高等高分子科学HPG
高分子材料科学与工程专业知识技能
高分子材料科学与工程专业知识技能一、介绍高分子材料科学与工程是一门涉及高分子材料合成、加工、性能表征和应用的综合性学科。
其研究对象涉及聚合物、共聚物、复合材料等高分子材料，以及其在汽车、航空航天、电子、医药、建筑等领域的应用。
本文将围绕高分子材料科学与工程专业的知识和技能展开深入探讨，以帮助读者全面了解这一学科，并为相关专业的学生提供学习和就业指导。
二、高分子材料合成1.聚合反应在高分子材料科学与工程专业中，学生首先需要了解聚合反应的基本概念和原理。
聚合反应是指将单体分子通过化学反应形成具有线性或者支化结构的聚合物的过程。
对于不同种类的高分子材料，其聚合反应的方式和条件也会有所不同。
学生需要熟练掌握不同类型聚合反应的特点和条件，为后续的材料合成奠定基础。
2.聚合物合成方法在聚合物科学与工程专业中，学生还需要学习不同的聚合物合成方法，包括自由基聚合、离子聚合、环氧树脂固化等。
这些方法涉及到催化剂的选择、反应条件的控制、聚合物结构的调控等方面的知识。
掌握这些合成方法，对于学生将来从事高分子材料的研究和工程应用工作都具有重要意义。
三、高分子材料性能表征1.结构表征高分子材料的结构表征是对其分子结构、宏观形貌等特征进行分析和鉴定的过程。
通过使用一系列的仪器和技术，如核磁共振、红外光谱、激光粒度分析仪等，可以对高分子材料的结构进行深入研究。
学生需要学习不同的结构表征方法，并了解它们的适用范围和使用条件。
2.性能测试除了结构表征，高分子材料的性能测试也是学生需要掌握的重要技能之一。
拉伸强度、弯曲模量、热学性能、电学性能等指标都需要通过相应的测试方法进行表征。
学生需要学习这些性能测试方法的原理和操作技巧，为未来从事高分子材料性能评价和改性工作提供技术支持。
四、高分子材料应用1.功能高分子材料随着科技的不断进步，功能高分子材料在各个领域的应用日益广泛。
具有自修复功能的聚合物材料、智能感应材料、生物兼容高分子材料等。
高分子科学导论天然高分子材料课件
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
高等高分子科学2
教师：王新灵 教授 上海交通大学化学化工学院
Ø 开环聚合 Ø 配位聚合
开环聚合
内酯和内酰胺单体
1950年代发展，近30年来进行了大量的研究： Ø 找到了多种用于开环聚合的引发剂和催化剂 Ø 探索了各种杂环单体的聚合能力和聚合反应机理 Ø 并开发了一些新的高分子材料。 工业化产品
利于 小环 大环
3, 4 > 8 > 5,7 > 6,12以上
• 对三、四元环，虽然ΔS不利于聚合物生成，但ΔH的绝对值大，足以 抵偿ΔS 值的不利影响，因此ΔH是决定ΔG 值的主要因素。 • 对五、六元环来说，环张力小，且ΔS对反应也不很有利，所以ΔG常 为正值，难以开环聚合。 • 对更大的环，ΔS与ΔH的贡献相近。因为ΔH 与ΔS 均为负值，当温 度不高时，ΔG 将为负值，热力学理论上可以聚合。
环状单体聚合能力
三聚甲醛的阳离子开环聚合 以三聚甲醛为单体，BF3-H2O为催化剂体系，聚 合过程： 链引发
链增长
链终止
环醚聚合
PEG修饰的国内外研究进展
美国Rutgers大学Davis教授70年代的工作
• 甲氧基PEG的应用
美国Enzon公司
• 美国最早从事PEG修饰蛋白质药物的公司 • 各种PEG修饰剂的生产商 • PEG药物：PEG-INF，PEG-G-CSF
CH3(OCH2CH2)nO-CH2C-O-N O
以PEG-COOH（CM-PEG)为原料的必然途径，已获专利
Ring-Opening Metathesis Polymerization
烯烃易位反应：2005年诺贝尔化学奖，Y.Chauvin, Robert H. Grubbs 和Richard R. Schrock。
高分子科学导论
02
高分子化合物的基础知识
高分子化合物的定义与分类
总结词
高分子化合物是由大量重复单元通过共价键连接而成的长链聚合物，具有相对分子质量 大于10000的特点。根据来源和合成方法，高分子化合物可分为天然高分子和合成高分
子两大类。
详细描述
高分子化合物是由大量重复单元通过共价键连接而成的长链聚合物，其相对分子质量通 常大于10000。根据来源和合成方法，高分子化合物可以分为天然高分子和合成高分子 两大类。天然高分子主要存在于自然界中，如纤维素、蛋白质和淀粉等；而合成高分子
THANKS
感谢观看
理论计算方法
理论计算方法是利用数学和物理学的理论模型和计算方法， 对高分子材料的结构和性能进行预测和模拟。
理论计算方法可以对高分子材料的分子结构、聚集态结构、 热力学性质、动力学性质等进行计算和预测，从而为实验 研究和实际应用提供理论支持。
理论计算方法还可以通过对高分子材料的微观结构和宏观 性能之间的关系进行建模和模拟，以揭示其内在机制和变 化规律。
