高分子化学第一章
高分子化学课件资料全
高比强、高比模结构材料
火箭整流罩、卫星接口支架、液氢/液氧发动机共底、固体火箭发动机壳体等：碳纤维/环氧树脂复合材料
F-22的材料组成
钛合金：41%；铝合金：15%；钢：5% 树脂基复合材料: 24% 环氧树脂、聚双马来酰亚胺。用于雷达罩、进气道、机翼(含整体油箱等)、襟翼、副翼、垂尾、平尾、减速板及机身蒙皮等。
高分子材料具备金属和陶瓷等材料的性能特点，在几乎所有的应用领域大量地取代它们，甚至综合性能更优良。高分子材料的发展和应用，是20世纪改变人类生活、生产的20项发明之一
每年全球生产超过2亿吨聚合物材料以满足全世界的60亿人的使用需要。在这一生产过程，只消耗了全球原油年产量的4%。比较而言，全球每年采伐的木材量所等效的石油消耗却要比聚合物大一个数量级。
复合化 高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向。如，以玻璃纤维增强材料为主的复合材料不仅在当前已进入大规模生产和应用阶段，而且在将来仍会有所发展。
支柱
生物技术
先进材料
信息技术
能源环境 结构材料 军事 航空、航天
三大材料
金属 陶瓷 高分子
材料是人类进化史的里程碑，现代文明的重要支柱，发展高新技术的基础和先导。高分子材料扮演着极为重要的角色
高分子的应用Βιβλιοθήκη 未来为满足航天航空、电子信息、汽车工业、家用电器等多方面技术领域的需要，在机械性能、耐热性、耐久性、耐腐蚀性等方面性能进一步提高
高性能化
合成新的高分子 改性 通过新聚合反应控制分子结构(如: 阴离子活性聚合) 通过聚合方法和聚合过程的控制、提高性能(如: 齐格勒纳塔聚合)
可控制反应物空间立构、聚合物相对分子质量及相对分子质量分布的所谓可控聚合 活性聚合、酶催化聚合、微生物催化聚合 新型功能高分子材料的设计及合成 基于分子识别、分子有序组装的分子设计、组装化学和组装方法 包括分子改性和表面改性在内的聚合物改性方法和原理
高分子化学--绪论 ppt课件
第一章 绪论 Prolegomenon
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高分子材料的创生虽只有100多年， 但其发展速度远远快于金属和无机材料。 究其原因，是合成高分子的结构具有几乎 无穷变化的可能性，赋予材料性能的潜力 远胜于其它物质。
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
本例特点： 因两种单体参与聚合，故两种结构单元构成了一个重复
结构单元。
重复单元（链节） 结构单元
因聚合反应为官能团间的缩合反应，单体分子进入大分 子后失去了一些元素，故结构单元不能称单体单元。
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11 13
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH
n
5）聚合度（Degree of Polymerization）：聚合物分子量大 小的一个指标，在聚合物的分子结构式中以n 表示，也称 为链节数。有两种表示方法：
n 重复单元
结构单元
结构单元
3）结构单元（Structure Unit）：单体分子通过聚合反应进入 大分子链的基本单元。结构单元的元素组成可以与单体的元素 组成相同，也可以不同。
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4）单体单元（Monomer Unit）：单体分子通过聚合反应形 成的元素组成与单体完全相同的结构单元。
式中，M0＝重复单元的“分子量”，M10、M20 分别为 两种结构单元的“分子量”，且
M 0 M 10 +M 20
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Case 2：聚合物由一种单体聚合而生成，且重复结构单元 的元素组成与单体的元素组成完全相同。如：
高分子化学第一章
高分子化学第一章一个大分子往往由许多简单的结构单元通过共价键重复键连形成，结构单元数通常用n表示，也称为聚合度（DP）。
许多结构基元连接形成线性大分子，类似一条链子，所以结构基元俗称为链节。
合成聚合物的化合物称为单体，单体通过聚合反应才转变为大分子的结构单元。
由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物，由两种以上的单体聚合而成的聚合物称为共聚物。
§1.2聚合物的分类和命名一、聚合物的分类从不同的专业角度来看，有很多分类。
但在有机化学和高分子化学方面，我们根据主链结构将聚合物分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机(半有机或半无机)聚合物。
在此基础上，进一步细分为聚烯烃、聚酰胺等。
（1）碳链聚合物定义：大分子主链完全由碳原子组成大多数烯烃和二烯烃的加成聚合物都属于这一类。
以乙烯为基质，不同的取代基可以形成多种不同性质的饱和碳链聚合物，如聚苯乙烯、聚氯乙烯等。
当共轭二烯聚合时，主链会含有双键，如聚丁烯和聚异戊二烯。
（2）杂链聚合物定义：大分子主链除了碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子的缩聚物和杂环开环聚合物。
天然高分子多属于这一类。
这类聚合物的主链中多含有一些特征基团，如醚键、酯键、酰胺键等。
