高分子科學的發(fā)展CHAPTER1

1、高分子科學黃石理工學院化學與材料學院盧小菊Tel:mail: 參考書：高分子化學，潘祖仁參考書：高分子化學，潘祖仁 主編主編 第第4 4版。版。 高分子物理，何曼君編，復旦大學出版社。高分子物理，何曼君編，復旦大學出版社。什么是高分子(聚合物） 聚合物聚合物(polymer)是指具有非常大的分子量的化合物，分子間由結構單位結構單位(structural unit)、或單體經由共價鍵連接在一起。這個字眼(polymer)是出自于希臘字：polys代表的是多，而meros 代表的是小單位(part)，所以很多小單位連結在一起的這種特別的分子，我們稱之為聚合物。 聚乙烯結構

2、模型我們身邊的高分子材料我們身邊的高分子材料高分子化學高分子化學天天 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 學學 改改 性性天然橡膠的硫化天然橡膠的硫化, , 硝化纖維的合成等硝化纖維的合成等淀粉、蛋白質、棉麻絲、竹、木等淀粉、蛋白質、棉麻絲、竹、木等縮聚反應，自由基、配位、縮聚反應，自由基、配位、離子聚合等離子聚合等高高 分子合分子合 成成高分子時代高分子時代1. 1 高分子高分子科學的歷史和現(xiàn)狀科學的歷史和現(xiàn)狀高分子化學高分子化學1840前前天然高分子的直接使用、簡單加工天然高分子的直接使用、簡單加工十九世紀中期十九世紀中期 天然高分子的

3、化學改性天然高分子的化學改性十九世紀末十九世紀末天然高分子化學組成的確定天然高分子化學組成的確定二十世紀初二十世紀初合成高分子的出現(xiàn)合成高分子的出現(xiàn)1907酚醛樹脂酚醛樹脂1912丁鈉橡膠丁鈉橡膠1926醇酸樹脂醇酸樹脂 1927醋酸纖維醋酸纖維1929脲醛樹脂脲醛樹脂高分子化學高分子化學Hermann Staudinger : 把把“高分子高分子”這個這個概念引進科學領域，并確立了高分子溶液的粘概念引進科學領域，并確立了高分子溶液的粘度與分子量之間的關系（度與分子量之間的關系（19531953年諾貝爾獎）。年諾貝爾獎）。高分子化學高分子化學經經典典化化學學概概念念的的突突破破高分子化學高分子

4、化學Paul J. Flory : 聚合聚合反反應應原理、高分子物理性質與結構的關系原理、高分子物理性質與結構的關系（1974年諾貝爾獎）。年諾貝爾獎）。高分子化學高分子化學五十年代五十年代配位聚合、工程塑料配位聚合、工程塑料配位聚合配位聚合 Karl Ziegler、 Giulio Natta : 乙烯、丙烯配位聚合乙烯、丙烯配位聚合 （1963年諾貝爾獎）年諾貝爾獎）HDPE 1953 1955PP 1955 1957順丁橡膠順丁橡膠 1959異戊橡膠、乙丙橡膠異戊橡膠、乙丙橡膠1960高分子化學高分子化學活性陰離子活性陰離子Living Anionic聚合聚合SzwarcSBS熱塑彈性體

5、熱塑彈性體 工程塑料工程塑料 Engineering Plastics聚甲醛聚甲醛 (1956)聚碳酸酯聚碳酸酯(1957)聚酰亞胺聚酰亞胺 (1962) 聚苯醚聚苯醚 (1964) 聚砜聚砜 (1965) 高分子化學高分子化學六、七十年代六、七十年代提高產量、改進性能、發(fā)展功能提高產量、改進性能、發(fā)展功能七十年代七十年代功能高分子功能高分子 Functional Polymer如：如：Hideki Shirakawa（白川英樹）（白川英樹）, Alan G. MacDiarmid, Alan J. Heeger ：對導電：對導電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展（2000年諾貝爾獎）。年