则是通过化学反应人工合成的，如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等。
高分子化合物的结构与性质
总结词
高分子化合物的结构由其重复单元、序列、构型和构象等因素决定，表现出独特 的物理和化学性质。
详细描述
高分子化合物的结构由其重复单元、序列、构型和构象等因素决定。这些因素会 影响高分子化合物的物理和化学性质，使其表现出独特的性质。例如，高分子化 合物的热稳定性、机械性能、溶解性和反应活性等都与其结构密切相关。
03
高分子材料的特性与应用
高分子材料的物理性质
热性质
高分子材料通常具有较高的热 稳定性，不易燃烧，熔点和玻
璃化温度较高。
高考专业详解-高分子材料与工程专业介绍
高分子材料与工程一、专业简介1.专业初识高分子材料与工程属于理工科类，是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的高新技术专业。
高分子科学的形成可以追溯到19世纪30年代，但直到20世纪70年代，才得到全面的发展。
80年代初，高分子的三大合成材料（塑料、橡胶、纤维）的总产量超过亿吨，高分子工业体系在整个经济中占有举足轻重的地位。
目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域，成为我国科学研究的一个重点领域。
2.学业导航本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高分子材料的组成、结构与性能知识及高分子成型加工技术知识。
主干学科：材料科学与工程。
主要课程：有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、聚合物流变学、聚合物成型工艺、聚合物加工原理、高分子材料研究方法等。
3.发展前景近代科学技术与工业的进步，为高分子材料学科的发展开拓了更广泛的前景。
高分子材料已由传统的有机材料向具有光、电、磁、生物和分离效应的功能材料延伸。
高分子结构材料正朝着高强度、高韧性、耐高温、耐极端条件的高性能材料发展，为航天航空、近代通讯、电子工程、生物工程、医疗卫生和环境保护等各个方面提供各种新型材料。
二、人才塑造1.考生潜质向往做一名高分子材料的研究人员，希望了解高分子的加工方法。
对聚合物成型感兴趣，了解塑料的合成原理。
能指出生活中常见的高分子产品等等。
2.学成之后本专业培养具备高分子材料与工程等方面的知识，能在高分子材料的合成改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的专门人才。
3.职场纵横学生毕业后可以到高分子材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、汽车、家用电器、电子电气、航天航空等企业从事设计、新产品开发、生产管理、市场经营及贸易部门工作，也可以到高等学校、科研单位从事科学研究与教学工作，还可以到政府部门从事行政管理、质量监督等工作。
高分子科学第1章 绪论 PPT课件
CH 2-CH CH 2-CH CH 2-CH
实际上 Cl
Cl
Cl
H2C CH Cl
聚氯乙烯
CH2 CH OH
概念上
聚乙烯醇 CH2 CH OH
1.2 高 分 子 基 本 概 念
高分子化合物 Polymeric Substance
或称聚合物（polymer)，是由许多单个高分子（聚合物分 子）组成的物质。
（4） “聚”+高分子主链结构中的特征功能团：
指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：
聚酯：
O HO ( C
O C OCH 2CH2O)nH
聚酰胺：
H [ HN (CH2)6 NHCO (CH2)4 CO ]nOH
复习回顾
结 构 单 元：构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接 起来的原子组合。 重 复 单 元：聚合物中化学组成相同的最小单位，又称链节。 单体 单 元：聚合物中具有与单体相同化学组成不同电子结构的 单元。
例1：以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根
据其用途不同可在5万至15万之间，其结构单元的分子量 为62.5，计算其聚合度。
解：
M
X == M 0 == 50000-150000/62.5=800-2400
通过计算可知，聚氯乙烯的平均聚合度应在800-2400聚氯乙烯 分子约由800-2400个氯乙烯单元组成。
高分子化学与黏合剂-绪论.ppt
绪论
学习目标： 了解高分子材料的应用情况 了解高分子科学的发展概况 理解该课程对本专业的重要性 掌握高分子化合物的基本概念
*
第一节 认识高分子与高分子材料
一、生活中的高分子材料
*
我被高分子包围了呀！
酚醛塑料
