5 高分子分子量与尺寸
高分子分子量
高分子物理多媒体课件
合成高分子
Synthetic polymer
人造毛
有机玻璃
涤纶
合成橡胶
高分子物理多媒体课件
绪论5 The shortcomings of polymers
高分子物理多媒体课件 Application in modern times
高分子物理多媒体课件
Natural Polymers 天然高分子
Hair 头发
Nail 指甲
Wool 羊毛
Protein蛋白质
Amino Acid 氨基酸
高分子物理多媒体课件
高分子材料的重要性
直至二十世纪的后期,化学家们才开始研究木材、棉花、麻、 蚕丝、羊毛、纤维素、淀粉等各种天然高分子材料的化学组 成、结构和形态，并试图人工合成高分子材料。
公元前7000一前6000年,中国仰韶文化期已有陶 窑及手制、模制的陶器。
高分子物理多媒体课件
Application in modern times
陶瓷传感器
高分子物理多媒体课件 Metal 金属
新石器时代晚期,中国为铜、石并用时代，铜器 由天然红铜锤锻而成。
公元前约3000年,埃及人已用金银作饰物。
Patent certification issued to John W. Hyatt, 1870, for “improved moulding composition to imitate ivory and other substances”.
高分子物理多媒体课件
塑料 Plastic 的定义
高分子的分子量和分子量分布ppt课件
15
1.2.2 高分子分子量的测定方法
2023/12/22
高分子物理
16
高聚物分子量大小以及结构的不同，所采用
的测量方法将不同；
不同方法所得到的平均分子量的统计意义及
适应的分子量范围也不同；
由于高分子溶液的复杂性，加之方法本身准
确度的限制，使测得的平均分子量常常只有
数量级的准确度。
2023/12/22
高分子物理
17
类 型
方 法
适用范围
化学法
端基分析法
3×104以下
Mn
绝对
冰点降低法
5×103以下
Mn
相对
沸点升高法
3×104以下
气相渗透法
3×104以下
膜渗透法
2×104～1×106
Mn
绝对
光散射法
1×104～1×107
Mw
相对
热力学法
光学法
动力学法
色谱法
2023/12/22
超速离心沉降平衡法 1×104～1×106
基和端羧基，以计算分子量。
2023/12/22
高分子物理
20
⑵计算公式：
W
M
n
ne
n
Z
W Z
M
ne
——试样重量
W
n——试样摩尔数
n——试样中被分析的端基摩尔数
e
Z——每个高分子链中端基的个数
⑶ 特点：
①可证明测出的是 Mn
②对缩聚物的分子量分析应用广泛
③分子量不可太大(<3万），否则误差太大
N i/ M i
i 1
高分子
第一章 绪论一、高分子的基本概念：高分子：由许多简单的结构单元以共价键形式重复键结而成的大分子量（通常为104～107）的同系混合物.单体:能通过聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物，即合成聚合物的起始原料。
结构单元：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。
重复结构单元：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，又可称链节单体单元：单体分子通过聚合反应形成的，与单体的元素组成相同，只是电子结构不同的结构单元。
结构单元有时也称为单体单元，重复单元, 链节，但有时有区别 二、几个基本概念：聚合度：衡量高分子大小的指标。
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 1.由一种结构单元组成的高分子（1）重复单元的元素组成与单体的元素组成相同 .例如：聚苯乙烯 两种聚合度相等，都等于nn DP X ==n由聚合度可计算出高分子的分子量：00M DP M x M n ⋅=⋅=式中: M 是高分子的分子量,M0 是结构单元的分子量（2）重复单元的元素组成与单体的元素组成不同，例如：尼龙-6 n DPX ==n 00M DP M Xn M ⋅=⋅=n x DP式中M0 是结构单元的平均分子量或重复单元的分子量，而不是单体的分子量 2.由两种结构单元组成的高分子 例如：合成尼龙-66,涤沦聚酯等n DP X 22n == 002M DP M Xn M ⋅=⋅=Mo 为两种结构单元的平均分子量 3.聚合物的分类碳链聚合物：主链（链原子）完全由C 原子组成。