（3）元素有机聚合物（半有机高分子）大分子主链中没有碳原子，主要由B、Si、Al和O、N、S、P 等原子组成，侧基多半是有机基团，如甲基、乙基、乙烯基、苯基等。
聚硅氧烷（有机硅橡胶）是典型的例子。
如果主链和侧基都没有碳原子，这样的我们就叫做无机高分子。
二、聚合物的命名聚合物按照单体来源来命名，有时也会有商品名。
下面是1972年IUPAC对线型聚合物提出的结构系统命名法：（1）单体来源命名法聚合物名称通常以单体名为基础。
•烯类聚合物以烯类单体名前冠以"聚"字来命名。
例如：乙烯的聚合物——聚乙烯•由两种单体合成的聚合物，常摘取两单体的简名，后缀“树脂”来命名。
例如，苯酚和甲醛的缩聚物——酚醛树脂。
高分子化学习题与解答
第一章绪论名词解释高分子化合物（High Molecular Compound）：所谓高分子化合物，系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
单体（Monomer合成聚合物所用的-低分子的原料。
如聚氯乙烯的单体为氯乙烯。
重复单元（Repeating Unit）：在聚合物的大分子链上重复出现的、组成相同的最小基本单元。
如聚氯乙烯的重复单元为。
单体单元（Monomer Unit）：结构单元与原料相比，除了电子结构变化外，其原子种类和各种原子的个数完全相同，这种结构单元又称为单体单元。
结构单元（Structural Unit）：单体在大分子链中形成的单元。
聚氯乙烯的结构单元为。
聚合度（DP、X n）(Degree of Polymerization) ：衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP 表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以X n 表示。
聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此聚合度是一统计平均值。
聚合物分子量（Molecular Weight of Polymer）：重复单元的分子量与重复单元数的乘积；或结构单元数与结构单元分子量的乘积。
数均分子量(Number-average Molecular Weight)：聚合物中用不同分子量的分子数目平均的统计平均分子量。
，Ni ：相应分子所占的数量分数。
重均分子量（Weight-average Molecular Weight）：聚合物中用不同分子量的分子重量平均的统计平均分子量。
，Wi ：相应的分子所占的重量分数。
粘均分子量（Viscosity-average Molecular Weight）：用粘度法测得的聚合物的分子量。
分子量分布（Molecular Weight Distribution, MWD ）：由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法。
高分子化学 第1章
能够进行聚合反应， 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。 的小分子。
高分子的特征： 高分子的特征：
1 分子量高，>104 2 原子间以共价键相连接（？） 3 结构与性能区别于小分子 4 通常由小分子通过聚合反应来合成 如：聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
链原子 Chain Atoms 构成高分子主链骨架的单个原子。 构成高分子主链骨架的单个原子。 主链骨架的单个原子
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H C H H C CH H C H H C CH H C H H C CH
H H H H H H C C O C C O C C O H H H H H H
3
3
3
1-1 基本概念
聚合反应 单体 Monomer Polymerization 高分子 Polymer
单体：能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单 能够进行聚合反应，
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高分子化学第一章 绪论习题及答案
第一章绪论习题1. 说明下列名词和术语：(1)单体，聚合物，高分子，高聚物(2)碳链聚合物，杂链聚合物，元素有机聚合物，无机高分子(3)主链，侧链，侧基，端基(4)结构单元，单体单元，重复单元，链节(5)聚合度，相对分子质量，相对分子质量分布(6)连锁聚合，逐步聚合，加聚反应，缩聚反应(7)加聚物，缩聚物，低聚物2．与低分子化合物比较，高分子化合物有什么特征？3. 从时间～转化率、相对分子质量～转化率关系讨论连锁聚合与逐步聚合间的相互关系与差别。
4. 举例说明链式聚合与加聚反应、逐步聚合与缩聚反应间的关系与区别。
5. 各举三例说明下列聚合物(1)天然无机高分子，天然有机高分子，生物高分子。
(2)碳链聚合物，杂链聚合物。
(3)塑料，橡胶，化学纤维，功能高分子。