6、諾貝爾獎）。高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學制制 約約 因因 素素解解 決決 途途 徑徑（1）延長使用壽命：減少廢棄）延長使用壽命：減少廢棄（2）回收利用：低性能應用；降解）回收利用：低性能應用；降解（3）自然降解：自然分解回歸自然）自然降解：自然分解回歸自然：高分子制品廢棄后對環(huán)境的污染高分子制品廢棄后對環(huán)境的污染在人類歷史上在人類歷史上, ,幾乎沒有什么科學技術象高分子幾乎沒有什么科學技術象高分子科學這樣對人類社會做出如此巨大的貢獻?？茖W這樣對人類社會做出如此巨大的貢獻。高分子化學高分子化學擴大高分子的品種和應用范圍擴大高分子的品種和應用范圍在理論上研究和驗證高分子的結構在理論上研

7、究和驗證高分子的結構研究影響老化的因素和性能變化之間的關系研究影響老化的因素和性能變化之間的關系研究高分子的降解，有利于廢聚合物的處理研究高分子的降解，有利于廢聚合物的處理高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學：高分子化學：研究高分子研究高分子合成（聚合）合成（聚合）和和化學反應化學反應的學科概念性強而又實際的學科的學科概念性強而又實際的學科高分子化合物（高分子化合物（簡稱高分子、聚合物、高聚物）：簡稱高分子、聚合物、高聚物）：分子量為分子量為104106 .由許多相同的、結構簡單的由許多相同的、結構簡

8、單的單元單元(unit)通過通過共價鍵共價鍵重復鍵接而成的化合物。重復鍵接而成的化合物。1.2、高分子的、高分子的定義、定義、基本概念基本概念、分類和命名、分類和命名塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑一般人一般人認為：認為：高分子化學高分子化學聚氯乙烯聚氯乙烯 (polyvinyl chloride，PVC)(分子量分子量515萬萬)CH2CHClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCH2CHCln方括號方括號表示重復連接表示重復連接的意思，的意思，方括號內方括號內是重復連接是重復連接的單元，的單元，n代表重復單元數(shù)。代表重復單元數(shù)?？s寫為縮寫為CH2=CHCl

9、聚合聚合高分子化學高分子化學H-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHnH2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH(2n-1) H2O+ 尼龍尼龍(nylon)-66 分子（分子（2萬萬） 己二酸己二酸己二胺己二胺高分子化學高分子化學單體單體(monomer)：合成聚合物的化合物合成聚合物的化合物 。 尼龍尼龍-66的單體：的單體： 聚氯乙烯聚氯乙烯的單體：的單體：CH2=CHClHOOC(CH2)4COOHNH2(CH2)6NH2 高分子化學高分子化學結構單元：結構單元：單體在大分子鏈中形成的單元。單體在大分子鏈中形成的單元。 聚氯乙烯聚氯乙烯的結構單元：的結構單元

10、：CH2CHCl 尼龍尼龍-66的結構單元：的結構單元：NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO高分子化學高分子化學重復單元重復單元(repeating unit)：大分子鏈上重復出現(xiàn)的、：大分子鏈上重復出現(xiàn)的、最小基本單元最小基本單元 （中括號內的部分）。（中括號內的部分）。CH2CHClCO(CH2)4CONH(CH2)6NH 聚氯乙烯的重復單元：聚氯乙烯的重復單元： 尼龍尼龍-66的重復單元：的重復單元：高分子化學高分子化學單體單元單體單元(monomer unit)：與單體相比，除電子結構改變外，原子種類與單體相比，除電子結構改變外，原子種類及個數(shù)完全相同的結構單元，如：及個數(shù)完全相同