绝大部分烯类、双烯类聚合物属于这一类。
如：PE ，PP ，PS ，PVC 等。
杂链聚合物：链原子除C 外，还含O,N,S 等杂原子。
如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚 元素有机聚合物：链原子由Si,B,Al,O,N,S,P 等杂原子组成，没有C 原子。
侧基则由有机基团组成。
如：有机硅橡胶。
无机高分子：主链和侧链均无碳原子，如：硅酸盐等。
高分子分子量
高分子分子量
高分子分子量是指一个高分子分子中的分子数量或分子质量。
高分子是一类具有高相
对分子质量的化合物，其中分子量通常在几千到几百万之间。
高分子分子量是高分子的一
个非常重要的特征，它可以影响高分子的性能、结构和应用范围。
高分子分子量通常用来指示高分子的质量。
一个具有更高分子量的高分子通常表示它
拥有更多的重复单元，这意味着它可以在同等质量下拥有更多的物质。
高分子分子量还可以影响高分子的物理性质，例如它的流动性和黏度。
在某些情况下，高分子分子量越大，高分子的流动性越小，黏度越大。
这也使得高分子更难处理和加工。
高分子分子量的大小取决于高分子合成的方式和条件。
通常情况下，高分子分子量越大，合成高分子的难度就越大。
当高分子分子量达到一定程度时，它们可能会变得很难溶
解和加工。
因此，高分子的分子量通常需要在制备和应用过程中进行控制。
高分子的分子量可以通过多种方法进行测定，其中包括凝胶渗透色谱、光散射和粘度
等方法。
不同的方法适用于不同的高分子体系，需要进行合适的选择和优化。
总的来说，高分子分子量是高分子的一个重要特征，它直接影响着高分子的性能、结
构和应用范围。
确保高分子分子量的精确测定和控制对于开发和应用高分子材料具有重要
意义。
高分子材料
分子量过高部分使聚合物的强度增加，但加工成型时塑
化困难；低分子量部分使聚合物强度降低，但易于加工 不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布: 合成纤维：分子量分布宜窄； 塑料、橡胶：分子量分布可宽；
常用的聚合物的分子量（万）
4 高分子化合物的性能特点
性能：聚合物分子量很大，因而具有与低分子同 系物完全不同的物理性能。 如聚合物具有高软化点、高强度、高弹性、其溶 液和熔体具有高粘度等性质。
这类结构的高聚物硬度高、脆性大、无弹性和塑性，是热固性 材料的典型结构。
交联分子结构
三维空间分子结构
线型→体型的转化：（不可逆）
一定条件下，线形可以转化成体型。即固化或交联。 例：橡胶的硫化等。
结构转化带来很大的性能变化。例如：
低密度聚乙烯：有弹性，做薄膜、奶瓶等； 高密度聚乙烯：做较硬的水杯、工程塑料； 交联聚乙烯：做海底电缆的包皮，有出色的绝 缘性， 耐热性。
高分子化合物的分子量虽很大，但其化学组成并不
复杂，通常由一种或几种低分子化合物聚合而成。 例：n(CH 2 CH 2) 聚乙烯
1、高分子化合物的单体、链节和聚合度:
①单体：
定义：组成高分子化合物的简单低分子化合物。
或：凡是可以聚合成大分子链的低分子化合物。 例：乙烯分子：CH2=CH2
单体的必要条件：至少能形成两个或两个以上新键
ⅰ、特点：流动的粘液，产生永久的不可逆变形。
ⅱ、机理：链段和大分子链都可运动，链间产生
滑脱。高聚物成为流动的粘液。
ⅲ、油漆、涂料：室温下处于粘流态的高聚物。
粘液态也是热塑料性和橡胶的加工成型状态。
（二）线形结晶高聚物的力学性能：
（1）全部结晶（或很高的结晶度）
高分子的基本概念
H
36
2021/5/21
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）
2021/5/21
O CH 22 n
聚己内酰胺 Nylon 6 Poly(-caprolactam) or caprone