6. 写出下列单体的聚合反应式和单体、聚合物的名称(1) CH2=CHF(2) CH2=CH(CH3)2CH3|(3) CH2=C|COO CH3(4) HO-( CH2)5-COOH(5) CH2CH2CH2O|__________|7. 写出下列聚合物的一般名称、单体、聚合反应式，并指明这些聚合反应属于加聚反应还是缩聚反应，链式聚合还是逐步聚合？-(1) -[- CH2- CH-]n|COO CH3(2) -[- CH2- CH-]-n|OCOCH3(3) -[- CH2- C = CH- CH2-]-n|CH3(4) -[-NH(CH 2)6NHCO(CH 2)4CO -]n - (5) -[-NH(CH 2)5CO -]n -8. 写出合成下列聚合物的单体和反应式： (1) 聚苯乙烯 (2) 聚丙烯(3) 聚四氟乙烯 (4) 丁苯橡胶 (5) 顺丁橡胶 (6) 聚丙烯腈 (7) 涤纶 (8) 尼龙610 (9) 聚碳酸酯 (10) 聚氨酯9. 写出下列单体形成聚合物的反应式。
指出形成聚合物的重复单元、结构单元、单体单元和单体，并对聚合物命名，说明聚合属于何类聚合反应。
高分子化学 第1章 绪论
★ ★ ★
应用广，与人们的衣食住行息息相关 产量大，其产量超过其它材料的总和 高分子科学的知识是我们认识世界、改 造世界的有力武器
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聚苯乙烯
纤维
我被高分子 聚氯乙烯 包围了呀！ 有机玻璃 淀粉
涤纶
酚醛塑料
蜜胺塑料
环保漆
PE塑料
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Hyundai QarmaQ
（龙途拉力）
Lexan®（PC）
Xenoy iQ ®（PBT）聚对苯
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第二种情况：聚合时有小分子生成
n H2N-(--CH 2-)-COOH
5
--NH-(--CH 2-)-CO-- + n H2O n 5
因为聚合时有小分子生成，结构单元比其单体少了 些原子（如：氢原子和氧原子），所以此时的结构 单元不等于单体单元。
结构单元＝重复单元＝链节 单体单元
Attention!
n
结构单元 重复单元
结构单元
结构单元 重复单元 单体单元；重复单元＝链节 结构单元数
xn 2DP 2n
M xn M 0 2DP M 0
注意：Mo为两种结构单元的平均分子量
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易混淆的
x n 、n及 DP
O C OH
H H O H O C C OH + HO C H H H H O H O C C O C H H
参考书目：
贾红兵主编《高分子化学（第四版）导读与题解》
何旭敏，董炎明《高分子化学学习指导》.2007.8
焦书科主编.《高分子化学习题及解答》. 2004.7
韩哲文主编，《高分子化学》. 2001.12
董炎明，张海良编著.《高分子科学教程》. 2004.9
高分子化学课后习题答案
第一章绪论思考题1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。
答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。
在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。
如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平X表示。
均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以n2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。
聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。
多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。
低聚物的含义更广泛一些。
3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。
选择其常用分子量，计算聚合度。
聚合物结构式（重复单元）聚氯乙烯-[-CH2CHCl-]- n聚苯乙烯-[-CH2CH(C6H5)-]n涤纶-[-OCH2CH2O OCC6H4CO-]n尼龙66（聚酰胺-66）-[-NH(CH2)6NH CO(CH2)4CO-]n聚丁二烯-[-CH2CH=CHCH2 -]n天然橡胶-[CH2CH=C(CH3)CH2-]n聚合物分子量/万结构单元分子DP=n特征量/万塑料聚氯乙烯聚苯乙烯5~1510~30104800~2400960~2900(962~2885)足够的聚合度，才能达到一定强度，弱极性要求较高聚合度。
武汉大学高分子化学_第一章绪论
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1.1
天然高分子 的直接利用
高分子科学简史
淀粉、蛋白质、棉麻丝、竹、木等 天然橡胶的硫化, 硝化纤维的合成等
天然高分子 的化学改性
高分子合成
缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等
高分子时代
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Hermann Staudinger : 把“高分子”这个概念引进科学领域， 并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系（1953年诺贝 尔奖）。 Carothers : 建立缩聚反应理论。 Karl Ziegler, Giulio Natta : 乙烯、丙烯配位聚合 （1963年诺贝 尔奖） Paul J. Flory : 聚合反应原理、高分子物理性质与结构的关系 （1974年诺贝尔奖）。