涤纶
聚氯乙烯
有机玻璃
聚苯乙烯
聚四氟乙烯
塑料
聚丙烯
*
*
高分子化学与粘合剂
塑料 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS 合成纤维 涤纶、 锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶 合成橡胶 顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶 涂料、粘合剂
*
固体胶棒
*
二、高分子的定义： 高分子:相对分子质量较高(104~106)的分子 高分子化合物：由高分子组成的化合物 聚合物：高聚物、低聚物
高分子材料
天然高分子材料
改性高分子材料
合成高分子材料
以聚合物为基体
*
高聚物的特性： 难溶，先溶胀再溶胀 溶液黏度大 无气态高分子 可拉丝、成膜
*
性能与相对分子质量有关
*
第二节 高分子科学发展概况
一、高分子科学及其相关学科 高分子科学：研究高分子化合物的合成和反应，以及聚合物的结构、性能、成型加工及其应用的一门学科。包括高分子化学、高分子物理、高分子材料和高分子工程 建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上
*
高分子化学：高分子化合物的合成和反应 高分子物理：高分子化合物结构---性能之间的关系 高分子材料：高分子材料制备、材料组成与性能 高分子工程：高分子聚合反应工程 材料---制品
以后又经过许多科学家的潜心研究，直到1950年前后才在设计、制造、应用等方面有了显著的成绩，开始配戴的人逐渐多了起来，它的材质是聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA
高分子科学导论-高分子的合成
Coordination polymerization is a form of addition polymerization in
which monomer adds to a growing macromolecule through an
organometallic active center.
配位 + +
阳离子聚合
CH2=CHCH=CH2
+
+
∆
+
cationic polymerization
CH2=C(CH3)CH=CH2
∆
CH2=CHC6H5
+
+ ∆
∆ ∆
+ ∆
阴离子聚合
CH2=CHCl
+
∆
anionic polymerization
CH2=CCl2
+
∆
配位聚合
CH2=CHF
+
CH2=CF2
开，与之加成，形成单体活性种，而后进一步与单体加成，促使链增长。
均裂: R••R 异裂: A••B
2R•〔自由基〕
A- •• 〔阴离子〕++ B 〔阳离子〕
连锁聚合的单体〔monomer〕
发生连锁聚合反响的单体大致分为三类：含碳碳双键的单烯类和共轭双
烯类单体；羰基化合物和杂环化合物。
单体聚合的条件
recycling
Polymerization
高分子科学导论
按单体和聚合物在组成和构造上发生的变化分类 在高分子化学开展的早期，曾根据单体和聚合物的组成和构造上发生的变 化，将聚合反响分为加聚反响和缩聚反响。 加聚反响〔addition polymerization〕 单体经加成反响的聚合过程称为加聚反响。大多数烯类单体和炔类单体的 聚合过程都是加聚反响。 缩聚反响〔condensation polymerization〕 缩聚反响通常是官能团间的反响，除了形成聚合主产物缩聚物以外，根据 官能团种类的不同，还有水、醇、氨、氯化氢等低分子副产物产生。
高分子科学学科前沿
高分子科学的学科前沿及学科发展一、学科背景高分子科学自本世纪20世纪30年代，做为一门独立的学科初步形成以来，已经走过了近80年的发展历程。
高分子科学目前已经发展成为一门独立的学科。
它既是一门基础科学又是一门应用科学。
它是建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科基础上,逐渐发展形成的一门新兴学科。
由于高分子材料品种多、产量大、应用广、经济效益高,因而迅速渗透到许多科学技术领域,在国民经济中占有重要地位。
80年来，高分子科学的研究内容无论在深度上、广度上均获得了飞速的发展。
在学科领域上，由当初的仅仅是高分子化学研究，逐步发展成包括高分子化学、高分子物理、高分子工程甚至高分子生物学等分支学科的完整的学科体系；在学术内含上，由当时的仅是大分子化合物的合成研究，而扩展出大分子链及其聚集态结构研究、聚合物的成型及其结构控制研究、以及国民经济各个领域所需的繁杂众多、要求特殊的新材料研究等丰硕的研究内容；在社会影响上，由当初的仅是对新奇化合物的学术兴趣，发展到当今成为高分子产业的理论基础、推动着高分子新产业形成及发展、其直接和间接的研究成果渗透到了国民经济及人类日常生活的各个角落，构成了人类社会文明的重要组成部分。
