高分子的基本概念ppt精选课件
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O
C
H
CH2 5
N n
38
LDPE
聚乙烯（PE)
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HDPE
LLDPE
39
聚丙烯（PP)
完整编辑ppt
40
完整编辑ppt
聚氯乙烯（PVC)
41
聚苯乙烯 完整编辑ppt
42
聚四氟乙烯（塑料王）
完整编辑ppt
43
聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃完整）编辑ppt
44
聚丙烯腈纤维(腈纶、人造羊毛)
A 点是初具强度的最低聚合度，A点以上 强度随分子链迅速增加
B 点是临界点，强度增加逐 渐减慢
C 点以后强度不再明显增加
不同高分子初具强度的聚合度和临界 点的聚合度不同，如
强 度
C
B
A 聚合度
A
尼龙 40
纤维素 60
乙烯基 100 聚合物
B
150 250 400
10
完整编辑ppt
常用的聚合物的分子量（万）
聚己二酰己二胺 Nylon 66 Polyhexamethylene adipamide
H
HO
O
N C2H 6 N C C2H 4 C
n
对苯二甲酰对苯二胺 PPTA （Kevlar ） Poly(p-phenylene-terephthalamide)
O C
OH CN
H
N
n 53
其它
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完整编辑ppt
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
聚乙烯
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
聚四氟乙烯
27
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(B) 杂链高分子（除C以外，还含N，O，S）
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
O
O
O
O
O
O
聚甲醛
O
CH2
C
尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂”
扩充：聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂等（成型加工原料）
32
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（3）由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物： 两单体名称或简称之间 +“-”+“共聚物”：如
乙烯和醋酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-醋酸乙烯酯共聚物”
（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：
17
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小分子 单体
聚合反应
Polymerization Monomer
高分子
Polymer
能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单 元的小分子。
18
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链 原 子 Chain Atoms
构成高分子主链骨架的单个原子。
聚丙烯 HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
22 23
C C C C
180 181 182 183
7
完整编辑ppt
分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化 固体聚合物具有一定的力学强度 可用作承力材料，能抽丝，能制膜 高分子溶液： 难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段， 溶液粘度比同浓度的小分子高得多
8
完整编辑ppt
分子量多大才算是高分子？ 其实，并无明确界限，一般
完整编辑ppt
顺丁橡胶（BR)
48
丁基橡胶（IBR）
完整编辑ppt
49
丁腈橡胶（NBR）
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乙丙橡胶(EPM和EPDM)
SBS热塑弹体
50
聚酯
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对苯二甲酸乙二醇酯 PET
Polyethylene terephthalate
-[-OCH2CH2OOCPhCO-]-n
对苯二甲酸丁二醇酯 PBT
CH Polyvinyl Chloride
聚偏二氯乙烯 PVDC Polyvinylidene Chloride
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CH2
H C
n
Cl
Cl
CH2 C
n
Cl
聚四氟乙烯 PTFE （商品名Teflon ） Polytetrafluoroethylene
C2F C2Fn
-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-(OC-Ph-COOCH2CH2CH2O)m-
共聚物
CH2=CH2 CH2=CHCH3
假设
(CH 2CH 2-C2H C)H n CH 3
23
均聚物
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嵌段 接枝
无
交
规
替
24
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1.3 高 分 子 的 分 类
25
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来源
主链元素 （链原子）
聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile
C CH2 n CN
35
聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA Poly (methyl methacrylate)
聚醋酸乙烯酯 PVAc Polyvinyl acetate
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O C O CH 3 CH 2 C
n
CH 3
O O C CH3 CH2 C
聚氯乙烯
(CH2 CH)n
苯乙烯
聚苯乙烯
5
•分子量大
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聚合物链很长：多到增加或减少几 个单元不会影响本体性质（玻璃化温度、 热容、密度、热胀系数、模量、拉伸强 度、导热系数、折光指数...）
6
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烷烃性质随链长的变化
HC C C C C C C C C C
甲 乙 丙 丁 戊己 庚 辛
组成
天然高分子：自然界天然存在的高分子。 半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。 合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。
