第1章高分子基本概念

1、1 11 1 高分子化合物高分子化合物1 12 2 高分子材料的命名高分子材料的命名1 13 3 高分子材料的分類高分子材料的分類1 14 4 高分子的分子量高分子的分子量 polymer , macromolecules1 11 1 高分子化合物高分子化合物高分子高分子也叫也叫高分子化合物高分子化合物，是指分子量很高并由共價鍵是指分子量很高并由共價鍵連接的一類化合物連接的一類化合物其實，并無明確界限高分子可看作是由許多重復單元所組成的一條長鏈高分子可看作是由許多重復單元所組成的一條長鏈 支鏈支鏈主鏈主鏈側(cè)基側(cè)基c chhch3hchhcch3hchhcch3h鏈原子鏈原子 構(gòu)成高分子主鏈骨架

2、的單個原子構(gòu)成高分子主鏈骨架的單個原子聚丙烯聚丙烯聚乙二醇聚乙二醇chhchho chhchho chhchho構(gòu)成高分子骨架結(jié)構(gòu)成高分子骨架結(jié)構(gòu)，以化學鍵結(jié)合構(gòu)，以化學鍵結(jié)合的原子集合的原子集合側(cè)鏈或側(cè)基側(cè)鏈或側(cè)基：連接在主鏈原子上的原子或原子集合，又稱支：連接在主鏈原子上的原子或原子集合，又稱支鏈。支鏈可以較小，稱為側(cè)基；可以較大，稱為側(cè)鏈。鏈。支鏈可以較小，稱為側(cè)基；可以較大，稱為側(cè)鏈。 高分子化合物的分子組成高分子化合物的分子組成.1.1.聚合聚合ch2 chch2-ch-ch2-ch-ch2-chnch2 chn（1）聚合反應與單體）聚合反應與單體由小分子生成高分子的反

3、應過程由小分子生成高分子的反應過程聚聚 合合 反反 應應小小 分分 子子polymerization高高 分分 子子單單 體體monomerp合成聚合物的起始原料合成聚合物的起始原料p定義：定義：能夠進行聚合反應，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元能夠進行聚合反應，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子化合物。的小分子化合物。ch2 chch2-ch-ch2-ch-ch2-chnch2 chn有機化合物中的共價鍵有機化合物中的共價鍵+.hhhh cxxxxc4hxxxxchhhhcchhhhcchhhh自由基l:l均裂均裂ll乙烯分子的結(jié)構(gòu)乙烯分子的結(jié)構(gòu) 乙烯分子中的乙烯分子中的鍵鍵乙烯分子中的乙烯分

4、子中的鍵鍵ch2-ch ch2-ch ch2-chclclclch2chohh2cchcl聚氯乙烯聚氯乙烯ch2choh聚乙烯醇聚乙烯醇氯乙烯氯乙烯乙烯醇乙烯醇舉例：舉例：聚聚乙乙烯烯分分子子模模型型由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被稱為聚合物，如聚乙烯分子是由成千上所以也常被稱為聚合物，如聚乙烯分子是由成千上萬個乙烯分子聚合而成的高分子化合物。萬個乙烯分子聚合而成的高分子化合物。（2 2）結(jié)構(gòu)單元）結(jié)構(gòu)單元（structure unit）： 在大分子鏈中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎的原子團在大分子鏈中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎的原子團ch

5、hchho chhchho chhchho結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元h2cchclnch2chcl()n（3 3）重復結(jié)構(gòu)單元：）重復結(jié)構(gòu)單元： 高分子鏈中重復出現(xiàn)的單元，即高分子鏈中重復出現(xiàn)的單元，即鏈節(jié)鏈節(jié)()nccch3ccch3ccch3hhhhhhhhhccch3hhhchhchho chhchho chhchhoch2 chn結(jié)構(gòu)單元重復結(jié)構(gòu)單元鏈節(jié)結(jié)構(gòu)單元重復結(jié)構(gòu)單元鏈節(jié)對于苯乙烯的聚合反應來說：對于苯乙烯的聚合反應來說：(4)(4)聚合度聚合度：聚合物分子中重復結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目，也稱為鏈節(jié)數(shù)聚合物分子中重復結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目，也稱為鏈節(jié)數(shù) n聚合物的結(jié)構(gòu)式：聚合物的結(jié)構(gòu)式： ( 重復單元的結(jié)構(gòu)