11、的結構單元，如：CH2CHClCH2=CHCl高分子化學高分子化學NH(CH2)6NH CO(CH2)4COn重復單元結構單元結構單元尼龍尼龍-66：聚氯乙烯：聚氯乙烯： 高分子化學高分子化學nXDPnnXDPn2/DPnX統(tǒng)計平均聚合度統(tǒng)計平均聚合度聚合度：聚合度：高分子大小的度量。高分子大小的度量。以以重復單元重復單元數(shù)為基準：數(shù)為基準：以結構單元數(shù)為基準：以結構單元數(shù)為基準：聚合物聚合物是不同聚合度的同系物的是不同聚合度的同系物的混合物混合物聚氯乙烯：聚氯乙烯：尼龍尼龍-66：高分子化學高分子化學M0：重復單元數(shù)的分子量；：重復單元數(shù)的分子量；M1：結構單元數(shù)的分子量；：結構單元數(shù)的分子

12、量； ：重復單元數(shù)；：重復單元數(shù)； ： 結構單元數(shù)。結構單元數(shù)。聚合物的分子量：聚合物的分子量：重復單元的分子量與重復單元數(shù)的乘積或重復單元的分子量與重復單元數(shù)的乘積或結構單元分子量與結構單元數(shù)的乘積。結構單元分子量與結構單元數(shù)的乘積。1,0MXMMDPMnDPnX高分子化學高分子化學高分子高分子 = 高分子化合物高分子化合物 聚合物聚合物 大分子（鏈）大分子（鏈）macromolecule polymer高分子化合物高分子化合物 與與 聚合物是有區(qū)別聚合物是有區(qū)別 高分子化學高分子化學1. 3 聚合物的分類和命名聚合物的分類和命名按成品的性能與用途分按成品的性能與用途分 橡膠橡膠(rubbe

13、r)： 定義：具有可逆形變的高彈性聚合物材料定義：具有可逆形變的高彈性聚合物材料 特點：高彈性；易形變且可逆；分子量大。特點：高彈性；易形變且可逆；分子量大。通用型橡膠：丁苯、順丁、天然橡膠。通用型橡膠：丁苯、順丁、天然橡膠。特種型橡膠：丁腈、硅橡膠、氯丁橡膠。特種型橡膠：丁腈、硅橡膠、氯丁橡膠。三大合成材料：橡膠、纖維、塑料三大合成材料：橡膠、纖維、塑料高分子化學高分子化學 特點特點：彈性模量大；形變小；強度高；分子量小。彈性模量大；形變小；強度高；分子量小。 分類分類： 纖維纖維(fiber)天然纖維（棉、毛、絲、麻等）天然纖維（棉、毛、絲、麻等）化學纖維化學纖維人造纖維人造纖維合成纖維合

14、成纖維人造纖維：人造纖維：將天然高分子經化學處理再加工紡制而成。將天然高分子經化學處理再加工紡制而成。合成纖維：合成纖維：聚合物經加工紡制而成的纖維。聚合物經加工紡制而成的纖維。高分子化學高分子化學 塑料塑料(plastics) ：特點：特點：彈性模量介于橡膠和纖維之間；形變量中等。彈性模量介于橡膠和纖維之間；形變量中等。分類：分類：熱塑性塑料熱塑性塑料熱固性塑料熱固性塑料線形或支鏈形，線形或支鏈形，可熔可溶可熔可溶。如聚苯乙烯、。如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等，聚氯乙烯、聚丙烯等，強度大、具有金屬某些特點的聚合物，可作強度大、具有金屬某些特點的聚合物，可作為機械的零部件。如聚苯醚、聚碳酸酯等

15、。為機械的零部件。如聚苯醚、聚碳酸酯等。根據(jù)受熱行根據(jù)受熱行交聯(lián)結構，交聯(lián)結構，不溶不熔不溶不熔。如酚醛樹脂、。如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂等。環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂等。按使用性能按使用性能通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料高分子化學高分子化學CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H1）碳鏈）碳鏈(carbon chain)聚合物：聚合物：大分子主鏈由碳原子組成。絕大多數(shù)大分子主鏈由碳原子組成。絕大多數(shù)烯類烯類(olefin)和和二烯二烯(diolefin)類聚合物類聚合物1.3.1 按主鏈按主鏈(main chain)結構分類結構分類PE、PP、PB、PVC、PSt、PVA、PMMA聚丙