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1.2 高分子基本概念
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
n CH2 CH
聚合
CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH
缩写成
CH2 CH
n
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基本概念
高分子：
单体：
分子量很大的一类化合物，其结构必须是由多个 重复单元所组成
以大分子链中的结构单元数目表示，记作 以大分子链中的重复单元数目表示，记作
xn
DP
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在这里, 两种聚合度相等，都等于 n
xn DP n
由聚合度可计算出高分子的分子量：
M xn M0 DP M0
式中: M 是高分子的分子量 M0 是结构单元的分子量
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另一种情况：
高 分 子 化 学
第一章 绪
张先正
(xz-zhang@)
论
潘祖仁第五版高分子化学知识点
第一章：绪论一、基本概念高分子、高分子化合物单体结构单元重复结构单元单体单元聚合度全同立构高分子间同立构高分子立构规整性高分子无规立构高分子遥爪高分子：含有反应性末端基团、能进一步聚合的高分子。
均聚物：由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。
共聚物：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。
逐步聚合反应：是指在反应过程中，聚合物链是由体系中所有聚合度分子之间通过缩合或加成反应生成的。
链式聚合反应：是指在聚合反应过程中，聚合物链是仅由单体和聚合物链上的反应活性中心之间的反应生成，并且在新的聚合物链上再生反应活性点。
聚合物的多分散性：聚合物是由一系列分子量不等的同系物高分子组成，这些同系物高分子之间的分子量差为重复结构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的特征称为聚合物的多分散性。
平均分子量：聚合物的分子量或聚合度是统计的，是一个平均值，叫平均分子量或平均聚合度。
数均分子量和重均分子量及多分散系数二、基本理论1、聚合物的分类：来源：天然高分子、半天然高分子和合成高分子主链元素组成：碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子性质和用途：塑料、纤维和橡胶，以及功能高分子、胶粘剂和涂料2、聚合物的命名：习惯命名和IUPAC命名第二章缩聚及逐步聚合反应一、基本概念缩合聚合和逐步加成聚合，线形逐步聚合反应和非线形逐步聚合反应，平衡线形逐步聚合反应和不平衡线形逐步聚合反应，单体功能度和平均功能度，均缩聚和混缩聚，熔融缩聚、界面缩聚和固态缩聚，凝胶化现象和凝胶点，无规预聚体和确定结构预聚体。
二、基本理论1.逐步聚合反应的特征：a. 反应是逐步进行的；b. 每一步反应的速率和活化能大致相同；c. 反应体系始终由单体和分子量递增的一系列中间产物组，单体以及任何中间产物两分子间都能发生反应；d. 聚合产物的分子量是逐步增大的。
2. 线形逐步聚合反应聚合产物分子量的控制与稳定（1）数均聚合度与功能基摩尔比、反应程度的关系rP2-r 1r 1X n ++= 若r ≠1, P 指量少功能基的反应程度 （2）反应程度的影响因素：平衡常数（3）单功能基化合物的作用：a. 分子量调节剂，[r = N A /(N B +2N B ’)]; b. 单功能基化合物对聚合物进行封端，起稳定分子量的作用(分子量稳定剂）。
高分子化学第五版第一章答案
高分子化学第五版第一章答案1. CH2=C(CH3)COOR 可能进行的聚合反应有（） *A. 自由基聚合(正确答案)B. 阴离子聚合(正确答案)C. 阳离子聚合D. 配位聚合2. CH2=C(CH3)CH=CH2可能进行的聚合反应有（） *A. 自由基(正确答案)B. 阳离子(正确答案)C. 阴离子(正确答案)D. 配位聚合(正确答案)3. CH2=C(CN)2可以进行的聚合反应有（） [单选题] *A. 自由基B. 阴离子(正确答案)C. 阳离子D. 逐步聚合反应4. CH2=CHCH3可能进行的聚合反应有（） [单选题] *A. 自由基B. 阳离子C. 阴离子D. 配位聚合(正确答案)5. CH2=CHOR 可能进行的聚合反应有（） * *A. 自由基聚合B. 阴离子聚合C. 阳离子聚合(正确答案)D. 配位聚合(正确答案)6. 链式聚合反应包括的聚合反应有（） [单选题] *A. 自由基聚合B. 阳离子聚合C. 阴离子聚合D. 配位聚合E. 以上都是(正确答案)7. 自由基聚合的聚合机理包括（） *A. 链引发(正确答案)B. 链增长(正确答案)C. 链转移(正确答案)D. 链终止(正确答案)8. 自由基链增长反应中，头尾连接占98%，原因是（） *A. 