6、 )nnxdp 聚合度：小孩的數(shù)目聚合度：小孩的數(shù)目00nmdpmxm ndpxnch2 chch2-ch-ch2-ch-ch2-chnch2 chn此時此時 ，兩種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一個重復結(jié)構(gòu)單元兩種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一個重復結(jié)構(gòu)單元重復結(jié)構(gòu)單元重復結(jié)構(gòu)單元2.2.h-nh(ch2)6nh-co(ch2)4co-ohnh2n(ch2)6nh2 + hooc(ch2)4cooh(2n-1) h2o+舉例舉例1 1：ndpxn22002mdpmxmnhococooch2ch2oh()ncocohoohn+ n ho ch2ch2oh對苯二甲酸對苯二甲酸 + 乙二醇乙二醇 聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二

7、酯舉例舉例2 2： m1m2m1m1m2m1m2m2m2 -( ch2-ch=ch-ch2 -)-(-ch2-ch-)-xyn3. 3. 均聚物均聚物: :由一種單體聚合而成的高分子由一種單體聚合而成的高分子共聚物共聚物: :由兩種或兩種以上的單體聚合而成的高分子由兩種或兩種以上的單體聚合而成的高分子 無規(guī)共聚物無規(guī)共聚物-a-b-b-a-b-a-a-a-b-a-a-b-a-交替共聚物交替共聚物-a-b-a-b-a-b-a-b-a-b-a-b-a-嵌段共聚物嵌段共聚物-a-a-a-a-b-b-b-b-b-a-a-a-a-接枝共聚物接枝共聚物-a-a-a-a-a-a-a-a-a-a-a-a-a-

8、a b b b b共聚物的幾種類型共聚物的幾種類型 ch2 ch2 n聚乙烯的結(jié)構(gòu)式為聚乙烯的結(jié)構(gòu)式為聚甲基丙烯酸甲酯的結(jié)構(gòu)式為聚甲基丙烯酸甲酯的結(jié)構(gòu)式為ch3 ch2 c ncooch3課堂練習課堂練習ococh3 ch2 ch m ch2 ch2 noch2ch2o c c oon聚對苯二甲酸乙二醇酯的結(jié)構(gòu)式為聚對苯二甲酸乙二醇酯的結(jié)構(gòu)式為滌綸樹脂的結(jié)構(gòu)式為滌綸樹脂的結(jié)構(gòu)式為1 12 2（1 1）以單體名稱為基礎，在前面加）以單體名稱為基礎，在前面加“聚聚”字字 乙烯乙烯 丙烯丙烯 氯乙烯氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯聚乙烯 聚丙烯聚丙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯聚

9、甲基丙烯酸甲酯（2 2） 如如 苯苯酚酚 甲甲醛醛 酚醛樹脂酚醛樹脂 尿尿素素 甲甲醛醛 脲醛樹脂脲醛樹脂 甘油甘油 鄰苯二甲酸酐鄰苯二甲酸酐 醇酸樹脂醇酸樹脂 丁丁二烯二烯 苯苯乙烯乙烯 丁苯橡膠丁苯橡膠（3 3）以高分子鏈的結(jié)構(gòu)特征命名）以高分子鏈的結(jié)構(gòu)特征命名 o -c-o-nh-c-o-oo -c-nh- -o-聚酰胺聚酰胺如己二酸和己二胺為單體合成的聚合物稱為聚己二酰如己二酸和己二胺為單體合成的聚合物稱為聚己二酰己二胺；由氨基己酸為單體的聚合物稱為己二胺；由氨基己酸為單體的聚合物稱為己己。聚酯聚酯對苯二甲酸乙二對苯二甲酸乙二(醇醇)；由己醇酸為單體合成的聚；由己醇酸為單體合成的聚合物