16、烯聚丙烯高分子化學高分子化學2）雜鏈）雜鏈(heterochain)聚合物：聚合物：主鏈上除主鏈上除C外還有外還有O、N、S等雜原子。如：等雜原子。如：聚聚酯酯(polyester)、聚、聚醚醚(polyether)、聚聚氨氨酯酯(polyurethane)、聚、聚硫硫橡膠橡膠(thio rubber)。聚酰胺聚酰胺 聚酯聚酯 聚氨酯聚氨酯 聚醚聚醚O -C-O-NH-C-O-OO -C-NH- -O-高分子化學高分子化學聚乙二醇聚乙二醇( (聚醚聚醚) )CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHONHCHHCHHCHHCHHCHHCO尼龍尼龍-6高分子化學高分子化學3）元素有機聚合物（半

17、有機高分子）：）元素有機聚合物（半有機高分子）：主鏈主鏈上無碳原子，主要由硅、鋁、氧、氮、上無碳原子，主要由硅、鋁、氧、氮、硫等元素組成，硫等元素組成，但但側基側基由有機基團組成，如烷基、芳基等。由有機基團組成，如烷基、芳基等。如：有機硅橡膠。如：有機硅橡膠。聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷SiCH3CH3OSiCH3CH3SiCH3CH3O高分子化學高分子化學4）無機高分子：）無機高分子：主鏈和側基均無碳原子。主鏈和側基均無碳原子。 生成無機高分子物質的元素生成無機高分子物質的元素 H B C N O F Al Si P S Cl Ge As Se Sn Sb Te 右表列出了能生右表列出了能生

18、成無機高分子物質成無機高分子物質的元素在周期表中的元素在周期表中的位置。表中所有的位置。表中所有的元素都能生成雜的元素都能生成雜鏈無機高分子物質，鏈無機高分子物質，有下劃線的元素能有下劃線的元素能生成均鏈無機高分生成均鏈無機高分子物質。子物質。 高分子化學高分子化學SiBnSiOn聚硅硼烷聚硅硼烷聚硅氧烷聚硅氧烷 H H H聚硅烷聚硅烷 SiSiSi H H H高分子化學高分子化學 神奇的全碳分子神奇的全碳分子富勒烯富勒烯 C60 C70高分子化學高分子化學 1985年，斯莫利、克羅托和科爾發(fā)現(xiàn)碳元素也可以非常穩(wěn)定地年，斯莫利、克羅托和科爾發(fā)現(xiàn)碳元素也可以非常穩(wěn)定地以球的形狀存在，他們稱這些新

19、的碳球為以球的形狀存在，他們稱這些新的碳球為“富勒烯富勒烯”。他們于。他們于1996年獲得諾貝爾化學獎。由此一門新型的碳化學發(fā)展起來了，年獲得諾貝爾化學獎。由此一門新型的碳化學發(fā)展起來了，“富勒烯富勒烯”可以制成新的超導材料、有機化合物和高分子材料。可以制成新的超導材料、有機化合物和高分子材料。高分子化學高分子化學1 習慣命名法（習慣命名法（ 參照參照單體單體名稱來命名）名稱來命名）均聚物：聚均聚物：聚+單體名，例：單體名，例： CH2CHClnCH2CHnCH2CHOHn聚苯乙烯聚苯乙烯PSt聚氯乙烯聚氯乙烯 PVC聚乙烯醇聚乙烯醇 PVA1.3.2 聚合物的命名聚合物的命名高分子化學高分子