1.2 高 分 子 基 本 概 念
16
2021/5/21
根据IUPAC1996年之建议（ International Union of Pure and Applied Chemistry 1996, 68, 2287 –2311）
高 分 子 Polymer, Macromolecule
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。
O
O
O
O
O
O
聚甲醛
O
CH2
C
CH2
＝
CH2 CH2 CH2 NH CH2 CH2 C
＝
NH CH2 CH2
O
尼龙
28
(C) 元素高分子（主链不含C）
2021/5/21
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
其实并无明确界限一般1000000低分子低分子过渡区齐聚物过渡区齐聚物高聚物高聚物超超高聚物高聚物一般高分子的分子量在一般高分子的分子量在10101010范围范围超高分子量的聚合物的分子量高达超高分子量的聚合物的分子量高达1010以上以上高分子的强度与分子量密切相关高分子的强度与分子量密切相关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尼龙纤维素乙烯基聚合物尼龙40150纤维素60250乙烯基100400聚合物聚合度聚合度常用的聚合物的分子量万常用的聚合物的分子量万塑料塑料分子量分子量纤维纤维分子量分子量橡胶橡胶分子量分子量聚乙烯聚乙烯663030涤纶涤纶18182323天然橡胶天然橡胶20204040聚氯乙烯聚氯乙烯551515尼龙尼龙661366131818丁苯橡胶丁苯橡胶15152020聚苯乙烯聚苯乙烯10103030维尼纶维尼纶667575顺丁烯胶顺丁烯胶2525303012??分子量具有多分散性分子量具有多分散性polydispersitypolydispersity即使是一种即使是一种纯粹纯粹的高分子也是由化学组成相同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这种高分子的分子量不均一即分子量参差不齐的即分子量参差不齐的特性就称为特性就称为分子量的多分散性分子量的多分散性因此应注意
高分子的分子量范围
高分子的分子量范围高分子是由许多重复单元组成的大分子化合物。
它们的分子量通常很大，可以从几千到数百万不等。
高分子的分子量范围决定了它们的物理和化学性质，对于不同的应用领域有着重要的影响。
在高分子科学中，常用的分子量单位是摩尔质量，即以克/摩尔表示的质量。
高分子的分子量通常通过测量其相对分子质量（相对分子质量是相对于碳-12同位素的质量比）来确定。
以下是高分子的分子量范围及其相关性质的综述。
1. 低分子量高分子（分子量<10,000）低分子量高分子通常具有较低的粘度和较低的溶解度。
它们可以通过化学方法合成，也可以从天然来源中提取。
低分子量高分子的应用范围广泛，例如用作涂料、胶粘剂、塑料添加剂和表面活性剂等。
2. 中分子量高分子（10,000<分子量<100,000）中分子量高分子具有较高的粘度和较高的溶解度。
它们通常用于制备高分子材料，如聚合物纤维、聚合物薄膜和聚合物泡沫等。
中分子量高分子还可以用于制备高分子胶体，如乳液和胶体微球。
3. 高分子量高分子（分子量>100,000）高分子量高分子具有非常高的粘度和溶解度。
它们通常用于制备高性能的高分子材料，如聚合物纤维增强复合材料和高分子液晶材料等。
高分子量高分子还可以用于制备高分子凝胶，如聚合物水凝胶和聚合物水凝胶微球。
4. 超高分子量高分子（分子量>1,000,000）超高分子量高分子具有极高的粘度和溶解度。
它们通常具有出色的力学性能和化学稳定性，可以用于制备高强度的高分子材料，如超高分子量聚乙烯纤维和超高分子量聚合物薄膜等。
超高分子量高分子还可以用于制备高分子液晶和超高分子量聚合物凝胶等。
高分子的分子量范围对于材料的性能和应用具有重要影响。
较低的分子量高分子通常具有较低的粘度和溶解度，适用于制备涂料、胶粘剂和塑料添加剂等。
较高的分子量高分子具有更高的粘度和溶解度，适用于制备纤维、薄膜和泡沫等。