10、稱為聚己酯。合物稱為聚己酯。 聚氨酯聚氨酯如甲苯如甲苯-2,4-二異氰酸酯和乙二醇為單體合成的聚合物二異氰酸酯和乙二醇為單體合成的聚合物稱為稱為甲苯基甲苯基-2,4-二二基甲酸乙二醇基甲酸乙二醇。 聚醚聚醚合成纖維最普遍，我國以“綸”作為合成纖維的后綴 滌綸 聚對苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙綸 聚丙烯 錦綸 聚酰胺（尼龍），后面加數(shù)字區(qū)別二、商業(yè)命名法二、商業(yè)命名法nh(ch2)6nhco(ch2)4con nh ( ch2 )5 co nnh(ch2)6nhco(ch2)8con 尼龍尼龍610610尼龍尼龍10101010nh(ch2)10nhco(ch2)8con 第一個數(shù)字表示二元胺的

11、碳原子數(shù)第一個數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)第二個數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)第二個數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)只附一個數(shù)字表示內(nèi)酰胺或氨基酸的碳原子數(shù)只附一個數(shù)字表示內(nèi)酰胺或氨基酸的碳原子數(shù)數(shù)字含義數(shù)字含義聚合物的商業(yè)名稱聚合物的商業(yè)名稱一般名稱一般名稱商業(yè)名稱商業(yè)名稱一般名稱一般名稱商業(yè)名稱商業(yè)名稱聚對苯二甲酸乙二聚對苯二甲酸乙二( (醇醇) )酯酯滌滌 綸綸聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯有機玻璃有機玻璃聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺尼龍尼龍-66-66酚醛樹脂酚醛樹脂電電 木木聚乙烯醇聚乙烯醇縮甲醛縮甲醛維尼綸維尼綸脲醛樹脂脲醛樹脂電電 玉玉聚丙烯腈聚丙烯腈腈腈 綸綸聚異戊二烯聚異戊二烯合成天然合成天

12、然橡膠橡膠三、系統(tǒng)命名法三、系統(tǒng)命名法（iupaciupac命名命名）ch ch2n聚聚 (1苯基乙烯苯基乙烯 )poly(1-phenylethylene) 1) 1) 確定重復結(jié)構(gòu)單元；確定重復結(jié)構(gòu)單元；2) 2) 按規(guī)定排出重復結(jié)構(gòu)單元中的二級單元順序按規(guī)定排出重復結(jié)構(gòu)單元中的二級單元順序：規(guī)定主鏈：規(guī)定主鏈上帶取代基的上帶取代基的c c原子寫在前，含原子最少的基團先寫；原子寫在前，含原子最少的基團先寫；3) 3) 給重復結(jié)構(gòu)單元命名：給重復結(jié)構(gòu)單元命名：按小分子有機化合物的按小分子有機化合物的iupaciupac命名命名規(guī)則給重復結(jié)構(gòu)單元命名；規(guī)則給重復結(jié)構(gòu)單元命名；4) 4) 給重復

13、結(jié)構(gòu)單元的命名加括弧，并冠以前綴給重復結(jié)構(gòu)單元的命名加括弧，并冠以前綴“聚聚”。q系統(tǒng)命名法較嚴謹，但系統(tǒng)命名法較嚴謹，但比較煩瑣，比較煩瑣，往往名稱很長，往往名稱很長，使用不太方便。使用不太方便。q一般命名法容易掌握一般命名法容易掌握, ,但不嚴格但不嚴格, ,有時會造成混亂有時會造成混亂 iupac不反對在一般場合使用習慣命名法和其不反對在一般場合使用習慣命名法和其能反映聚合物特征的命名法，但在學術性較強的能反映聚合物特征的命名法，但在學術性較強的論文中鼓勵使用系統(tǒng)命名法。論文中鼓勵使用系統(tǒng)命名法。 iupac不提倡采用商品名和俗稱。不提倡采用商品名和俗稱。 當聚合物結(jié)構(gòu)較復雜時，聚合物名

