潘祖仁版全套高分子化學(xué)課件第1章緒論-1

1、1第第1講講2 聚乙烯丙綸高分子聚乙烯丙綸高分子 防水膠防水膠 復(fù)合防水卷材復(fù)合防水卷材 高分子化學(xué)3我被高分子包圍了呀！酚醛塑料酚醛塑料滌綸滌綸聚氯乙烯聚氯乙烯有機(jī)玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料塑料聚丙烯聚丙烯4高分子化學(xué)四大塑料四大塑料“四烯四烯”聚乙烯、聚丙烯聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纖維合成纖維“六綸六綸”滌綸、滌綸、 錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸合成橡膠合成橡膠“四膠四膠” 順丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、異戊橡膠順丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、異戊橡膠 以及聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有機(jī)玻璃等都是以及聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有機(jī)玻璃等

2、都是經(jīng)過聚合反應(yīng)得到的高分子化合物。經(jīng)過聚合反應(yīng)得到的高分子化合物。5高分子化學(xué)阿斯匹林阿斯匹林( (Aspirin) )是一個是一個“古老古老”的解熱鎮(zhèn)痛藥物，而緩釋長效的解熱鎮(zhèn)痛藥物，而緩釋長效阿斯匹林又使阿斯匹林煥發(fā)了青春。近年，科學(xué)家通過乙二醇的阿斯匹林又使阿斯匹林煥發(fā)了青春。近年，科學(xué)家通過乙二醇的橋梁作用把阿斯匹林連接在高聚物上，制成緩釋長效阿斯匹林，橋梁作用把阿斯匹林連接在高聚物上，制成緩釋長效阿斯匹林，用于關(guān)節(jié)炎和冠心病的輔助治療，用于關(guān)節(jié)炎和冠心病的輔助治療，緩釋長效阿斯匹林可分為三部緩釋長效阿斯匹林可分為三部分分：高分子載體（高分子載體（聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸）；）；低分

3、子藥物（低分子藥物（阿斯匹阿斯匹林）林）；作為橋梁作用的作為橋梁作用的乙二醇乙二醇。腸胃中水解變?yōu)榘⑺蛊チ?。腸胃中水解變?yōu)榘⑺蛊チ??！尽楷F(xiàn)代醫(yī)藥發(fā)展方向之一：合成藥物長效化和低現(xiàn)代醫(yī)藥發(fā)展方向之一：合成藥物長效化和低毒化，其有效途徑是低分子藥物高分子化。例如可將藥物分子連毒化，其有效途徑是低分子藥物高分子化。例如可將藥物分子連在安全無毒的高分子鏈上。在安全無毒的高分子鏈上。緩釋長效阿斯匹林緩釋長效阿斯匹林的結(jié)構(gòu)簡式如下：的結(jié)構(gòu)簡式如下：6高分子化學(xué)緩釋長效阿斯匹林緩釋長效阿斯匹林在體內(nèi)的分解過程在體內(nèi)的分解過程人造器官組織 人造器官組織 人造器官組織 7高分子化學(xué)人造器官組織 人造器官組織

4、人造器官組織 人造器官組織 【】由于某些合成高分子材料（如：有機(jī)硅聚由于某些合成高分子材料（如：有機(jī)硅聚合物、有機(jī)氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、合物、有機(jī)氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纖維素等）與生物體中的天然高分子有極其相似的化學(xué)結(jié)醋酸纖維素等）與生物體中的天然高分子有極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，生物相容性較好，較少受到排斥，安全無毒，可用于制作構(gòu)，生物相容性較好，較少受到排斥，安全無毒，可用于制作醫(yī)用組織和人造器官的高分子材料。醫(yī)用組織和人造器官的高分子材料。 從皮膚到內(nèi)臟，從血液到五官都有用醫(yī)用高分子材料制成的人從皮膚到內(nèi)臟，從血液到五官都有用醫(yī)用高分子材料制成的