共轭效应(正确答案)B. 位阻效应(正确答案)C. 诱导效应D. 静电效应9. 在本体自由基聚合中，可能发生的链转移反应有（） *A. 向单体转移(正确答案)B. 向高分子转移(正确答案)C. 向引发剂转移(正确答案)D. 向溶剂转移10.在本体自由基聚合中，链转移反应导致交联或分子量增大的是（） [单选题] *A. 向单体转移B. 向高分子转移(正确答案)C. 向引发剂转移D. 向溶剂转移11. 在本体自由基聚合中，链转移反应是诱导分解的是（） [单选题] *A. 向单体转移B. 向高分子转移C. 向引发剂转移(正确答案)D. 向溶剂转移12. 自由基链终止反应，下列描述正确的是（） *A. 是双基终止（偶合终止和歧化终止）(正确答案)B. 偶合终止每个聚合物链有两个引发剂残基，一个头-头结构(正确答案)C. 歧化终止每条聚合物链有一个引发剂残基，其中一条链含有端烯(正确答案)D. 有可能出现单基终止，如沉淀聚合中(正确答案)13. 下列是自由基聚合的引发剂的是（） *A. AIBN(正确答案)B. BPO(正确答案)C. KPS(正确答案)D. 过硫酸铵-亚硫酸钠(正确答案)14. 自由基聚合引发剂选择的原则是（） *A. 根据聚合体系选择(正确答案)B. 根据聚合温度选择(正确答案)C. 选择半衰期与聚合时间相当的引发剂(正确答案)D. 以上都不对15. 聚合速率方程推导过程中，求解自由基浓度的假设是（） [单选题] *A. 长链假设B. 等活性假设C. 稳态假设(正确答案)D. 不考虑链转移的假设16. 若想提高聚合速率，可以采取的措施有（） *A. 提高聚合温度(正确答案)B. 降低单体浓度C. 提高引发剂浓度(正确答案)D. 采用低活化能引发剂(正确答案)17. 自动加速现象描述正确的是（） *A. 是由于粘度增加引起的(正确答案)B. 链终止速率常数下降明显(正确答案)C. 链增长速率常数稍微降低(正确答案)D. 自由基浓度增大(正确答案)E. 引发剂浓度增大18. 自动加速现象发生后，聚合产物分子量和分子量分布（） *A. 分子量变大(正确答案)B. 分子量分布变小C. 分子量变小D. 分子量分布变大(正确答案)19. 抑制自动加速现象，可以采取的措施有（） *A. 调节引发剂的种类和用量使引发产生新链的速度亦随转化率的增加而递减，可以抑制自动加速效应。
高分子课件(第一章)
远程结构
高分子的大小（分子量 极其排布） 高分子的形态（刚柔性 ）
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2.高分子的聚集态结构
晶态结构 非晶态结构 取向态结构 液晶态结构 织态结构（高次结构）
第三层次结构
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高分子的链结构：又称一级结构，它表明单个高分子链 中原子或基团的集合排列，即分子内结构。
近程结构：第一层次结构，指单个高分子内一个或几个 结构单元的化学结构和立体化学结构。
高聚物：重复单元数较多，增减几个单元不影响其物理性 质。
低聚物：重复单元数较少增减几个单元对其物理性质有显 著影响，或分子中仅有少数几个重复单元，其性质无显著 的高分子特性，类同于一般低分子化合物。
∴ 高分子化合物是不同大小分子量的同系混合物，以高 聚物为主体，含有少量低聚物，在总体上表现出高分子物 理-力学性能。也称聚合物。
分子量：104～106，原子数103～105个。 高分子与低分子是以相对分子量区别：
大于10000→高分子； 1500～10000中等分子化合物； 小于1000～1500低分子。
3
高分子的巨大分子量和它的特殊结构，所以具 备低分子没有的一系列独特的物理-力学性能：
力学性能
形变性能：弹性、粘性、粘弹性 断裂性能：强度、韧性
远程结构：第二层次结构，指单个高分子的大小和在空 间所存在的各种形态和构象。
高分子的聚集态结构：又称二级结构，是高分子整体的 结构，指单位体积内许多大分子链间的排列堆砌方式， 即分子间结构。
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※ 高分子的链结构（一级结构）是反映高分子各种特 性的主要结构层次，直接影响聚合物的某些特性，如 熔点、密度、溶解性能、黏附性、黏度等。 ※ 高分子的聚集态结构决定聚合物制品使用性能的主 要因素。
高分子化学第一章绪论分析
高分子大事记
1956年，M.Szwarc发现了在阴离子聚合反响过 程中可使链终止反响停顿进展，从而得到活的高 分子阴离子。用此方法可制得多种嵌段共聚物、 其他“分子设计〞成的高分子，以及单分散高分 子等。
同时以聚碳酸酯为代表的多种工程塑料在不断 问世。
至此，高分子科学日趋完善。
随后，伴随石油化学工业的迅速开展，以塑料、 合成橡胶、合成纤维这主的高分子合成材料工业 形成了一个新兴的工业体系，在整个社会生产和 生活中发挥越来越大的作用。
★
第四阶段：20世纪70年代以后，高分子的发展 进入了一个三维立体式发展的阶段。
高分子时代------高分子工业体系在整个经济 中占有举足轻重的地位，在人类文明开展史上 ，科技史学家称人类进入了高分子时代。
高分子材料以多功能化的面貌出现。
高分子材料与其它学科出现了多重的穿插与 渗透。
新时期——对高分子提出更高的要求
高分子化学第一章绪 论分析
课程安排
❖ 主要内容：1～8章； ❖ 考试形式：闭卷; ❖成绩：考试成绩〔70％〕+ 平时成绩〔30％〕
一、什么是高分子 What is a ‘Polymer’?