碳链高分子：主链（链原子）完全由C原子组成。 杂链高分子：链原子除C外，还含O,N,S等杂原子。 元素有机高分子：链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原 子组成。
26
(A) 碳链高分子
具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元
所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小 分子衍生而来。
C2-H CC H 2-H CC H2-H CH CH2 CH 实际上 Cl Cl Cl 水解 OH 概念上
H2C CH Cl
聚氯乙烯
聚乙烯醇
O O C CH3 CH2 C
n
H
CH2 CH OH
31
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（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明 产物类型 表明产物类型：“聚”+ 两单体生成的产物名称，如 对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯” 己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺” 不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀“树脂”， 如 苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂”
CH2CH Cl
氯乙烯单体
O
O
C
COC 2CH2H O
由对苯二甲酸和乙二醇反应 生成的“隐含单体”： HOOC-Ph-COOCH2CH2OH
CH2CH OH
“假设单体”：乙烯醇
生成均聚物的聚合反应称均聚反应 （Homopolymerization)。
22
共 聚 物 Copolymer
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第一章 高分子的基本概念
1
完整编辑ppt
1.1 高分子化合物的基本特征
2
一、高分子的含义
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高分子, Macromolecule 聚合物 Polymer 高聚物 High polymer
➢分子似“一条链”，由许多相同的结构单元组成， 以共价键的形式重复连接而成。
➢分子量很大且具有分散性。
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45
聚丁二烯 PB Polybutadiene
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C2H CH CH C3H n
聚异戊二烯 PIP Polyisoprene
C2 HC CHC3 Hn C3 H
46
聚异丁烯 PIB Polyisobutylene
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CH3
CH2
C
n
CH3
47
丁苯橡胶(SBR)
酚醛树脂 PF
phenol-formaldehyde resin, phenolic resin
30
I. 习 惯 命 名 法
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天然高分子
一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专 用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、 酶（化学作用）。
合成高分子
（1）由一种单体合成的高分子：“聚”+ 单体名称
如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四 氟乙烯、聚异丁烯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯 酸甲酯等
- - - - - < 1000 < - - - - - - - - - - - - < 10000 < - - - - - < 1000000
低分子
过渡区（齐聚物）
高聚物
超高聚物
一般高分子的分子量在 104 ～106 范围 超高分子量的聚合物的分子量高达106 以上
9
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高分子的强度与分子量密切相关
3
•分子似“一条长链”
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通过不同 的聚合反应
由许多相同的结构单元组成， 以共价键的形式重复连接而成。
长径比：103 ~105
Polyamideimide/聚酰胺酰亚胺的 立体示意图
4
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小分子单体相互连接而成
n CH2 = CH Cl
氯乙烯
n CH2 = CH
(CH2 － CH)n Cl
Polybutylene terephthalate
-[-OCH2CH2CH2CH2OOCPhCO-]-n
51
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聚碳酸酯 PC
polycarbonate
n NaO－
CH3 －C－
CH3
－ONa ＋ n Cl－C－Cl
［O－
O CH3 －C－
CH3
－O］n ＋ 2nNaCl
52
聚酰胺
完整编辑ppt
---因加工方法不同而性能不同
15
完整编辑ppt
1.2 高 分 子 基 本 概 念
16
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根据IUPAC1996年之建议（ International Union of Pure and Applied Chemistry 1996, 68, 2287 –2311）
高 分 子 Polymer, Macromolecule
塑料 分子量
聚乙烯 6～30 聚氯乙烯 5～15 聚苯乙烯 10～30
纤维 分子量
涤纶 1.8～2.3 尼龙-66 1.3～1.8 维尼纶 6～7.5
橡胶 分子量
天然橡胶 20～40 丁苯橡胶 15～20 顺丁烯胶 25～30
11
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•分子量具有多分散性（Polydispersity）
即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、 分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成 这种高分子的分子量不均一(即分子量参差不齐）的 特性，就称为分子量的多分散性
20
完整编辑ppt
聚合度
Degree of Polymerization，DP
单个聚合物分子所含单体单元的数目。
聚合物
单体
H2C CH Cl
聚合度
n
聚对苯二甲酸乙二酯， 涤纶，PET
n
21
完整编辑ppt
均 聚 物 Homopolymer
由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。 如：
因此应注意： 一般测得的高分子的分子量都是平均分子量 聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同
12
二、分子结构的多样性
完整编辑ppt
13