14、稱往往較當聚合物結(jié)構(gòu)較復雜時，聚合物名稱往往較長，使用不方便，因此常用英文縮寫表示。長，使用不方便，因此常用英文縮寫表示。例如：例如：pe：polyethylene； pp：polypropylenepvc：poly（vinyl chloride）；）； ps：polystyrene；pva：poly（vinyl alcohol）；）； pc：polycarbonatepmma：poly（methyl methacrylate）pet：poly（ethylene terephthalate）pa：polyamide；pur： polyurethane四、英文縮寫命名法四、英文縮寫命名法常用聚合

15、物英文縮寫符號常用聚合物英文縮寫符號 pa-66聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺pan聚丙烯腈聚丙烯腈pet聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二酯pvac聚醋酸乙烯聚醋酸乙烯ep環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂pmma聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯pc聚碳酸酯聚碳酸酯ps聚苯乙烯聚苯乙烯pvfo聚乙烯醇聚乙烯醇縮甲醛縮甲醛pp聚丙烯聚丙烯pip聚異戊二烯聚異戊二烯pe聚乙烯聚乙烯pb聚丁二烯聚丁二烯pvc聚氯乙烯聚氯乙烯英文縮寫英文縮寫聚合物名稱聚合物名稱英文縮寫英文縮寫聚合物名稱聚合物名稱按按性性質(zhì)質(zhì)和和用用途途分分塑塑 料料纖纖 維維橡橡 膠膠涂涂 料料膠粘劑膠粘劑功能高功能高分子分子以聚合物為基礎，加入（或

16、不加）各種以聚合物為基礎，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的材料助劑和填料，經(jīng)加工形成的材料具有可逆形變的高彈性材料具有可逆形變的高彈性材料纖細而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑纖細而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的的100倍倍涂布于物體表面能成堅韌的薄膜、起裝涂布于物體表面能成堅韌的薄膜、起裝飾和保護作用的聚合物材料飾和保護作用的聚合物材料能通過粘合的方法將兩種以上的物體連能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料接在一起的聚合物材料具有特殊功能與用途但用量不大的精具有特殊功能與用途但用量不大的精細高分子材料細高分子材料131.3.1p天然高分子天然高分子：自然界天然存在的高分

17、子：自然界天然存在的高分子如淀粉、蛋白質(zhì)如淀粉、蛋白質(zhì) 、纖維素、核酸和各種生物大分子等、纖維素、核酸和各種生物大分子等p半天然高分子半天然高分子：經(jīng)化學改性后的天然高分子經(jīng)化學改性后的天然高分子如硝酸纖維素、硫化橡膠等如硝酸纖維素、硫化橡膠等p合成高分子合成高分子：由單體聚合人工合成的高分子由單體聚合人工合成的高分子如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合成纖維等如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合成纖維等1.3.2 按高分子的來源分為：按高分子的來源分為：纖維素纖維素 (cellulose)ohch2ohohooohch2ohohoou植物是纖維素最主要的來源植物是纖維素最主要的來源u棉花是自然界中纖維素含量

18、最高的纖維棉花是自然界中纖維素含量最高的纖維u木材是纖維素化學工業(yè)的主要原料木材是纖維素化學工業(yè)的主要原料硝酸纖維或纖維素三硝酸酯硝酸纖維或纖維素三硝酸酯 纖維素纖維素 甲殼素甲殼素och2ohohnh-c=och3on脫去乙醛基脫去乙醛基och2ohohnh2on殼聚糖殼聚糖 自然界中僅次于纖維素的第二大生物多糖，同時自然界中僅次于纖維素的第二大生物多糖，同時也是自然界唯一大量存在的聚氨基的堿性多糖。也是自然界唯一大量存在的聚氨基的堿性多糖。它是由甲殼素經(jīng)過脫乙酰作用得到的，具有良好它是由甲殼素經(jīng)過脫乙酰作用得到的，具有良好的生物相容性、生物可降解性及抗菌、防腐、止的生物相容性、生物可降解性