超高分子量高分子具有极高的粘度和溶解度，适用于制备高性能材料和凝胶等。
高分子的分子量特点
高分子的分子量特点高分子是由许多重复单元组成的大分子，其分子量是衡量高分子聚合物大小的重要指标。
分子量的大小直接影响着高分子的物理、化学性质以及应用的领域。
下面将详细介绍高分子的分子量特点。
一、分子量与物理性质的关系高分子的分子量决定了其物理性质的变化规律。
通常情况下，高分子的分子量越大，其物理性质越优良。
例如，在相同的实验条件下，大分子量聚合物的拉伸强度和硬度往往比小分子量聚合物更高。
这是因为大分子量聚合物的分子链更长，分子之间的相互作用力增强，使得材料更加坚韧耐用。
二、分子量与化学性质的关系高分子的分子量也对其化学性质产生重要影响。
首先，分子量的大小会影响高分子的溶解性。
一般而言，分子量较低的高分子更容易溶解于溶剂中，而分子量较高的高分子则具有较差的溶解性。
此外，分子量的增加还能够增强高分子聚合物的抗腐蚀性能，提高其耐酸碱、耐溶剂等环境条件下的稳定性。
三、分子量与应用领域的关系高分子的分子量也对其应用领域的选择和效果产生重要影响。
例如，在材料领域中，分子量大的高分子材料往往被用于制造高强度、高韧性的结构材料，如工程塑料、纤维素材料等。
而分子量较低的高分子材料则常用于制备塑料包装薄膜、涂料等。
此外，在生物医学领域，分子量合适的高分子聚合物可以被用于制备药物缓释系统、组织工程材料等。
综上所述，高分子的分子量是衡量其大小的重要指标，分子量的大小直接影响高分子的物理、化学性质以及应用的领域。
合理选择高分子的分子量，能够满足不同领域的需求，提高材料的性能和应用效果。
因此，在高分子研究和应用过程中，准确把握分子量特点对于实现高分子的定制化设计具有重要意义。
高分子材料分子量
高分子材料分子量高分子材料分子量是指高分子材料中分子的平均质量。
高分子材料是由长链分子组成的材料，其中的分子量可以从几万到几百万不等。
高分子材料的分子量对其性能和用途有着重要的影响。
高分子材料分子量的测定方法有多种，常用的包括凝胶渗透色谱法（GPC）和质谱法。
凝胶渗透色谱法是一种常见的分子量测定方法，通过溶液中分子在凝胶柱中的渗透行为来测定分子量分布。
质谱法则是通过测量高分子材料中的分子离子来确定其分子量。
高分子材料的分子量对其性能和应用有着重要的影响。
一般来说，高分子材料的分子量越大，其力学性能、热稳定性和化学稳定性越好。
较高的分子量可以使高分子材料具有较高的拉伸强度、抗断裂能力和耐磨性。
此外，高分子材料的分子量还可以影响其熔融流动性、溶解性和加工性能。
分子量越大，高分子材料的熔融温度和熔融粘度一般越高，溶解性和加工性能也相对较差。
高分子材料的分子量还对其应用领域有着重要的影响。
低分子量的高分子材料通常用于涂料、胶粘剂和填料等领域，而高分子量的高分子材料则多用于塑料、纤维和橡胶等领域。
高分子材料的分子量还可以影响其热塑性和热固性。
分子量较低的高分子材料通常是热塑性的，可以通过加热软化和成型；而分子量较高的高分子材料则多是热固性的，加热后会发生交联反应而固化。
高分子材料分子量的控制对于材料的制备和性能优化至关重要。
在高分子材料的合成过程中，可以通过调节反应条件、催化剂选择和单体配比等手段来控制分子量。
此外，还可以通过分子量分布的控制来调整高分子材料的性能。
分子量分布是指高分子材料中分子量的分布情况，可以分为窄分子量分布和宽分子量分布。
窄分子量分布的高分子材料通常具有相对均一的性能，而宽分子量分布的高分子材料则具有更广泛的应用领域。
高分子材料的分子量是决定其性能和用途的关键因素之一。
通过合适的测定方法和控制手段，可以实现对高分子材料分子量的精确测定和调控，从而优化材料的性能和应用。
高分子材料的分子量研究是高分子化学和材料科学领域的重要课题，对于推动材料科学的发展和应用具有重要意义。
第二章 高分子基础知识
IUPAC的系统命名法
学术论文中一定要用原则：1.Fra bibliotek确定重复单元结构；
2. 排好重复单元中次级单元（ subunit ）的次序；先写有取代 基的部分，如聚氯乙烯应写成聚（1－氯代乙烯）。
先写所连接的侧基元素最少的，如聚丁二烯的应写成 聚 （1－次丁烯基） poly(1-butenylene).