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结构：长链、柔性、缠结、链段运动
14
分子结构的多样性
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性能的多样性
不同原子组成的聚合物—性能不同 相同分子式--因构造不同而性能不同 同一聚合物---因环境不同而性能不同
n
H
36
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聚甲醛 POM Polyformaldehyde
O CH 2 n
聚乙炔 PA polyacetylene
-CH=CH-n
37
聚氧化乙烯
PEO
Polyethyleneoxide
（聚环氧乙烷）
完整编辑ppt
O CH 22 n
聚己内酰胺 Nylon 6 Poly(-caprolactam) or caprone
聚酯： 聚酰胺：
O
O
HO (C
COC 2CH2H O )nH
H [H(N C 2 ) 6 N H H (C 2 ) C 4 C H ] O n O OH
33
聚乙烯 PE Polyethylene
聚丙烯 PP Polypropylene
聚苯乙烯 PS polystyren
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CH2 CH2 n
由一种以上（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成 的聚合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应。
HOOC-Ph-COOH HOCH2CH2OH HOOC-Ph-COOH
-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n均聚物
隐含单体
HOOC-Ph-COOCH2CH2OH
HOCH2CH2OH HO(CH2)3OH
聚乙二醇
HH HH HH CCOCCOCCO HH HH HH
19
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（重 复） 结 构 单 元 Constitutional Repeating Unit, CRU
重复组成高分子分子结构的最小的单元。
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
( CH2CH)n CH3
CH2
＝
CH2 CH2 CH2 NH CH2 CH2 C
＝
NH CH2 CH2
O
尼龙
28
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(C) 元素高分子（主链不含C）
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
Si
Si
Si
Si
Si
Si
O
O
O
O
O
O
聚二甲基硅氧烷
29
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1.4 高 分 子 的 命 名
C
H
CH2 5
N n
38
LDPE
聚乙烯（PE)
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HDPE
LLDPE
39
聚丙烯（PP)
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40
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聚氯乙烯（PVC)
41
聚苯乙烯 完整编辑ppt
42
聚四氟乙烯（塑料王）
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43
聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃完整）编辑ppt
44
聚丙烯腈纤维(腈纶、人造羊毛)
A 点是初具强度的最低聚合度，A点以上 强度随分子链迅速增加
B 点是临界点，强度增加逐 渐减慢
C 点以后强度不再明显增加
不同高分子初具强度的聚合度和临界 点的聚合度不同，如
强 度
C
B
A 聚合度
A
尼龙 40
纤维素 60
乙烯基 100 聚合物
B
150 250 400
10
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常用的聚合物的分子量（万）
聚己二酰己二胺 Nylon 66 Polyhexamethylene adipamide
H
HO
O
N C2H 6 N C C2H 4 C
n
对苯二甲酰对苯二胺 PPTA （Kevlar ） Poly(p-phenylene-terephthalamide)
O C
OH CN
H
N
n 53
其它
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CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
聚乙烯
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
CF2
聚四氟乙烯
27
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(B) 杂链高分子（除C以外，还含N，O，S）
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
O
O
O
O
O
O
聚甲醛
O
CH2
C
尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂”
扩充：聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂等（成型加工原料）
32
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（3）由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物： 两单体名称或简称之间 +“-”+“共聚物”：如
乙烯和醋酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-醋酸乙烯酯共聚物”
（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：
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小分子 单体
聚合反应
Polymerization Monomer
高分子
Polymer
能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单 元的小分子。
18
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链 原 子 Chain Atoms
构成高分子主链骨架的单个原子。
聚丙烯 HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
22 23
C C C C
180 181 182 183
7
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分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化 固体聚合物具有一定的力学强度 可用作承力材料，能抽丝，能制膜 高分子溶液： 难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段， 溶液粘度比同浓度的小分子高得多