5、人造器官組織，如人造血管、人造心臟、人造腎臟、人造皮膚、造器官組織，如人造血管、人造心臟、人造腎臟、人造皮膚、人造骨髓等，最早應(yīng)用的醫(yī)用高分子材料是代替手術(shù)縫合線的人造骨髓等，最早應(yīng)用的醫(yī)用高分子材料是代替手術(shù)縫合線的聚乳酸聚乳酸 。使聚乳酸作為外科手術(shù)的縫合線，因聚乳酸極易水解、。使聚乳酸作為外科手術(shù)的縫合線，因聚乳酸極易水解、縫合傷口愈合后，不需拆線，縫合線經(jīng)體液水解為乳酸，由代縫合傷口愈合后，不需拆線，縫合線經(jīng)體液水解為乳酸，由代謝循環(huán)排出體外水解反應(yīng)式如下：謝循環(huán)排出體外水解反應(yīng)式如下：8高分子化學(xué)人造器官組織 人造器官組織 人造器官組織 【】螺苯并吡喃類衍生物是一類典型的光螺苯并吡喃

6、類衍生物是一類典型的光致變色化合物，將其引入纖維素類聚合物分子鏈上，用這種致變色化合物，將其引入纖維素類聚合物分子鏈上，用這種聚合物仿制的纖維就具有光致變色功能。變色反應(yīng)式如下：聚合物仿制的纖維就具有光致變色功能。變色反應(yīng)式如下：共軛鏈變化引起顏色變化通過上述反應(yīng)實現(xiàn)了人們的服裝可以隨光線強(qiáng)弱變化而變化。通過上述反應(yīng)實現(xiàn)了人們的服裝可以隨光線強(qiáng)弱變化而變化。NMeOCH2NO2MeMeNO2CH2NMeO-+hu9高分子化學(xué)高分子化學(xué) 講授內(nèi)容及課時分配講授內(nèi)容及課時分配 第一章第一章 緒論緒論.（6 6h h） 第二章第二章 逐步聚合逐步聚合.（6 6h h） 第三章第三章 自由基聚合自由基

7、聚合.(.(8 8h)h) 第四章第四章 聚合方法聚合方法. . （6 6h h） 第五章第五章 離子聚合離子聚合（6 6h h） 第六章第六章 配位聚合配位聚合.（2 2h h） 第七章第七章 聚合物的化學(xué)反應(yīng)聚合物的化學(xué)反應(yīng).（4 4h h）高分子化學(xué)高分子化學(xué)10Chapter 1 高分子化學(xué)高分子化學(xué)11 高分子是由高分子是由碳、氫、氧、氮、硅、硫碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素組成的等元素組成的分子量分子量足夠高足夠高的有機(jī)物。常用高分子材料分子量在的有機(jī)物。常用高分子材料分子量在一萬到幾百萬一萬到幾百萬之間，之間，高分子量對化合物性質(zhì)的影響就是使它具有高分子量對化合物性質(zhì)的影響就是使它

8、具有一定強(qiáng)度一定強(qiáng)度，從而可作材，從而可作材料使用。這也是高分子不同于一般化合物之處。又因高分子一般具有料使用。這也是高分子不同于一般化合物之處。又因高分子一般具有長鏈結(jié)構(gòu)，每個分子好像一條長長的線，許多分子糾集在一起，就成長鏈結(jié)構(gòu)，每個分子好像一條長長的線，許多分子糾集在一起，就成了一個扯不開的線團(tuán)，這就是高分子化合物具有了一個扯不開的線團(tuán)，這就是高分子化合物具有較高強(qiáng)度較高強(qiáng)度，可以作，可以作為結(jié)構(gòu)材料使用的根本原因。另一方面，還可以通過各種手段，用物為結(jié)構(gòu)材料使用的根本原因。另一方面，還可以通過各種手段，用物理的或化學(xué)的方法，或者使高分子與其他物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生物理或理的或化學(xué)的方法，或