3. 给重复单元命名；
➢ 涤纶（的确良）是一种聚酯纤维，代表 聚对苯二甲酸乙二酯；
➢ 面纶代表尼龙6； ➢ 维尼纶代表聚乙烯醇缩醛； ➢ 腈纶（人造羊毛）代表聚丙烯腈； ➢ 氯纶代表聚氯乙烯； ➢ 丙纶代表聚丙烯 。
橡胶
许多合成的生橡胶是共聚物，往往从共聚单体中各取 一个字，后缀“橡胶”二字来命名，如丁（二烯）苯 （乙烯）橡胶，丁（二烯）（丙烯 ）腈橡胶，乙（烯） 丙（烯）橡胶等
如果主链和侧基均无碳原子则称为无机高分子。
命名
常规用法和俗名
一种单体经加聚制成的聚合物，常以单体名 前冠以“聚”字，如聚乙烯、聚苯乙烯等 ；
由两种不同的单体聚合成的产物，常取两种 单体的简名，后缀“树脂”来命名。如苯酚 和甲醛，尿素和甲醛，甘油和邻苯二甲酸酐 的缩聚产物分别称作酚醛树脂、脲醛树脂和 醇酸树脂。 “树脂”是一个术语，指未加有助剂的聚合 物粉料、粒料等
（3）交联形聚合物 交联形聚合物又称网状聚合物或体型聚合物。可看成是许多线形高 分子通过化学键连接而成的网状结构。 交联形聚合物可通过多官能度单体聚合而成，也可通过适当助剂是 线形聚合物交联而成。 线形和支链形聚合物为热塑性聚合物，交联形聚合物为热固性聚合 物。橡胶一般为轻度交联的交联形聚合物。
（4）其它形状的聚合物 除了上述三种基本形状外，还发展了新型结构的高分 子，如星形聚合物、梯形聚合物、半梯形聚合物等。
高分子化学第五版(潘祖仁)
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
天然橡胶 25~30
20~40 54
68 4600~5600 (4630-5556) 2900~5900 (2941-5882) 非极性，高分子量才赋予高弹性和强度 4. 举例说明和区别：缩聚、聚加成和逐步聚合，加聚、开环聚合和连锁 聚合。 答：按单体-聚合物组成结构变化，可将聚合反应分成缩聚、加聚、开环 聚合三大类；而按机理，可分成逐步聚合和连锁聚合两类。 1）缩聚、聚加成和逐步聚合 缩聚是官能团单体间多次缩合反应的结果，除了缩聚物为主产物外，还 有低分子副产物产生，缩聚物和单体的元素组成并不相同。 逐步聚合是无活性中心，单体中不同官能团之间相互反应而逐步增长， 每步反应的速率和活化能大致相同。大部分缩聚属于逐步聚合机理，但 两者不是同义词。
聚合物聚合度tgtm分子特性聚集态机械性能维涤纶9012069258极性晶态高强高模量尼龙66508050265强极性晶态高强高模胶顺丁橡胶5000108非极性高弹态低强高弹性硅橡胶50001万12340非极性高弹态低强高弹性料聚乙烯15001万125130非极性晶态中强低模量聚氯乙烯600160081极性玻璃态中强中模量纤维需要有较高的拉伸强度和高模量并希望有较高的热转变温度因此多选用带有极性基团尤其是能够形成氢键而结构简单的高分子使聚集成晶态有足够高的熔点便于烫熨
高分子的分子量
高分子的分子量《神奇的高分子：分子量的奥秘》嘿，同学们！你们知道吗？在我们身边有很多神奇的东西，其中就有一种叫高分子的家伙。
今天，我就来给你们讲讲高分子的分子量！啥是高分子呀？其实啊，就像我们人有高矮胖瘦一样，高分子也有自己的特点。
而分子量就是它的一个重要特征。
比如说塑料，这就是一种高分子材料。
想象一下，塑料做的杯子、玩具、瓶子，到处都是！那这些塑料为啥有的软乎乎，有的硬邦邦呢？这就和高分子的分子量有关系啦！分子量小的塑料，就比较软，分子量特别大的塑料，那就硬得很。
再比如说橡胶，咱们的皮球、轮胎，不都是橡胶做的嘛！那为啥轮胎能承受那么重的车，皮球能被我们拍来拍去还不变形？这也是因为分子量的不同呀！你们想想，分子量就好像是高分子的“力量值”。
分子量小的高分子，就像是个小瘦子，没多少力气，一弄就变形了。
而分子量大的高分子呢，就像个大力士，能扛得住各种压力和拉扯。
我之前和小伙伴一起做实验，想看看不同分子量的高分子到底有啥区别。
我们把两种分子量不同的塑料放在一起加热，分子量小的那个很快就融化了，变成一滩软乎乎的东西。
可分子量大的那个，加热了好久才有点变化。
这难道不神奇吗？还有一次，我们把分子量不同的橡胶拿来拉伸。
分子量小的橡胶，轻轻一拉就断了，可分子量大的橡胶，我们费了好大的劲，拉了好长好长，它才不情愿地断开。
这高分子的分子量，不就像是我们考试的分数吗？分数高的同学，知识掌握得就多，能力就强。