Polymer is a synthetic or natural material consisting of molecules stringing together to form a long chain.
高分子大事记
1930 / PS聚苯乙烯 1934 / PMMA有机玻璃、PVC聚氯乙烯 1939 / PE聚乙烯、PA聚酰胺 1943 / PTFE聚四氟乙烯、PUR聚氨酯 1946 / PU聚酯 1947 / PE环氧树酯 1953 / PET聚酯、ABS工程塑料、HDPE聚乙烯 1957 / PP聚丙烯 1959 / PC聚碳酸酯 1960 / PI聚酰亚胺
(完整版)高分子化学知识点总结
第一章绪论1.1 高分子的基本概念高分子化学：研究高分子化合物合成与化学反应的一门科学。
单体：能通过相互反应生成高分子的化合物。
高分子或聚合物(聚合物、大分子)：由许多结构和组成相同的单元相互键连而成的相对分子质量在10000以上的化合物。
相对分子质量低于1000的称为低分子。
相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。
相对分子质量大于1 000 000的称为超高相对分子质量聚合物。
主链：构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合。
侧链或侧基：连接在主链原子上的原子或原子集合，又称支链。
支链可以较小，称为侧基；也可以较大，称为侧链。
端基：连接在主链末端原子上的原子或原子集合。
重复单元：大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元，可简称重复单元，又可称链节。
结构单元：单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。
（构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位称为~）。
单体单元：聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元称为~。
聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应。
连锁聚合：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中心，根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
逐步聚合：无活性中心，单体官能团之间相互反应而逐步增长。
绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应：即加成聚合反应，烯类单体经加成而聚合起来的反应。
加聚反应无副产物。
缩聚反应：缩合聚合反应，单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。
该反应常伴随着小分子的生成。
1.2 高分子化合物的分类1) 按高分子主链结构分类：可分为：①碳链聚合物：大分子主链完全由碳原子组成的聚合物。
②杂链聚合物：聚合物的大分子主链中除了碳原子外，还有氧、氮，硫等杂原子。
③元素有机聚合物：聚合物的大分子主链中没有碳原子孙，主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。
④无机高分子：主链与侧链均无碳原子的高分子。
高分子化学与物理-第1章-绪论
涂料与粘合剂
01
涂料是一种能够涂覆在物体表面 并形成保护膜的高分子材料，具 有装饰和保护作用。
02
粘合剂是一种能够将两个物体粘 结在一起的物质，广泛应用于建 筑、机械、电子等领域。
05
高分子化学与物理的未来发展
高分子材料的绿色化
高分子结晶学
高分子结晶的结构与形态
01
描述高分子结晶的结构特点，以及不同形态的高分子结晶的形
成机制。
高分子结晶的成核与生长
02
研究高分子结晶的成核和生长过程，以及成核剂和生长因子对
高分子结晶形成的影响。
高分子结晶的动力学与热力学
03
探讨高分子结晶的动力学和热力学性质，如结晶速率、晶体熔
点和热稳定性等对高分子结晶性质的影响。
高分子化学与物理-第1章绪论
• 绪论 • 高分子的基本概念 • 高分子化学与物理的基本理论 • 高分子材料 • 高分子化学与物理的未来发展
01
绪论
高分子化学与物理的定义
01
02
03
高分子化学
研究高分子化合物的合成、 反应、结构和性能的化学 分支。
高分子物理
研究高分子物质的结构、 运动和转变的物理分支。
塑料的回收和再利用是当前研究的热 点，旨在减少环境污染和资源浪费。
橡胶
01
02
03
04
橡胶是一种具有高弹性和耐摩 擦性能的高分子材料，常用于 制造轮胎、密封件、减震器等
。
天然橡胶主要来源于橡胶树， 而合成橡胶则是由多种单体聚 合而成，如丁苯橡胶、顺丁橡
胶等。
橡胶的硫化是制造橡胶制品的 重要过程，通过硫化可以使其 具有更好的力学性能和耐久性
高分子化学第一章(2)
--NH-(--CH2-)-CO-- + n H2O n 5
n
H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH + (2n-1) H2O
n
8
单体单元、结构单元、重复单元、 单体单元、结构单元、重复单元、 高分子化学 链节有何关系？ 链节有何关系？
3
聚氯乙烯PVC由什么组成？ 由什么组成？ 聚氯乙烯 由什么组成
4
高分子化学
一、 高分子化合物与单体
聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成， 聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成，并且这 些重复单元是由相应的小分子衍生而来。 些重复单元是由相应的小分子衍生而来。