回顾及分析高分子科学的发展历史，我们可以看出，有两个重要因素推动了高分子科学的发展。
其一是人类社会及国民经济对高分子新材料的不断需求。
例如，由于人类社会对衣着服饰不断提出的更高要求，促进了聚酰胺、聚酯等新化合物的合成研究及合成纤维工业的产生，由于合成纤维产品质量的差异、市场竞争的需求以及新产品的换代追求，反过来又促进了聚合方法、高分子链结构及聚集态结构、聚合物纺丝工艺及成型理论等方面的深入工作。
如此过程，推动了合纤工业发展，也导致了现在的超细纤维、纳米纤维、高强度高模量特种纤维、超高分子量聚合物成纤工艺等纤维领域前沿课题的形成；其二是相关学科领域知识的交叉、渗透、融合。
众所周知，高分子化学始出于有机化学，由于对大分子化合物特殊性质的兴趣，运用有机化学的知识探讨了一系列高分子化合物的合成及合成方法，从而形成了高分子化学，物理学知识和高分子化学知识的融合，促进了高分子化合物的溶液性质、链结构、聚集态结构研究的深入，从而形成了高分子物理。
高分子学科简介
美国人Carothers 1896-1937（杜邦公司） 风靡一时的尼龙袜
3）、Ziegler和Natta配位聚合反应
20世纪五十年代中期，等规PE、PP聚合反应成功 （诺贝尔化学奖）
Ziegler 德国人
基础研究 与工业化 的完美结 合
Natta 意大利
4）、Merrifield和功能高分子的发展
能源工业
输电工程 轻便、容易 运输、安装
高分子材料的消耗率
3. 高分子学科的发展简史
人们没有高分子的概念，但木材、棉、麻、丝、漆、橡胶、 皮革和各种树脂等天然高分子材料都已经在人们的生活和 生产中得到了广泛的应用
高分子学说是难产儿，经过50年的争论才诞 生。在其诞生以前，已开始了合成高分子材 料的生产。高分子学说创立以前，不能忘记 的几个人和事。 1）Goodyear和天然橡胶的硫化（1839）
高分子材料的优点
1、仅用少量石油: 仅用4%的石油 2、生产过程节能：相对于金属、无机材料等，合成树脂生产消耗的原 、生产过程节能： 料和能量最少，向环境排放有害物质最小 3、加工过程节能：相对于金属、无机材料等，制品加工成型温度低， 、加工过程节能 加工方法简单，耗能少 4、运输过程节能：比重轻，相对于金属、无机材料制品等运输，耗能 、运输过程节能 少 5、使用过程节能： 、使用过程节能 轻量化节能：汽车用塑料节约燃油，减少二氧化碳排放 轻量化节能 具有隔热、保温功能节能：例如隔热窗，隔热、保温涂料，龙膜等 具有隔热、保温功能节能 替代其他材料节能：使用非塑料材料包装，质量增加，生产过程消耗能 替代其他材料节能 量增加，废弃物体积增加。包装业使用塑料降低产品质量附加效益，还 包括降低环境冲击和降低产品的运输成本 6、易于回收利用，节省资源：百年不变，可重复使用，节约资源、节 省能源
超支化聚缩水甘油的合成及性能
超支化聚缩水甘油的合成及性能王宗胜;李少路;张克明;胡云霞【摘要】以三羟甲基丙烷为引发剂、缩水甘油(2,3-环氧-1-丙醇)为单体、无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用阴离子开环聚合、一步法制备了超支化聚缩水甘油(hPG).通过调控单体与引发剂的物质的量之比,成功合成了3种不同数均分子量的hPG;通过核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱、傅里叶红外光谱等表征了hPG的支化结构、分子量及分布、化学官能团;采用差示扫描量热仪、热重分析仪、粒径-电位分析仪等分析了hPG的玻璃化转变温度(Tg)、热降解温度(Td)及热稳定性和溶液性质等参数.结果表明,溶剂NMP的引入有利于hPG数均分子量的快速增加和单分散性的提升;hPG的Tg和Td随着数均分子量的增加略有增加.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2019(032)004【总页数】6页(P507-512)【关键词】超支化;聚缩水甘油;阴离子开环聚合;分散指数;玻璃化转变温度【作者】王宗胜;李少路;张克明;胡云霞【作者单位】天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300389;天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室,天津 300389;天津工业大学材料科学与工程学院,天津300389;天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室,天津 300389;天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300389;天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室,天津 300389;天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300389;天津工业大学材料科学与工程学院,天津 300389;天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室,天津 300389【正文语种】中文【中图分类】TQ35超支化聚缩水甘油（hPG）是具有高度支化结构的亲水高分子材料。