分子量高的高分子，性能就好，用途也就更广。
那分子量是怎么测出来的呢？这可难不倒科学家们！他们有各种各样的办法，就像我们有各种各样的玩具一样。
有的用化学方法，有的用物理方法。
总之，高分子的分子量真是太有趣啦！它让我们身边的东西变得各种各样，丰富多彩。
同学们，你们是不是也觉得高分子的分子量很神奇呢？我的观点是：高分子的分子量虽然看不见摸不着，但它却实实在在地影响着我们的生活，让我们的世界变得更加奇妙和美好！。
[理学]13-高分子的基本知识
![[理学]13-高分子的基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/35a7340291c69ec3d5bbfd0a79563c1ec5dad773.png)
～高分子的基本知识
4、对于高分子的强度等物性,存在着一个临界分子量M0,超过 这个分子量时开始出现强度.当分子量超过MS时强度达到一 定值.
物 性Βιβλιοθήκη M0Ms分子量
分子量与物性的关系图
H－<CH2>n－H的分子量与性质
～高分子的基本知识
n 1 6～8 18～22 20～30 2000～20000
分子量
性质
名称
用途
16 86～114 254～310
气体
甲烷
燃气
易挥发液体
石脑油、石油英、 粗汽油
溶剂
半固体/油脂状
凡士林
医药、化妆品
282～422
固体
石蜡
蜡烛等制品
28000～280000
强韧的固体
聚乙烯
薄膜等
Polymer~~聚合物、高聚物 Macromolecule~~大分子、高分子.
～高分子的基本知识
低分子
高分子
n CH 2＝CH2
－(CH 2－CH2)－n
n为聚合度
1、高分子是有机化合物.
2、分子量高所带来的性质上的变化,主要是使高分子化合物 具有一定的机械强度.这样,高分子化合物就不同于一般有机 化合物,而可以作为材料使用.
～高分子的基本知识
第一章 高分子材料概论
～高分子的基本知识
第三节 高分子的基本知识
高分子与低分子的区别在于前者分子量很高,通常：
1、分子量高于约10000的称为高分子<polymer>； 2、分子量低于约1000的称为低分子； 3、分子量介于两者之间的称为低聚物<oligomer,又称齐聚物>. 4、一般高聚物的分子量为10000～1000000,分子量大于这个范围 的又称为超高分子量聚合物. 5、一般高分子又可称为大分子、聚合物、高聚物等.
有机高分子化合物分子量范围
有机高分子化合物分子量范围有机高分子化合物是现代化学中广泛应用的一类化合物。
它们由许多重复单元组成，并通过共价键相连形成长链结构。
有机高分子化合物具有许多独特的性质和应用，如塑料、纤维素、药物等。
这些化合物的分子量范围对于它们的性质和应用有着重要的影响。
1. 什么是分子量？分子量是指在摩尔下，化合物中分子所包含的平均原子质量的总和。
它可以通过计算每个原子的质量，并将它们相加来确定。
分子量通常以molecular weight (MW)表示，单位是克/摩尔。
2. 有机高分子化合物的分子量范围表征了它们的大小和复杂性。
一般来说，有机高分子化合物的分子量范围可以从几千到数百万不等。
3. 低分子量有机高分子化合物主要指具有较小分子量的有机聚合物。
它们通常具有线性或分支链状结构，并且较为柔软。
低分子量有机高分子化合物常用于制造塑料制品、橡胶和胶粘剂等。
4. 中分子量有机高分子化合物的分子量范围大约在10,000到100,000之间。
这些化合物通常具有较高的强度和硬度，适用于制造纤维素、合成纤维和工程塑料等。
5. 高分子量有机高分子化合物的分子量通常超过100,000。
这些化合物结构复杂，具有良好的力学性能和耐久性。
高分子量有机高分子化合物的应用范围广泛，包括高分子涂料、药物传递系统、生物医学材料等。
6. 随着分子量的增加，有机高分子化合物的性质也会发生改变。
低分子量有机高分子化合物通常具有较低的熔点和易溶性，而高分子量有机高分子化合物往往具有较高的熔点和较低的溶解度。
总结和回顾：有机高分子化合物的分子量范围对其性质和应用有着重要的影响。
低分子量有机高分子化合物适用于制造塑料制品、橡胶和胶粘剂等；中分子量有机高分子化合物常用于制造纤维素、合成纤维和工程塑料等；而高分子量有机高分子化合物则具有广泛的应用领域，包括高分子涂料、药物传递系统、生物医学材料等。