9、者使高分子與其他物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生物理或化學(xué)變化，從而使高分子成為能完成特殊功能的功能高分子材料。化學(xué)變化，從而使高分子成為能完成特殊功能的功能高分子材料。 高分子化合物高分子化合物 簡介簡介高分子化學(xué)高分子化學(xué)12高分子具有許多優(yōu)良性能，高分子材料是當(dāng)今世界發(fā)展最迅高分子具有許多優(yōu)良性能，高分子材料是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一，目前世界上合成高分子材料的年產(chǎn)量已經(jīng)超速的產(chǎn)業(yè)之一，目前世界上合成高分子材料的年產(chǎn)量已經(jīng)超過過1.41.4億噸。億噸。塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑幾大類高幾大類高分子材料己廣泛應(yīng)用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽分子材料己廣泛應(yīng)用到

10、電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑等各個領(lǐng)域。車工業(yè)、包裝、建筑等各個領(lǐng)域。功能高分子材料功能高分子材料：導(dǎo)電高分子、高分子半導(dǎo)體、光導(dǎo)：導(dǎo)電高分子、高分子半導(dǎo)體、光導(dǎo)電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等近年發(fā)展迅速，具有特殊、液晶高分子和信息高分子材料等近年發(fā)展迅速，具有特殊功能功能。 高分子材料高分子材料 De De 應(yīng)用應(yīng)用高分子化學(xué)高分子化學(xué)13高分子科學(xué)是當(dāng)代發(fā)展最迅速的學(xué)科之一；它既是一門應(yīng)用科高分子科學(xué)是當(dāng)代發(fā)展最迅速的學(xué)科之一；它既是一門應(yīng)用科學(xué)，又是一門基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)

11、，又是一門基礎(chǔ)科學(xué). .它是建立在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生它是建立在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而成的一門新物化學(xué)、物理學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而成的一門新興學(xué)科。興學(xué)科。目前，已經(jīng)發(fā)展成四個主要分支目前，已經(jīng)發(fā)展成四個主要分支. .高分子化學(xué)繼高分子化學(xué)繼“四四大化學(xué)大化學(xué)”之后之后被稱為被稱為“第五大化學(xué)第五大化學(xué)”。高分子化學(xué)高分子化學(xué)高分子科學(xué)高分子科學(xué)高分子化學(xué)高分子化學(xué)高分子物理高分子物理高分子材料高分子材料高分子工藝高分子工藝14高分子化學(xué)高分子化學(xué)高分子科學(xué)高分子科學(xué)是研究高分子化合物的合成、改性、結(jié)構(gòu)、性是研究高分子化合物的合成、改性、

12、結(jié)構(gòu)、性能、成型加工等內(nèi)容的一門綜合性科學(xué)。能、成型加工等內(nèi)容的一門綜合性科學(xué)。高分子化學(xué)是高高分子化學(xué)是高分子科學(xué)的基礎(chǔ)，高分子化學(xué)主要研究聚合反應(yīng)機(jī)理和聚分子科學(xué)的基礎(chǔ)，高分子化學(xué)主要研究聚合反應(yīng)機(jī)理和聚合方法。學(xué)習(xí)高分子化學(xué)的目的是了解聚合反應(yīng)的機(jī)理和合方法。學(xué)習(xí)高分子化學(xué)的目的是了解聚合反應(yīng)的機(jī)理和聚合方法聚合方法 ，以便合成出具有指定相對分子質(zhì)量和相對分子，以便合成出具有指定相對分子質(zhì)量和相對分子質(zhì)量分布、指定性能、能滿足實際需要的高分子化合物。質(zhì)量分布、指定性能、能滿足實際需要的高分子化合物。研究目的研究目的15高分子化學(xué)高分子化學(xué)提高產(chǎn)量、增加品種、改進(jìn)性能、處理三廢、拓寬應(yīng)用領(lǐng)