8
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分子量多大才算是高分子？ 其实，并无明确界限，一般
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顺丁橡胶（BR)
48
丁基橡胶（IBR）
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49
丁腈橡胶（NBR）
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乙丙橡胶(EPM和EPDM)
SBS热塑弹体
50
聚酯
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对苯二甲酸乙二醇酯 PET
Polyethylene terephthalate
-[-OCH2CH2OOCPhCO-]-n
对苯二甲酸丁二醇酯 PBT
CH Polyvinyl Chloride
聚偏二氯乙烯 PVDC Polyvinylidene Chloride
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CH2
H C
n
Cl
Cl
CH2 C
n
Cl
聚四氟乙烯 PTFE （商品名Teflon ） Polytetrafluoroethylene
C2F C2Fn
-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-(OC-Ph-COOCH2CH2CH2O)m-
共聚物
CH2=CH2 CH2=CHCH3
假设
(CH 2CH 2-C2H C)H n CH 3
23
均聚物
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嵌段 接枝
无
交
规
替
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1.3 高 分 子 的 分 类
25
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来源
主链元素 （链原子）
聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile
C CH2 n CN
35
聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA Poly (methyl methacrylate)
聚醋酸乙烯酯 PVAc Polyvinyl acetate
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O C O CH 3 CH 2 C
n
CH 3
O O C CH3 CH2 C
聚氯乙烯
(CH2 CH)n
苯乙烯
聚苯乙烯
5
•分子量大
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聚合物链很长：多到增加或减少几 个单元不会影响本体性质（玻璃化温度、 热容、密度、热胀系数、模量、拉伸强 度、导热系数、折光指数...）
6
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烷烃性质随链长的变化
HC C C C C C C C C C
甲 乙 丙 丁 戊己 庚 辛
组成
天然高分子：自然界天然存在的高分子。 半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。 合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。
碳链高分子：主链（链原子）完全由C原子组成。 杂链高分子：链原子除C外，还含O,N,S等杂原子。 元素有机高分子：链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原 子组成。
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(A) 碳链高分子
具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元
所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小 分子衍生而来。
C2-H CC H 2-H CC H2-H CH CH2 CH 实际上 Cl Cl Cl 水解 OH 概念上
H2C CH Cl
聚氯乙烯
聚乙烯醇
O O C CH3 CH2 C
n
H
CH2 CH OH
31
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（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明 产物类型 表明产物类型：“聚”+ 两单体生成的产物名称，如 对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯” 己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺” 不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀“树脂”， 如 苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂”
CH2CH Cl
氯乙烯单体
O
O
C
COC 2CH2H O
由对苯二甲酸和乙二醇反应 生成的“隐含单体”： HOOC-Ph-COOCH2CH2OH
CH2CH OH
“假设单体”：乙烯醇
生成均聚物的聚合反应称均聚反应 （Homopolymerization)。
22
共 聚 物 Copolymer
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第一章 高分子的基本概念
1
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1.1 高分子化合物的基本特征
2
一、高分子的含义
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高分子, Macromolecule 聚合物 Polymer 高聚物 High polymer
➢分子似“一条链”，由许多相同的结构单元组成， 以共价键的形式重复连接而成。
➢分子量很大且具有分散性。
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45
聚丁二烯 PB Polybutadiene
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C2H CH CH C3H n
聚异戊二烯 PIP Polyisoprene
C2 HC CHC3 Hn C3 H
46
聚异丁烯 PIB Polyisobutylene
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CH3
CH2
C
n
CH3
47
丁苯橡胶(SBR)
酚醛树脂 PF
phenol-formaldehyde resin, phenolic resin
30
I. 习 惯 命 名 法
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天然高分子
一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专 用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、 酶（化学作用）。
