率数均分子量通常由渗透压、蒸汽压、沸点升高等依数法数均分子量通常由渗透压、蒸汽压、沸点升高等依数法测定。测定。（14）58第一章 绪论（1）数均分子量（14）58v例如：第一章第一章 绪论绪论59例如：第一章 绪论59第一章 绪论（2）重均分子量）重均分子量 按质量平均的相对分子质量。体系中高分子量部分对重按质量平均的相对分子质量。体系中高分子量部分对重均分子量有较大影响。均分

56、子量有较大影响。Wi-重量分率重量分率 重均分子量通常由光散射法测定。重均分子量通常由光散射法测定。（15）60第一章 绪论（2）重均分子量（15）60第一章 绪论（3）Z均分子量均分子量 按按Z量平均的相对分子质量。量平均的相对分子质量。Z量的定义为量的定义为miMi。Z均分子量通常由离心沉淀法测定。均分子量通常由离心沉淀法测定。（16）61第一章 绪论（3）Z均分子量（16）61第一章 绪论（4）粘均分子量）粘均分子量 用粘度法测定的相对分子质量称为粘均分子量。用粘度法测定的相对分子质量称为粘均分子量。式中式中是高分子稀溶液特性粘数是高分子稀溶液特性粘数分子量关系式中的分子量关系式中的指数

57、，一般在指数，一般在0.5 0.9之间。之间。（17）v62第一章 绪论（4）粘均分子量（17）v62v例如：n63例如：n63第一章 绪论1.5.3 高分子的分子量分布高分子的分子量分布 由于高分子材料的多分散性，平均分子量并不能完全表由于高分子材料的多分散性，平均分子量并不能完全表征其中各种分子的数量，因此还有征其中各种分子的数量，因此还有分子量分布分子量分布的概念。的概念。目前有三种表示分子量分布的方法：目前有三种表示分子量分布的方法：（1）分子量分布指数）分子量分布指数D D值越大，表示分布越宽。天然高分子的值越大，表示分布越宽。天然高分子的D值可达值可达1，完，完全均一，合成高分子的

58、全均一，合成高分子的D值一般在值一般在1.550之间。之间。（18）64第一章 绪论1.5.3 高分子的分子量分布（18）64第一章 绪论（2）分子量分布曲线）分子量分布曲线 分为数量分布曲线和质量分布曲线两种。图分为数量分布曲线和质量分布曲线两种。图12为典型为典型的质量分布曲线。图中可见，数均分子量处于分布曲线顶峰的质量分布曲线。图中可见，数均分子量处于分布曲线顶峰附近，接近于最可几的平均分子量。附近，接近于最可几的平均分子量。图图12 高分子的质量分布曲线高分子的质量分布曲线 65第一章 绪论（2）分子量分布曲线图12 高分子的质量分第一章 绪论（3）分子量分布函数）分子量分布函数 分子

59、量分布也可用数学式来表示。但至今为止能分子量分布也可用数学式来表示。但至今为止能用数学式表示的分子量分布不多，因此不常用。用数学式表示的分子量分布不多，因此不常用。平均分子量相同的聚合物，分子量分布可能会有平均分子量相同的聚合物，分子量分布可能会有很大差异，这是由于各种大小分子量的分子在材料中很大差异，这是由于各种大小分子量的分子在材料中所占比例不同所引起的。这正是高分子材料多分散性所占比例不同所引起的。这正是高分子材料多分散性的特点。的特点。66第一章 绪论（3）分子量分布函数66主要参考书目主要参考书目vGeorge Ordian.Principles of Polymerization.

60、Third edition,John Wiley&Sons,Inc.1991vRobert D,Forger.Fundamental Principles of Polymeric Materials,1993v潘才元潘才元.高分子化学高分子化学.中国科技大学出版社中国科技大学出版社,1997v焦书科焦书科,孙以实孙以实.高分子化学习题及解答高分子化学习题及解答.清华大学出版社清华大学出版社,1990v林尚安林尚安,陆耕陆耕,梁兆熙梁兆熙.高分子化学高分子化学.科学出版社科学出版社,1882v施良和施良和,胡汉杰胡汉杰.高分子科学的今天和明天高分子科学的今天和明天.化学工业出版化学工业出版社社,1994v周其凤周其凤,胡汉杰胡汉杰.高分子化学高分子化学.化学工业出版社化学工业出版社,200167主要参考书目George Ordian.Principle