20、化學共聚物：共聚物：共聚單體簡名共聚單體簡名 + “樹脂樹脂”或或“橡膠橡膠”作詞尾作詞尾樹脂：未加助劑的聚合物粉料粒料等。樹脂：未加助劑的聚合物粉料粒料等。合成橡膠：合成橡膠： 丁丁二烯二烯 + 苯苯乙烯乙烯 丁苯丁苯橡膠橡膠 丁丁二烯二烯 + 丙烯丙烯腈腈 丁腈丁腈橡膠橡膠 乙乙烯烯 + 丙丙烯烯 乙丙乙丙橡膠橡膠合成樹脂：合成樹脂： 苯苯酚酚 + 甲甲醛醛 酚醛酚醛樹脂樹脂 尿尿素素 + 甲甲醛醛 脲醛脲醛樹脂樹脂 丙三丙三醇醇（甘油）（甘油）+鄰苯二甲鄰苯二甲酸酸酐酐 醇酸醇酸樹脂樹脂高分子化學高分子化學碳雜鏈參照聚合物的結構特征命名碳雜鏈參照聚合物的結構特征命名 含酰胺鍵含酰胺鍵CO

21、NH： 聚酰胺聚酰胺(polyamide) 含酯鍵含酯鍵COO： 聚酯聚酯(polyester) 含醚鍵含醚鍵O： 聚醚聚醚(polyether) 含砜鍵含砜鍵SO2 ： 聚砜聚砜(polysulfone)高分子化學高分子化學 商品命名法商品命名法含酰胺鍵含酰胺鍵CONH的聚酰胺類，統(tǒng)稱的聚酰胺類，統(tǒng)稱尼龍尼龍。尼龍尼龍-66 己二胺和己二酸合成的產物己二胺和己二酸合成的產物 學名：聚己二酰己二胺。學名：聚己二酰己二胺。尼龍尼龍-6 是己內酰胺或是己內酰胺或-氨基已酸的產物氨基已酸的產物 學名：聚己內酰胺。學名：聚己內酰胺。l尼龍尼龍-66：表示原料中胺和酸的碳原子數(shù)，：表示原料中胺和酸的碳原

22、子數(shù)，前胺后酸。前胺后酸。高分子化學高分子化學錦綸錦綸 尼龍尼龍-6滌綸滌綸 聚酯（聚對苯二甲酸乙二醇酯）聚酯（聚對苯二甲酸乙二醇酯）維尼綸維尼綸 聚乙烯醇縮甲醛聚乙烯醇縮甲醛腈綸腈綸 聚丙烯腈聚丙烯腈氯綸氯綸 聚氯乙烯聚氯乙烯丙綸丙綸 聚丙烯聚丙烯我國常用我國常用“綸綸”字作為合成纖維商品名的后綴。字作為合成纖維商品名的后綴。高分子化學高分子化學 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：丁苯橡膠丁苯橡膠(Styrene-Butadiene Rubber)EPR：乙丙橡膠乙丙橡膠(Ethylene

23、-Propylene Rubber)EVA：乙烯乙烯(Ethylene)-醋酸乙烯醋酸乙烯(Vinyl Acetate)的共聚物的共聚物高分子化學高分子化學聚乙烯聚乙烯 (Polyethylene,PE) 聚乙烯（PE）是結構最簡單的高分子聚合物，也是應用最廣泛的高分子材料。它是由重復的CH2單元連接而成的。PE通過乙烯CH2=CH2加聚而成，PE的性能取決于它的聚合方式。在中等壓力（15-30大氣壓），有機化合物催化條件下進行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯（HDPE）。這種條件下聚合的PE 分子是線性的，且分子鏈很長，分子量高達幾十萬。如果是在高壓力(1000-2000大

24、氣壓）、高溫（190210），過氧化物催化條件下自由基聚合，生產出的則是低密度聚乙烯（LDPE），它是支化結構的。 聚丙烯聚丙烯(Polypropylene，PP) 聚丙烯（PP）是用途最廣泛的通用塑料，它即可以作為塑料使用也可以紡絲制成纖維 (丙綸) 。 PP為線型碳氫聚合物，分子結構與聚乙烯相似，因此它的各種性能與聚乙烯非常相似。但是，PP 由于主鏈碳原子上交替存在甲基 (CH3)，使主鏈顯得稍微僵硬些，應使熔融溫度升高，同時破壞分子對稱性，又使熔融溫度下降，兩者抵消的結果，最規(guī)整的PP比最規(guī)整聚丙烯高50。與高密度聚乙烯比較，PP軟化溫度顯著提高（純粹的全同立構聚丙烯熔點176），拉伸強