与线性聚合物相比，它的流体力学回转半径小以及分子链间缠结少，并带有大量的末端官能团，具有较低的熔点或溶液黏度，在水中具有很高的溶解度，并呈球形或接近球形的三维纳米结构[1-2] 。
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Comparative Structural
Wooley, K. L.; Fréchet, J. M.; Hawker, C. J. Polymer 1994, 35, 4489
超支化聚合物/树脂状聚合物
1. 树脂状聚合物具有高度支化的三维结构聚合
物；合成步骤复杂，在医药、催化应用；
2. 超支化聚合物为支化不完全的三维结构聚合
自缩合乙烯基聚合机理
Fréchet, J. M. J.; Henmi, M.; Gitsov, I.; Aoshima, S., Ledue, M. R.; Grubbs, R. B. Science 1995, 269, 1080
SCVP
苯乙烯阳离子聚合
R = Cl or OCH3
Fréchet, J. M. J.; Henmi, M.; Gitsov, I.; Aoshima, S.; Ledue, M. R.; Grubbs, R. B. Science 1995, 269, 1080
CP
超支化聚苯的合成
Br B(OH)2
) H3 3 OC Br ( i, B L + Bu H
Br
Br
Pd (0
Br
)
Br
Br
Br
Mg
Br
MgBr
II) Ni (
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Kim,Y. H.; Webster, O. W. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4592
缩合聚合 官能团A和B可通过某种 方式活化 活化后的A和B之间可相 互反应，但自身之间不 会反应 官能团A和B的反应活性 不随反应进行而变化
AB2缩聚反应示意图
分子内不会发生环化反 应
Aoshima, S.; Fréchet, J. M.; Grubbs, R. B.; Hemmi, M.; Leduc, M. Polym. Prepr. 1995, 36, 531.
高等高分子科学
教师：王新灵 教授 上海交通大学化学化工学院
超支化聚合物
Hyperbranched Polymer
·
dendron
dendrimer
hyperbranched polymer
聚合物不同的支化结构
History
★ 19世纪末，Berzelius报道了用酒石 酸和甘油合成的树脂。 ★ 1901年，Wasten Smith报道了邻苯 二甲酸酐或邻苯二甲酸与甘油的反应。
P(OPh)3,80 O R N N H H
O
O
N H
R
O N H N H
O
N H
R
O
O
R N N H H N H R N H
O O R O N H
O
N H
O
Stoddart FJ, Welton T. Metal-containing dendritic polymers.Polyhedron 1999;18(27）.
Sunder, A.; Hanselmann, R.; Frey, H.; Mülhaupt, R. Macromolecules 1999, 32, 4240
乙烯基自缩合聚合(SCVP)
单体既是引发 剂也是支化点, 乙烯基单体在 外激发作用下 活化, 产生多 个活性自由基, 形成新的反应 中心, 引发下 一步反应。
SCVP
对自缩合乙烯基缩合法的评论
“原则上，这种新的聚合法的用途是相当 广泛的，因为它和乙烯基单体的聚合相适 宜…”： “考虑到自缩合乙烯基缩和法的普 遍性，我们将会很快看到基于这一新成果所 能创造的大量新材料的的不断涌现。”
(In principle, this new polymerization method
Flory, P. J. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718.
Concept
Hyperbranched polymers are highly branched macromolecules with three-dimensional dentritic architecture.
