高分子化学知识总结

一、绪论

1.聚合物的分类及命名可按来源、合成方法、用途、热行为、结构等来分类，主要是按主链结构来分类，分为：（1）碳链聚合物，（2）杂链聚合物，（3）元素有机聚合物；

2.聚合物的命名

（1）单体来源命名法

烯类聚合物单体名前加“聚”；

两种单体合成的，取二者简名加后缀“树脂”“橡胶”； 杂链聚合物按其特征结构命名；

*有些聚合物按单体名来命名容易引起混淆，例如[]22OCH CH --,可以从环氧乙烷、乙二醇、氯丙醇或氯甲醚来合成，因为环氧乙烷单体最常用，故通常称作聚环氧乙烷，按结构该聚合物应称作聚氧乙烯。 （2）系统命名法

命名原则和程序：先确定重复单元结构，再排好其中次级单元次序，给重复单元命名，最后冠以“聚”字，就成为聚合物的名称。写次级单元时候，先写侧基最少的元素，再写有取代的亚甲基，然后写无取代的亚甲基。 3.聚合反应

（1）按单体-聚合物结构变化分类

缩聚 官能团单体多次缩合成聚合物的反应，除形成缩聚物外，还有水、醇、

氨或氯化氢等低分子产物产生

加聚 烯类单体π键断裂而后加成聚合起来的反应称作加聚，产物称作加聚

物。加聚物结构单元的元素组成与其单体相同，仅仅是电子结构有所变化，因此加聚物的分子量是单体分子量的整数倍

开环聚合 环状单体σ键断裂而后聚合成线形聚合物的反应，反应时无低分子副

产物产生

（2）按聚合物机理分类

逐步聚合 多数缩聚和聚加成反应属于逐步聚合，其特征是低分子转变成高分

子是缓慢逐步进行的，每步反应的速率和活化能大致相同，单体分子首先聚合成二、三、四具体等低聚物（齐聚物），短期内单体转化率很高，随后，低聚物间相互缩聚分子量缓慢增加，直至集团反应程度很高分子量才达到较高的数值

*连锁聚合 多数烯类单体的加聚反应属于连锁聚合。有自由基、阴离子或阳离

子聚合，自由基聚合过程中，分子量变化不大，除微量引发剂外，体系始终由单体和高分子量聚合物组成，没有分子量递增的中间产物，转化率随时间而增大，单体则相应减少。活性阴离子聚合的特征是分子量随转化率的增大而线性增加。

4．分子量是影响强度的重要因素，聚合物强度随着分子量的增大而增加。 5.平均分子量

（1）数均分子量n M （通常由渗透压，蒸汽压等依数性方法测定）定义：某

体系的总质量m 被分子总数所平均。

()

/i i

i

n

i i i

i

i i n m

m

m M x M n n

m M ≡=

=

=∑∑∑∑∑∑

低分子量部分对数均分子量有较大贡献 （2）质均分子量w M （由光散射法测定）

2i i i i

w i i i

i

i

m M n M M w M m

n m

≡

=

=∑∑∑∑∑

（3）粘均分子量v M （略）

三种分子量大小依次为：w M >v M >n M ;

6.分子量分布

（1）分子量分布指数

定义为：w M /n M 的比值，可用来表征分布宽度。对于分子量均一的体系，

w M =n M ，w M /n M =1.

（2）分子量分布曲线 数均分子量处于曲线分布曲线顶峰附近 7.大分子微结构

*线形大分子内结构单元有头头键接合尾尾键接；

*大分子链上结构单元中的取代基在空间可能有不同的排布方式，形成手性构型和几何构型两类；

（1）手性构型又分为全同（等规）构型、间同（间规）构型、无规构型； （2）几何构型是由大分子链中的双键引起的，双键无法旋转因此会有顺式和反式聚合物。

8.线形或支链形大分子以物理力聚集成聚合物，可溶于适当溶剂中，加热时候可熔融塑化，冷却时后则固化成型，这类聚合物称作热塑性聚合物； *支链形聚合物不容易结晶，高度支链甚至难溶解，只能溶胀；

*交联聚合物可以看作许多线形大分子由化学键连接而成的体型结构，交联程度浅的结构受热尚可软化但不再熔融，适当溶剂可使其溶胀但不溶解，交联程度深的体形结构不软化不溶解不溶胀形成了刚性固体；

*酚醛树脂、醇酸树脂等在树脂合成阶段，需要控制原料配比和反应条件，使其停留在线形或少量支链的低分子预聚物阶段，成型时，经加热，在是其中潜在官能团继续反应成交联结构而固化，这类聚合物则称作热固性聚合物。 9.聚集态结构

聚合物聚集态可以粗分为非晶态（无定形）态和晶态两种。

*液晶高分子，受热熔融（热致性）或被溶剂溶解(溶致性)后，失去了固体的刚 性，转变成液体，但其中晶态分子仍保留着有序排列，呈各向异性，形成兼有 晶体和液体双重性质的过渡状态，称之为液晶态。

10.玻璃态温度：无定形和结晶热塑性聚合物低温时都呈玻璃态，受热至某一 较窄（2-5C ）温度，则转变成橡胶态或柔韧的可塑状态，这一转变温度称作玻

璃化温度g T ，

代表链段能够运动或主链中价键能扭转的温度。

*晶态聚合物继续受热，则出现另一热转变温度------熔点m T ，这代表整个大分子容

易运动的温度。

*玻璃化温度是非晶态塑料的使用上限温度，熔点则是晶态塑料的使用上限温度。 11.高分子的力学性能参数：a 弹性模量，b 抗张强度，c 断裂伸长率。 二、缩聚和逐步聚合

2.2 缩聚反应（缩聚反应是缩合聚合的简称，是多次缩合重复结果形成缩聚物 的过程）

（1） 缩合反应

*官能度：一分子中能参与反应的官能团数称作官能度（f ）；考虑官能度时需以参与的反应集团为基准。 （2）缩合反应

线形缩聚的首要条件是需要2-2或2-官能度体系作原料，采用2-3或2-4官能度体系是，除了按线形方向缩聚外，侧基也能缩聚，先形成支链，进一步形成体形结构，这就称作体形缩聚。 （3） 共缩聚

羟基酸或氨基酸一种单体的缩聚，可称作均缩聚；由二元酸和二元醇2种单体进行的缩聚是最普通的缩聚；从改进缩聚物结构性能角度考虑，将1种二元酸和2种二元醇、2种二元酸和2种二元醇进行所谓“共缩聚”。 2.3 线形缩聚反应的机理 2.3.1 线形缩聚和成环倾向

*线形缩聚时，需考虑单体及其中间产物的成环倾向，一般情况下，五、六元环的结构比较稳定。

*成环是单分子反应，缩聚则是双分子反应，因此，低浓度有利于成环，高浓度有利于线形缩聚。

2.3.2 线形缩聚机理 （特征有2：逐步、可逆） （1）逐步特性

缩聚反应无特定的活性种，各步反应速率常数和活化能基本相等，缩聚早期，转化率就很高，因此用基团的反应程度来表述反应的程度更为确切，现已等摩尔二元酸和二元醇的缩聚反应为例来说明

*反应程度p 的定义为参与反应的基团数(0N N -)占起始基团数0N 的分数，因此：

000

1N N N

p N N -=

=-

*如将大分子的结构单元数定义为聚合度n X ，则：

n N X N

==结构单元总数大分子数 进一步可得 11n X p =-；