25、度、彎曲強度、剛性很大，但是沖擊強度不高。PP的抗拉強度比聚乙烯的高。PP的表面硬度不及聚苯乙烯和 ABS ，但比聚乙烯高，并有良好的表面光澤，隨等規(guī)度和熔體指數(shù)MFI 增加時，其洛氏硬度增大。沖擊強度隨等規(guī)度增大而下降。PP的彈性模數(shù)（剛性）與等規(guī)度和分子量（熔體粘度）有明顯關系，隨等規(guī)度的增加而增大，隨熔體粘度或分子量的減小而增大。聚苯乙烯聚苯乙烯(Polystyrene，PS) 聚苯乙烯（PS）是一種用途廣泛的脆性塑料。你現(xiàn)在正在使用的計算機的外殼就是聚苯乙烯的。透明的塑料水杯，包裝用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。聚苯乙烯屬于聚烯烴，是由苯乙烯通過自由基聚合而成的。 PS一般為頭尾結構

26、，主鏈為飽和碳鏈，側基為共軛苯環(huán)，使分子結構不規(guī)整，增大了分子的剛性，使PS成為非結晶性的線型聚合物。由于苯環(huán)存在，PS具有較高的Tg（8082），所以在室溫下是透明而堅硬的，由于分子鏈的剛性，易引起應力開裂。 聚氯乙烯聚氯乙烯 (Polyvinylidene chloride，PVC，又名氯綸，又名氯綸) 聚氯乙烯（PVC）是一種含微晶的無定形熱塑性塑料，是用途最廣泛的通用塑料之一，產量占第二位（僅次于PE）。PVC大多為頭尾結構，所以是線型聚合物，與PE結構相似，但 PVC 分子中有電負性較強的氯原子，其分子極性較PE大，故硬度和剛性比PE大，且有較高的強度（抗壓強度）和表面硬度及較小伸長

27、率。 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA) 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 是無色透明的無定型聚合物，就是所謂的有機玻璃。 PMMA是由甲基丙烯酸甲酯通過自由基聚合而成的 線型碳氫聚合物。產物多為無規(guī)立構，大分子鏈上碳原子上的氫被取代，使分子鏈剛性增大，使Tg比PE高得多，一般為104，間規(guī)聚合物為115，由陰離子聚合物制得的等規(guī)聚合物145。 極性酯基存在，使分子間力比PS大。因此PMMA 是較強極性的聚合物，沒有PE那樣好的電性能。 高分子化學高分子化學 CH CH2n聚聚 (1苯基乙烯苯基乙烯 )Poly(1-phenylethyle

28、ne)高分子化學高分子化學聚聚1-(1-(甲氧基羰基甲氧基羰基)-1-)-1-甲基乙烯甲基乙烯 聚聚( (亞胺基六次甲基亞胺基己二酰）亞胺基六次甲基亞胺基己二酰）NH(CH2)6NHCO(CH2)4COn聚聚( (氧羰基氧氧羰基氧-1,4-1,4-苯撐苯撐異丙叉異丙叉-1,4-1,4-苯撐苯撐) )CH3CH3O CO O CnCOOCH3CH3nC CH2聚甲基丙烯酯甲酯聚甲基丙烯酯甲酯PMMAPMMA尼龍尼龍-66-66聚碳酸酯（聚碳酸酯（PCPC）高分子化學高分子化學1. 4 分子量及其分布分子量及其分布聚合物最基本特征聚合物最基本特征分子量大分子量大聚合物作為材料許多聚合物作為材料許多