Gao C，Yan D. Progress in Polym Sci， 2004，29 ：183～275
超支化聚合物的合成
ABx 型单体缩聚 开环聚合 自缩合乙烯基聚合 质子转移法聚合 A2 + B3 型单体缩聚 偶合单体法聚合
超支化分子设计
张传海，李化毅等.高分子通报.2008（2）：16～26
超支化聚合物的合成 超支化聚合物的结构特点 超支化聚合物的支化度 超支化聚合物的特性 超支化聚合物的研究现状 超支化聚合物的表征 超支化聚合物的应用
Synthesis strategies and approaches of hyperbranched polymers
Methodology Approach Polycondensation of ABn SMM SCVP SCROP PTP DMM Polycondensation of A2 + B3 A2 + BB2 A2 + B2 + BB2 CMM A2 + CBn AB + CDn Ap + Bn Ap + CB2 Lead author Kim/Webster Frechet Suzuki/Penczek Frechet Jikei/Kakimoto Yan/Gao Gao/Yan Gao/Yan Gao/Yan Gao/Yan DSM research Year 1988 1992 1999 1999 1999 2000 2000 2001 2001 2001 2000
Couple-monomer strategy
偶合单体法聚合机理
Froehling P，Brackman J.Macromolecular Symposia，2000，151：581～589
超支化聚酰胺-胺的合成
O HN N N N O Hyperbranched Poly(amido,amine)
Computer-generated molecular model of an ideal fully branched hyperbranched polyphenylene with 46 phenylunits .
自缩合开环聚合（SCROP） 从环状化合物出发来制备超支化聚合物。环状单体本 身没有支化点，支化点是在反应过程中形成的。可以 认为它是一种潜在的ABx型单体。
H N HO O O O H O O
OH O
N
N
H O
常见的合成超支化聚合物的环状单体
因为开环聚合单体的特殊性 ,其合成的聚合物通常具有强的 亲水性 ,对末端官能团的修饰可以得体型的两亲性聚合物。
SCROP
超支化聚醚的合成
O
BF3 ห้องสมุดไป่ตู้Et2
OH
开环聚合能够制备一些ABx 型单体和AB3型单体无法制备的 超支化聚合物,尤其是制备超支化的生物可降解材料和生物 相容性材料,具有巨大的潜在应用价值。
伯齐利厄斯
★ 1941到1942年间，Flory发表了大量 关于支化、三维大分子的理论和实验 依据的文章。
弗洛里
Developing
History of hyperbranched polymers
Year Before 1901 1909 1929 1939 1941 1952 1982 1988 1990 Case Tartaric acid + glycerol Glycerol + phthalic anhydride Phenolic + formaldehyde Glycerol + phthalic anhydride Molecular size distribution in theory ABn polymerization in theory AB2 + AB copolymerisation AB2 homopolymerization —
O N N N O NH2C4H9 O
O
利用迈克尔加成反应生成超支化聚酰胺-胺，A A'型单体两个 氨基氢的反应活性不同,与B3型单体反应后原位生成AB2型的中 间产物；相应的，官能团B、B'也是如此。改变单体的投料比 可以影响产物的分子量和末端官能团的比率。
Summary
从合成角度来看： ★ ABx型单体开创了超支化聚合物合成的先河。 ★开环聚合则将其扩展到了环状化合物的领域。 ★ SCVP成功地将乙烯基单体应用到了超支化聚合物的 合成中来 ,发展出了新型的AB3型单体法。 ★ A2+B3 型单体合成法的开发应用和有效的控制又将超 支化聚合物的工业化前景向前推进了一大步。 ★偶合单体法则是综合了先前数种合成方法的优点发展 起来的新方法，利用与开环聚合类似的原位生成ABx 单体的方法，结合A2+B3 型单体和ABx 单体各自的优 点，同时在一定程度上克服了各自的缺点，将超支 化聚合物的研究推向了一个新台阶。
Desinomne, J. M. Science 1995, 269, 1060
质子转移法机理
PTP
超支化聚氨酯的合成
HO O HO N OH NCO O N H R NH O N HN O NR H O OH N OH OH
OH NCO HN OH
O H O NHN N N R HN O O HN R NH R NH N OH OH O HPU-OH
物；可一步法合成，工业应用前景好。
树脂状聚合物的合成 树脂状聚合物的合成：发散法和收敛法 发散法（Divergent）：从多功能核心开始，向外端逐步反应，每一