合成高分子
（1）由一种单体合成的高分子：“聚”+ 单体名称
如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四 氟乙烯、聚异丁烯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯 酸甲酯等
- - - - - < 1000 < - - - - - - - - - - - - < 10000 < - - - - - < 1000000
低分子
过渡区（齐聚物）
高聚物
超高聚物
一般高分子的分子量在 104 ～106 范围 超高分子量的聚合物的分子量高达106 以上
9
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高分子的强度与分子量密切相关
3
•分子似“一条长链”
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通过不同 的聚合反应
由许多相同的结构单元组成， 以共价键的形式重复连接而成。
长径比：103 ~105
Polyamideimide/聚酰胺酰亚胺的 立体示意图
4
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小分子单体相互连接而成
n CH2 = CH Cl
氯乙烯
n CH2 = CH
(CH2 － CH)n Cl
Polybutylene terephthalate
-[-OCH2CH2CH2CH2OOCPhCO-]-n
51
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聚碳酸酯 PC
polycarbonate
n NaO－
CH3 －C－
CH3
－ONa ＋ n Cl－C－Cl
［O－
O CH3 －C－
CH3
－O］n ＋ 2nNaCl
52
聚酰胺
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---因加工方法不同而性能不同
15
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1.2 高 分 子 基 本 概 念
16
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根据IUPAC1996年之建议（ International Union of Pure and Applied Chemistry 1996, 68, 2287 –2311）
高 分 子 Polymer, Macromolecule
塑料 分子量
聚乙烯 6～30 聚氯乙烯 5～15 聚苯乙烯 10～30
纤维 分子量
涤纶 1.8～2.3 尼龙-66 1.3～1.8 维尼纶 6～7.5
橡胶 分子量
天然橡胶 20～40 丁苯橡胶 15～20 顺丁烯胶 25～30
11
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•分子量具有多分散性（Polydispersity）
即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、 分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成 这种高分子的分子量不均一(即分子量参差不齐）的 特性，就称为分子量的多分散性
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聚合度
Degree of Polymerization，DP
单个聚合物分子所含单体单元的数目。
聚合物
单体
H2C CH Cl
聚合度
n
聚对苯二甲酸乙二酯， 涤纶，PET
n
21
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均 聚 物 Homopolymer
由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。 如：
因此应注意： 一般测得的高分子的分子量都是平均分子量 聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同
12
二、分子结构的多样性
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13
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结构：长链、柔性、缠结、链段运动
14
分子结构的多样性
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性能的多样性
不同原子组成的聚合物—性能不同 相同分子式--因构造不同而性能不同 同一聚合物---因环境不同而性能不同
n
H
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聚甲醛 POM Polyformaldehyde
O CH 2 n
聚乙炔 PA polyacetylene
-CH=CH-n
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聚氧化乙烯
PEO
Polyethyleneoxide
（聚环氧乙烷）
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O CH 22 n
聚己内酰胺 Nylon 6 Poly(-caprolactam) or caprone
聚酯： 聚酰胺：
O
O
HO (C
COC 2CH2H O )nH
H [H(N C 2 ) 6 N H H (C 2 ) C 4 C H ] O n O OH
33
聚乙烯 PE Polyethylene
聚丙烯 PP Polypropylene
聚苯乙烯 PS polystyren
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CH2 CH2 n
由一种以上（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成 的聚合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应。
HOOC-Ph-COOH HOCH2CH2OH HOOC-Ph-COOH
-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n均聚物
隐含单体
HOOC-Ph-COOCH2CH2OH
HOCH2CH2OH HO(CH2)3OH
聚乙二醇
HH HH HH CCOCCOCCO HH HH HH
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（重 复） 结 构 单 元 Constitutional Repeating Unit, CRU
重复组成高分子分子结构的最小的单元。
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
( CH2CH)n CH3
CH2
＝
CH2 CH2 CH2 NH CH2 CH2 C
＝
NH CH2 CH2
O
尼龙
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(C) 元素高分子（主链不含C）
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
Si
Si
Si
Si
Si
Si
O
O
O
O
O
O
聚二甲基硅氧烷
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1.4 高 分 子 的 命 名