13、域；提高產(chǎn)量、增加品種、改進(jìn)性能、處理三廢、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域；研制新型引發(fā)劑，降低能源和材料消耗，使得合成方便易行；研制新型引發(fā)劑，降低能源和材料消耗，使得合成方便易行；采用新的聚合方法獲得新性能、新品種、新用途的高聚物；采用新的聚合方法獲得新性能、新品種、新用途的高聚物；開發(fā)功能高分子材料和生物工程高分子材料。開發(fā)功能高分子材料和生物工程高分子材料。發(fā)展方向發(fā)展方向16又稱高分子化合物、大分子化合物、高分又稱高分子化合物、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。 Macromolecules, High Polymer, Polymer什么是高分子什么是高分子?

14、高分子高分子是指是指由由多種原子多種原子以相同的、多次重復(fù)以相同的、多次重復(fù)的的結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元并主要由并主要由共價鍵連接共價鍵連接起來的、通起來的、通常是相對常是相對分子量為分子量為的化合物的化合物。17 聚合物分子結(jié)構(gòu)必須是由多個重復(fù)單元所組成，并且這聚合物分子結(jié)構(gòu)必須是由多個重復(fù)單元所組成，并且這些重復(fù)單元是由相應(yīng)的小分子衍生而來。些重復(fù)單元是由相應(yīng)的小分子衍生而來。CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClH2CCHCl聚氯乙烯聚氯乙烯高分子化學(xué)高分子化學(xué)CH2CHOHCH2CHOH聚乙烯醇聚乙烯醇乙烯醇乙烯醇又如又如：18高高 分分 子子小小 分分 子子聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)Po

15、lymerization單單 體體能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子。成單元的小分子。即即合成聚合物的合成聚合物的起始原料起始原料。Monomer在大分子鏈中出現(xiàn)的在大分子鏈中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán)以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán)。即構(gòu)成大分子鏈的基本結(jié)構(gòu)單元。即構(gòu)成大分子鏈的基本結(jié)構(gòu)單元。Structure unit19Repeating unit聚合物中聚合物中化學(xué)組成相同化學(xué)組成相同的最小單位。的最小單位。Chain element即一個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。即一個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。Monomer unit聚合物中具有聚合物中具有與單體相同

16、化學(xué)組成與單體相同化學(xué)組成而不同電子結(jié)構(gòu)的單元。而不同電子結(jié)構(gòu)的單元。CH2CHClClCH2 CH和和CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClH2CCHCl高分子化學(xué)高分子化學(xué)20高分子的三種組成情況高分子的三種組成情況高分子化學(xué)高分子化學(xué)比比 較較CH2 CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnn H2N-(-CH2-)-COOH-NH-(-CH2-)-CO-nn H2O+55H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOHH-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHn(2n-1) H2O+n211.1.高分子的三種組成情況高分子的三種組成情況聚合聚合C

17、H2 CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnCH2 CHn此此時時高分子化學(xué)高分子化學(xué)22結(jié)構(gòu)單元數(shù)目結(jié)構(gòu)單元數(shù)目重復(fù)單元數(shù)目重復(fù)單元數(shù)目nxDP此時此時nDPxn聚合度（聚合度（Degree of polymerization，縮寫為縮寫為DP，）說明說明：由于絕大多數(shù)高聚物都是由不同鏈長的大分子組成，即：由于絕大多數(shù)高聚物都是由不同鏈長的大分子組成，即同一種聚合物是由一組不同聚合度和不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的同系物的混合同一種聚合物是由一組不同聚合度和不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的同系物的混合物所組成，因此，聚合物的分子量或聚合度只是這種大小不一的大物所組成，因此，聚合物的分子量或聚合度只是這種大小不一的大分