29、優(yōu)良性能優(yōu)良性能都與分子量有關都與分子量有關如：抗張強度、沖擊強度、斷裂伸長、可逆彈性。如：抗張強度、沖擊強度、斷裂伸長、可逆彈性。平均分子量平均分子量 聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子組成，這些同系物高分子之間的分子同系物高分子組成，這些同系物高分子之間的分子量差為重復結構單元分子量的倍數(shù)，這種同種聚合量差為重復結構單元分子量的倍數(shù)，這種同種聚合物分子長短不一的特征稱為物分子長短不一的特征稱為聚合物的多分散性聚合物的多分散性。聚合物的多分散性聚合物的多分散性高分子化學高分子化學聚合物的分子量要求：聚合物的分子量要求：A點點以上：以上

30、：at least；B值值以上：以上：Best臨界分子量臨界分子量 (Critical Mmolecular Weight)高分子化學高分子化學ACB高分子化學高分子化學A A B尼龍尼龍 40 15040 150纖維素纖維素 60 25060 250乙烯基乙烯基 100 400100 400高分子化學高分子化學 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：16，甘油：，甘油：92 高分子化合物（聚合物）高分子化合物（聚合物）在聚合過程中在聚合過程中，由于反應幾率的不同，即使是，由于反應幾率的不同，即使是 “純粹純粹”的聚的聚合物，也是由分子量不等的同系物組成，即分

31、合物，也是由分子量不等的同系物組成，即分子量為一平均值。子量為一平均值。平均分子量的數(shù)值與測定和統(tǒng)計方法有關。平均分子量的數(shù)值與測定和統(tǒng)計方法有關。1.4.1 平均分子量平均分子量聚合物的多分散性聚合物的多分散性高分子化學高分子化學（1）數(shù)均分子量）數(shù)均分子量iiiiiiiinMNNMNNNNMNMNMNM212211nM根據(jù)統(tǒng)計方法不同，平均分子量表示方法可分為：根據(jù)統(tǒng)計方法不同，平均分子量表示方法可分為：聚合物中用不同分子量的分子數(shù)目平聚合物中用不同分子量的分子數(shù)目平均的統(tǒng)計平均分子量均的統(tǒng)計平均分子量N1，N2Ni：分子量為：分子量為M1，M2Mi的分子數(shù)；的分子數(shù)；Ni ：相應分子所占

32、的：相應分子所占的數(shù)量分數(shù)數(shù)量分數(shù)。高分子化學高分子化學 數(shù)均分子量的數(shù)均分子量的物理意義：物理意義： 試樣總質量按分子總數(shù)來平均。試樣總質量按分子總數(shù)來平均。 測定方法：測定方法：利用物化中的利用物化中的依數(shù)性依數(shù)性所測得的分子量均為數(shù)均分所測得的分子量均為數(shù)均分子量。如：子量。如： 端基分析、端基分析、 沸點升高、沸點升高、 冰點下降、冰點下降、 蒸氣壓、蒸氣壓、 滲透壓等滲透壓等。 低分子部份低分子部份對數(shù)均分子量有較大的貢獻。對數(shù)均分子量有較大的貢獻。高分子化學高分子化學（2）重均分子量）重均分子量iiiiiiiiiiiiiiWMWMNMNMNMNMNMNMNMNWWWMWMWMWM2

33、2211222211212211wM聚合物中用不同分子量的分子重聚合物中用不同分子量的分子重量平均的統(tǒng)計平均分子量。量平均的統(tǒng)計平均分子量。W1，W2Wi：分子量為：分子量為M1，M2Mi的聚合物分的聚合物分子的重量。子的重量。Wi：相應的分子所占的：相應的分子所占的重量分數(shù)重量分數(shù)。高分子化學高分子化學 重均分子量的物理意義重均分子量的物理意義 由各級分重量來平均的分子量由各級分重量來平均的分子量 測定方法：測定方法：凡是利用與分子重量有關的性質測得的分子量凡是利用與分子重量有關的性質測得的分子量是重均分子量，如光散射法等。是重均分子量，如光散射法等。 高分子部份對重均分子量有較大的貢獻。高