C 2-C C 2-C C 2-C H H H H H H C l C l C l
其重复单元由 两种结构单元 组成， 组成，且结构 单元与单体的 组成不尽相同， 组成不尽相同， 所以， 所以，不能称 为单体单元。 为单体单元。
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH+ (2n-1) H2O
n
结构单元 结构单元 重复结构单元
但单体在形成高 分子的过程中要 失掉一些原子
----( C 2--C = H H2 -)--(-C 2--C -)---H H C --C H Hy x
n
说明： y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的： 说明： x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的：
∼ ∼M1M2M1M1M2M1M2M2M2 ∼ ∼ 在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅 在这种情况下，无法确定它的重复单元，
说明：n 表示重复单元数，也称为链节数,, 在此等于聚合度。 表重复单元数，也称为链节数 在此等于聚合度。
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1.2 聚合物的分类和命名
随着高分子科学技术的发展，聚 合物的类别、品种日益增多，迫切需 要一个科学的分类方案和系统命名法。
可以从不同专业角度，对聚合物 进行多种分类，例如按来源、合成方 法、用途、热行为、结构等分类。
1.2 聚合物的分类和命名
1. 聚合物的分类
根据材料性能和用途 根据高分子主链结构 按应用功能
缩聚物特点 M不是单体M0的整数倍。 缩聚反应兼有缩合出低分子和聚合 成高分子的双重含义。
缩聚物中往往留有官能团的结构特征：
聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚脲
大部分缩聚物是杂链聚合物易水(酸、醇)解。
无
新
小 分
聚 合
子 排 除
反 应
但 结 构
上
有
特
征
基
团
无
小
新 聚
分 子 排
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ合 反
除 但 结
应
构 上
有
特
征
基
团
新聚合反应
2
有小分子脱除，但无特征基团。
2.按聚合机理或动力学
1)逐步聚合反应(Step growth polymerization)
大多数缩聚及生成聚氨酯反应。
2)连锁聚合反应(Chain growth polymerization)
烯类单体的加聚反应。
逐步聚合反应特征
反应吸热，反应物具有逐步增长过程， 只有在反应接近终了时才能得到高聚物， 且分子量较小。
的
命
学名：聚癸二酰已二胺
名
商品名尼龙-610
聚酰胺
二元酸碳原子数
二元胺碳原子数
b. 按聚合物的结构特征
.
2
尼龙-66(己二胺，己二酸)
聚
尼龙-1010(聚癸二酰癸二胺)
合
物
尼龙名字后只附一个数字则代表
的
氨基酸或内酰胺的聚合物。
命 名
尼龙-6
聚酰胺
碳原子数
—氨基己酸或己内酰胺的聚合物
b. 按聚合物的结构特征
a. 常用的简单命名法
.
2 合成高分子则有许多商品名称
聚
如电木、电玉、尼龙等。
合
物 的 命
我国习惯以“纶”字作合成纤维 商品名的后缀字
名
如：涤纶、锦纶(聚己内酰胺)、腈纶、
维尼纶(聚乙烯醇缩甲醛)、氯纶、丙纶等。
b. 按聚合物的结构特征
.
2
聚 聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚脲
合
物
癸二酸与已二胺缩聚物
Polyacrylic acid Polyacrylic amide Polymethyl acrylate polymethylmethacrylate
polyacrylonitrile
poly(vinyl acetate) poly(vinyl alcohol)
OCOCH3
OCOCH3
polybutadiene
上的变化
加聚反应(addition polymerization)
加聚物特点： M是单体M0的整数倍。
缩聚反应(condensation polymerization)
nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH
H ( NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO )nOH + (2n-1)H2O 尼龙-66
Poly(methylmethacrylate) PMMA
Polystyrene PSt
1.3 聚合反应
由低分子单体合成聚合物的反应。
聚合反应类型分类 1.按单体和聚合物在组成和结构上的变化
(1929年Carothers提出) 2.按聚合机理或动力学
(20世纪50年代Flory)
1.按单体和聚合物在组成和结构
聚氨酯、聚脲、聚硫橡胶
元素有机聚合物
也可称为杂链的半有机高分子，侧基 却由有机基团(甲、乙、乙烯、芳基
等)组成。
如果主链和侧基均无碳原子, 则成为无机高分子。
碳链聚合物
polyethylene polypropylene polyisobutylene polystyrene
Poly(vinyl chloride) Poly(tetrafluoro ethylene)
涂料
(coating)
天然(棉、毛、丝、麻) 化学 天然改性或再生：醋酸纤维
合成纤维：尼龙-6、涤纶
粘合剂
(adhesives)
功能高分子(functional polymer)
b. 根据高分子主链结构
.
