《高分子化学》

《高分子化学》

教案

滁州学院材料与化学工程学院

2016年6月

第一章绪论

【教学内容】

引言

1.1高分子的基本概念

1.2聚合物的分类和命名

1.3聚合反应

1.4分子量及其分布

1.5大分子微结构

1.6线形、支链形和交联形大分子

1.7凝聚态和热转变

1.8高分子材料和力学性能

1.9高分子化学发展简史

【掌握内容】

1.高分子化合物的基本概念：

单体、高分子、聚合物、低聚物、结构单元、重复单元、单体单元、链节、主链、侧链、端基、侧基、聚合度、相对分子质量等。

2.聚合反应分类；加成聚合与缩合聚合；连锁聚合与逐步聚合。

3.聚合物分类方法。

4.常用聚合物的命名、来源、结构特征。

5.聚合物相对分子质量及其分布。

【熟悉内容】

1.系统命名法。

2.典型聚合物的名称、符号及重复单元。

【了解内容】

1.高分子化学发展历史。

2.聚合物相对分子质量及其分布对聚合物性能的影响。

【教学难点】

1.结构单元、重复单元、单体单元、链节的辨析。

2.加成聚合与缩合聚合的区别与联系；连锁聚合与逐步聚合的区别与联系。

【教学目标】

1.掌握高分子化学相关基本概念。

2.能对几对重要概念进行辨析。

3.能按规范写出正确的聚合物名称、分子式、聚合反应式。

4.树立对高分子化学学科正确的认识观。

【教学手段】

课堂讲授，辅以多媒体幻灯图片，并辅以具体实例。

【教学过程】

引言：

高分子科学是当代发展最迅速的学科之一。

高分子科学既是一门应用科学，又是一门基础科学。

高分子科学已发展成高分子化学和高分子物理两个主要分支。

高分子简介

高分子是由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。之所以称为高分子，就是因为它的分子量高。常用高分子材料的分子量在一万到几百万之间，高分子量对化合物性质的影响就是使它具有了一定的强度，从而可以作为材料使用。这也是高分子化合物不同于一般化合物之处。又因为高分子化合物一般具有长链结构，每个分子都好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的根本原因。另一方面，人们还可以通过各种手段，用物理的或化学的方法，或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或化学变化，从而使高分子化合物成为能完成特殊功能的功能高分子材料。

高分子材料的应用

高分子具有许多优良性能，高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一，目前世界上合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨。

塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂……几大类高分子材料已经广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。

功能高分子材料：导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、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发展迅速，具有特殊功能。

1.1高分子的基本概念

高分子化学：研究高分子化合物的合成和反应。

高分子化学

高分子物理：研究高分子的结构与性能间的关系。

高分子物理

什么是高分子？

高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物。这些术语一般可以通用。另：Macromolecules,High Polymer,Polymer

常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万，甚至上百万，范围在104～106

由许多结构和组成相同的单元相互键接而成的大分子称为高分子或聚合物，如聚氯乙烯。

齐聚物（oligomer）：由几个或十几个单元相互键接而成；不能称为聚合物。

均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物。

共聚物：由两种或两种以上单体共聚而成的聚合物。

高分子也叫高分子化合物，是指分子量很高并由共价键连接的一类化合物。

1.由一种结构单元组成的高分子

一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成。

例如：聚苯乙烯

缩写成：

合成聚合物的起始原料称为单体（Monomer）。

在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元（Structure unit ）。

结构单元有时也称为单体单元（Monomer unit ）、重复单元（Repeating unit ）、链节（Chain element ）重复单元（repeating unit ）：聚合物中组成和结构相同的单元，又称为链节

结构单元＝单体单元＝重复单元＝链节

n 表示重复单元数，也称为链节数，在此等于聚合度

聚合度（Degree of polymerization ）：是衡量高分子大小的一个指标。有两种表示法：以大分子链中的结构单元数目表示，记作n

X 以大分子链中的重复单元数目表示，记作DP

在这里，两种聚合度相等，都等于n 。即n

DP X n ==由聚合度可计算出高分子的分子量，0

0M DP M X M n ⋅=⋅=式中M 是高分子的分子量；M 0是结构单元的分子量

另一种情况：尼龙-6

结构单元＝重复单元＝链节≠单体单元

2.由两种结构单元组成的高分子

合成尼龙-66则具有另一特征：

结构单元结构单元

重复结构单元此时，两种结构单元构成一个重复结构单元。

单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子

结构单元≠重复单元≠单体单元但，重复单元＝链节

n

DP X n 22==0

02M DP M X M n ⋅=⋅=注意：M O 两种结构单元的平均分子量

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。

Cl CH 2CH

CH 2 CH Cl n

n