34、分子部份對重均分子量有較大的貢獻。高分子化學高分子化學蚊子蚊子4質量：質量：1小象小象1質量：質量：10000高分子化學高分子化學數(shù)均分子量數(shù)均分子量20001541000051）（iinMxM高分子化學高分子化學100001100044100001000410000）（iiwMWM重均分子量重均分子量高分子化學高分子化學：高分子稀溶液特性粘度，分子量關系：高分子稀溶液特性粘度，分子量關系式中的指數(shù)，一般在式中的指數(shù)，一般在0.50.9之間。之間。/1/11iiiiiiiVWMWMNMNM（3）粘均分子量）粘均分子量用粘度法測定，用得最普遍。用粘度法測定，用得最普遍。高分子化學高分子化學 一般

35、性的聚合物：一般性的聚合物：nVWMMMnVWMMM 單分散性的聚合物：單分散性的聚合物：Mz高分子化學高分子化學iiiMWZ 232iiiiiiiiiiiiMNMNMWMWZMZM1qqiiiiMNMNM3q2q1qZwnMMM高分子化學高分子化學 單分散性聚合物：單分散性聚合物： = 1； 縮聚物（如聚酯、聚酰胺等）：較?。豢s聚物（如聚酯、聚酰胺等）：較??； 加聚物（如聚氯乙烯等）：較大；加聚物（如聚氯乙烯等）：較大； 陰離子聚合的陰離子聚合的PSt： =1.021.20，標樣。，標樣。 常見聚合物常見聚合物 =250nMwM/1） 分布指數(shù)分布指數(shù)比值越大，分布越寬。比值越大，分布越寬。

36、1.4.2 分子量的分布分子量的分布聚合物的多分散性聚合物的多分散性nMwM/nMwM/nMwM/高分子化學高分子化學高分子化學高分子化學I. I. 單體單元的結構排列單體單元的結構排列首首- -尾連接尾連接首首- -首連接首連接尾尾- -尾連接尾連接如單體如單體CH2=CHX聚合時，所得單體單元結構如下：聚合時，所得單體單元結構如下：CH2CHCH2XCHXCH2CH CHXCH2XCH CH2CH2CHXXCH2CHX首首尾尾單體單元連接方式可有如下三種：單體單元連接方式可有如下三種：1. 5 高高分子結構分子結構的一般特征的一般特征高分子化學高分子化學若高分子中含有若高分子中含有手性手性

37、C原子原子,則其立體構型可有則其立體構型可有D型和型和L型，據(jù)其連接方式可分為如下三種：（以型，據(jù)其連接方式可分為如下三種：（以PP為例）為例）（1） 全同立構高分子全同立構高分子：主鏈上的：主鏈上的C*的立體構型的立體構型全部為全部為D型或型或L 型型, 即即DDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLL；II. II. 高分子的立體異構高分子的立體異構CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3高分子化學高分子化學（2） 間同立構高分子間同立構高分子：主鏈上的：主鏈上的C*的立體構型各不的立體構型各不相同相同, 即即D型與型與L型相間連接，型相間連接，LDLDLDLDLDLDLD；

38、立構規(guī)整性高分子立構規(guī)整性高分子（tactic polymer): C*的立體的立體構型有規(guī)則連接，簡稱構型有規(guī)則連接，簡稱等規(guī)高分子等規(guī)高分子。CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3CH2CHCH3高分子化學高分子化學（3） 無規(guī)立構高分子無規(guī)立構高分子（atactic polymer)：主：主鏈上的鏈上的C*的立體構型紊亂無規(guī)則連接。的立體構型紊亂無規(guī)則連接。CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3CH2CHCH3高分子化學高分子化學共軛雙烯聚合物的結構共軛雙烯聚合物的結構共軛雙烯單體聚合時可形成結構不同的單體單元，共軛雙烯單體聚合時可形成結構不同的單體單元，如最簡單的共軛雙烯丁二烯可形成三種不同的單體如最簡單的共軛雙烯丁二烯可形成三種不同的單體單元：單元：1,2-1,2-加成結構加成結構 反式反式1,4-1,4-加成結構加成結構 順式順式1,4-1,4-加成結構加成結構CH2CHCHCH2CH2CHCCH2HCH2CHC