19、及抗菌、防腐、止血和促進傷口愈合等優(yōu)良的特性。血和促進傷口愈合等優(yōu)良的特性。 一種重要的酸性糖胺多糖，由動物喉骨、鼻軟一種重要的酸性糖胺多糖，由動物喉骨、鼻軟骨、氣管等軟骨組織提取，在免疫抑制、調(diào)骨、氣管等軟骨組織提取，在免疫抑制、調(diào)脂、抑制結(jié)石形成等方面有廣泛的用途脂、抑制結(jié)石形成等方面有廣泛的用途ohhohhohcoo-hohhhnhcoch3hohch2oso3-hhoon割膠季節(jié)海南從每年割膠季節(jié)海南從每年3月月25日至日至12月月25日，云南日，云南從每年的從每年的4月至月至11月月25日日 天然橡膠天然橡膠 天然橡膠是由人工栽培的三葉橡膠樹分泌的天然橡膠是由人工栽培的三葉橡膠樹分泌

20、的乳汁，經(jīng)凝固、加工而制得的，它是以聚異戊乳汁，經(jīng)凝固、加工而制得的，它是以聚異戊二烯為主要成分的不飽和狀態(tài)的天然高分子化二烯為主要成分的不飽和狀態(tài)的天然高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式為：合物，其結(jié)構(gòu)式為：ch2cchch2ch3主鏈（鏈原子）完全由主鏈（鏈原子）完全由c原子組成原子組成鏈原子除鏈原子除c外，還含外，還含o,n,s等雜原子等雜原子鏈原子由鏈原子由si,b,al,o,n,s,p等雜原子組成等雜原子組成chhchhchhchhchhchhcchhch3hchhcch3hchhcch3h聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯chhchho chhchho chhchho聚乙二醇聚乙二醇nhchhchhch

21、hchhchhco尼龍尼龍6聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷sich3ch3osich3ch3sich3ch3op碳鏈高分子：碳鏈高分子：p雜鏈高分子：雜鏈高分子：p元素有機高分子：元素有機高分子：1.3.3 按主鏈元素（鏈原子）組成來分：按主鏈元素（鏈原子）組成來分：高分子鏈的三種基本形狀：高分子鏈的三種基本形狀：線形、支鏈形、體形線形、支鏈形、體形線形線形 支鏈形支鏈形 體形體形按高分子鏈幾何形狀分類按高分子鏈幾何形狀分類其它新型結(jié)構(gòu)的高分子，如其它新型結(jié)構(gòu)的高分子，如星形聚合物、梯形聚合物星形聚合物、梯形聚合物等。等。星形星形梯形梯形14 高聚物的分子量高聚物的分子量1.4.1 高聚物分子量

22、的多分散性高聚物分子量的多分散性ch3ohch3ch2ohch2 chn天然橡膠天然橡膠ch2cchch2ch3n n 約為約為1000010000左右，分子量分布在左右，分子量分布在10-18010-180萬萬之間，平均分子量之間，平均分子量7070萬左右。萬左右。實際天然橡實際天然橡膠是多種不同分子量的聚異戊二烯的混合膠是多種不同分子量的聚異戊二烯的混合體體，橡膠烴含量約，橡膠烴含量約91%94%91%94%，其余為少量的，其余為少量的蛋白質(zhì)、脂肪酸、糖分、灰分等，含雜質(zhì)蛋白質(zhì)、脂肪酸、糖分、灰分等，含雜質(zhì)的天然橡膠透明而略帶黃色。的天然橡膠透明而略帶黃色。 monodispersitypolydispersity高分子的分子量不均一高分子的分子量不均一( (即分子量大小不一、參差即分子量大小不一、參差不齊）的特性，稱為不齊）的特性，稱為分子量的多分散性分子量的多分散性 數(shù)均相對分子質(zhì)量數(shù)均相對分子質(zhì)量mn (number average molecular weight)iiiinnmnnwm若有一高聚物試樣若有一高聚物試樣分子量：分子量：分子數(shù)：分子數(shù)：immmm 321,innnn 321,iiimnw 每種鏈的重量：每種鏈的重量：iwwww 321, 重均相對分子質(zhì)量重均相對分子質(zhì)量mw(weight a