18、子的統(tǒng)計平均值，或者說分子的統(tǒng)計平均值，或者說分子量或聚合度具有一定的分布范圍分子量或聚合度具有一定的分布范圍。一種結(jié)構(gòu)單元一種結(jié)構(gòu)單元組成的高分子組成的高分子23：n H2N-(-CH2-)-COOH-NH-(-CH2-)-CO-nn H2O+55結(jié)構(gòu)單元比其單體少了些原子（氫原子和氧原子），因為聚結(jié)構(gòu)單元比其單體少了些原子（氫原子和氧原子），因為聚合時有小分子生成，所以此時的結(jié)構(gòu)單元不等于單體單元。合時有小分子生成，所以此時的結(jié)構(gòu)單元不等于單體單元。00nMDPMxM由聚合度可計算出高分子的分子量由聚合度可計算出高分子的分子量 24H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH

19、H-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHn(2n-1) H2O+2.2.其重復(fù)單元由其重復(fù)單元由兩種結(jié)構(gòu)單元兩種結(jié)構(gòu)單元組成，且結(jié)構(gòu)組成，且結(jié)構(gòu)單元與單體的單元與單體的組成不盡相同，組成不盡相同，所以，不能稱所以，不能稱為單體單元。為單體單元。高分子化學(xué)高分子化學(xué)25單個聚合物單個聚合物分子所含單體單元的數(shù)目。分子所含單體單元的數(shù)目。COCOOCH2CH2O()nCOCOHOOH+HOCH2CH2OHCOCOOCH2CH2OHHOCOCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2O 聚合物聚合物 單單 體體 單體單元單體單元 聚合度聚合度2n聚對苯二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸乙二酯，滌綸

20、，滌綸，PETn例：nDPxn22002MDPMxMn但但, 高分子化學(xué)高分子化學(xué)26例例1：以氯乙烯單體為原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根以氯乙烯單體為原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根 據(jù)其用途不同可在據(jù)其用途不同可在5萬至萬至15萬之間，其結(jié)構(gòu)單元的分子量萬之間，其結(jié)構(gòu)單元的分子量 為為62.5，計算其聚合度。，計算其聚合度。ClCH2CHCH2 CHClnn解：解： = = 50000-150000/62.5=800-2400= 50000-150000/62.5=800-2400 通過計算可知，通過計算可知，聚氯乙烯的平均聚合度應(yīng)在聚氯乙烯的平均聚合度應(yīng)在800-2400800

21、-2400聚氯乙烯聚氯乙烯 分子約由分子約由800-2400800-2400個氯乙烯單元組成。個氯乙烯單元組成。X0MM27例例2 2：以對苯二甲酸與乙二醇為原料，經(jīng)縮聚制得聚對苯二甲酸以對苯二甲酸與乙二醇為原料，經(jīng)縮聚制得聚對苯二甲酸 乙二醇酯，其分子量一般在乙二醇酯，其分子量一般在2 2萬左右，計算萬左右，計算 及及 。 DPnX解解：已知已知- -O(CHO(CH2 2) )2 2O-O-結(jié)構(gòu)單元分子量為結(jié)構(gòu)單元分子量為6060，- -OC-COC-C6 6H H5 5-CO-CO- 結(jié)構(gòu)單元分子量為結(jié)構(gòu)單元分子量為132132。 由 = （M + M ）/2得： 2000 = （60+

22、132）/2 則 =208 = /2=104nMnX0102nXnXDPnX高分子化學(xué)高分子化學(xué)283. Homopolymer由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。聚合物分子有且只有一種聚合物分子有且只有一種重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，并且該并且該重復(fù)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元可以只由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）結(jié)構(gòu)單元可以只由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體衍生而來。單體衍生而來。判別均聚物判別均聚物齊聚物齊聚物( (oligomeroligomer) )：由幾個或十幾個單元相互鍵連而成；不能稱為聚合物。均聚物均聚物：由一種單體聚合而成的聚合物。共聚物共聚物：由兩種或兩種以上單體共聚而成的聚合物。 29生成均聚物的聚合反應(yīng)稱生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均聚反應(yīng)均聚反應(yīng) （H