1
碳链: 主链为C(加聚物)
聚
(carbon chain)
合
物
杂链: 主链除C外,有O、N、S等
实验内容
实验一 苯乙烯的悬浮聚合 1次 实验二 丙烯酰胺的溶液聚合 1次 实验三 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 1次 课内考试 最后1次
贯穿全课程
主要解决的问题
聚合速率 平均聚合度 聚合物微结构 共聚物组成
第一章 绪论
1.1 高分子的基本概念
许多相同的简单的、结构单元通过共价 键重复连接起来的，分子量是104～107的 大分子所组成的化合物。
念
与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。
聚合度(Degree of Polymerization) 结构单元数 是衡量高分子大小的一个指标。
从严格意义上讲，聚合物分子量是一平均值。
分子量 M DP M0
PVC M 5~15万 M0 = 62.5 故 DP = 800~2400
PE分子式 (CH2CH2)n
而非
(CH2)n
均聚物：PVC、PE、PSt 共聚物：氯乙烯—醋酸乙烯共聚物
nylon 缩聚物：聚酰胺(如尼龙-66)
链节
聚酯类(如涤纶) dacron
当将两种结构单元总数称为聚合度(Xn )
Xn 2n 2DP
结构单元的平均分子量
M0
M NH
MCOOH 2
114 112 2
113
M Xn M0 113Xn
类
仿生高分子: 高分子催化剂; 模拟酶
医用高分子、高分子药物、高分子试剂 及生物高分子
a. 常用的简单命名法
.
2
一种单体前加“聚”:
聚 合
如：PVC、PSt、聚乙烯醇
物
的 命
两种单体缩聚前加“聚”:
名
如：聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶)、
聚己二酰己二胺(尼龙-66)
a. 常用的简单命名法
.
2
两种(或以上)单体加聚, 后缀
分
子
的
基
重复连接
本
概
念
结构单元(Structural unit)
1.1
以一定方式连接起来的原子组合。
高
分
重复单元(Repeating unit) 链节(chain element) 聚合物中化学组成相同的最小单位。
子
的
基
单体(Monomer) 构成结构单元的小分子化合物。
本
概 单体单元(Monomer unit)
1)无活性中心 2)反应是逐步进行的，每一步的反应速率
及活化能相差不大 3)早期生成低聚物，短期内转化率很高 4)分子量缓慢增加,体系由单体和同系物组成 5)中间反应物可以相互反应
连锁聚合反应特征
反应放热；在极短的瞬间即可生成一个 完整的高聚物，且分子量大。
1)要有活性中心 2)整个聚合过程由链引发、链增长、链终止等
物
的 命
OCHCH2
名
F
聚[氧化(1-氟代乙烯)]
Poly(oxy-1-fluoroethylene)
c. IUPAC系统命名法
.
使用方法
2
双酚A聚碳酸酯
聚
合 物 的
Poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenyleneisopropylidene-1,4-phenylene)
命
名
聚合物一般用英文缩写符号表示
A点
聚酰胺 40 纤维素 60 乙烯基P 100
B点
聚酰胺 150 纤维素 250 乙烯基P 400
乙 醇 46 苯乙烯 104 蔗 糖 342
1. 分子量与性能的关系
常用聚合物分子量示例
塑料
分子量，万 纤维 分子量，万 橡胶 分子量，万
低压聚乙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚碳酸酯
6~30 5~15 10~30 2~6
2. 聚合物的命名
简单命名法 以聚合物结构特征命名 IUPAC系统命名法
a. 根据材料性能和用途
.
1
塑料
热塑性：PSt、PE、聚酰胺 (thermo)
聚
(plastics)
热固性：酚醛树脂等
(thermosetting)
合
天然
橡胶
物
(rubber) 合成：聚丁二烯
的 分 类
elastomer
纤维
(fiber)
高分子化学
Polymer Chemistry
主讲人：张瑛 副教授
2011年2月
基础楼333 Tel: 89733200 E-mail: yingzh1977@
讲授内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
绪论 1次 逐步聚合反应 3次 自由基聚合反应 6次 自由基共聚合 4次 聚合方法 1次 聚合物化学反应 1次
.
c. IUPAC系统命名法
程序
2 1)确定重复单元结构
聚 2)排好重复单元中的次级单元
合 3)给重复单元命名,最后在前加“聚”字
物
的 命
原则