随着分子量的增加，有机高分子化合物的性质也会发生改变。
对于更深入地理解有机高分子化合物，进一步的研究和实验将有助于揭示其基本原理和应用潜力。
5 高分子分子量与尺寸
2 n M i i
10 303 10 203 10 103 4 4 Mz 10 25.7 10 2 2 2 2 n M 10 30 10 20 10 10 i i
3 n M i i
Schematic of a simple molecular weight distribution, showing the various averages
Tb RT 2 lim c 0 c H v
1 K M M
K M Tb c c0
证明：沸点升高法测定的是数均分子量
Tb c0
ci Ni ci Kc i Mi i K Kc Kc i Mi ci Ni M i M n
i
Mn
• For molecular weights above about 25,000 g/mol, the method becomes insensitive because the end groups are present in too low a concentration
DP PEG 3( I f Ii ) / 4I g
M1
n1 m1
M2
n2 m2
…
… …
Mi
ni mi
mi ni M i
Mn
Number-average molecular weight Weight-average molecular weight
n M n
i i i i
i
Ni M i
i
Mw
mi M i
i
m
i
2 n M i i
K M T c c0
高分子的分子量和分子量分布
]
浓度很低时 :
c
RT[ 1 M
A2c]
注意：杂质影响大。 渗透压法可测定的分子量范 围在：20000-500000。分子量 太大时，由于溶质数目减少而使 渗透压值降低，测定的相对误差 增大；当分子量太小时，由于溶 质分子能够穿过半透膜而使测定 不可靠。
ci
c0 RT
Mw
w1M1 w2 M 2 L wi M i
n2 M
2 2
L
ni
M
2 i
n1M1 n2 M 2 L ni M i
ni
M
2 i
ni M i
Wi M i
(3)Z均分子量（Z-average molecular weight ） 按照Z值统计平均的分子量
，则由分子的各个部位所发出的散射光波（不相干波 ）。溶质的散射光强是各个质点散射光强的加和。
大粒子溶液 散射粒子的尺寸与介质中入射光波的波长在同一数
量级，即分子量>105，粒子尺寸在30nm以上。存 在内干涉现象，不能通过溶液的稀释消除。
1、小粒子溶液
散射光强表达式： （当入射光为垂直偏振光，散射角为θ，距离散射中心r处
K M
三、渗透压法
渗透压原理示意图
当用半透膜将高 聚物溶液与溶剂隔开时 ，由于纯溶剂的化学势 较溶液中溶剂的化学势 要大，因此就会有溶剂 从纯溶剂通过半透膜而 进入溶液池，从而产生 溶液池与溶剂池的液面 之差来达到渗透平衡， 该液柱压力差称为渗透 压π 。
c
RT[ 1 M
A2c
A3c2
i
mi
ni
《高分子基本概念》
O
O
£- C - N H - - C - O - - N H - C - O -- O -
聚酰胺 聚酯 聚氨酯 聚醚
二、商业命名法
合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀 涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙纶 聚丙烯 锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别
NH2 ()6C NHC2)O 4C(O n CH 尼龙66
低分子
过渡区（低聚物）
高分子
一般高分子的分子量在 104 ～106 范围
常用的聚合物的分子量（万）
塑料 分子量 纤维 分子量 橡胶 分子量
聚乙烯 6～30 涤纶 1.8～2.3 天然橡胶 20～40 聚氯乙烯 5～15 尼龙-66 1.2～1.8 丁苯橡胶 15～20 聚苯乙烯 10～30 维呢纶 6～7.5 顺丁烯胶 25～30
H
O H OH H
C2 H OO S3-
H
O
O
H
O
OH H
H
H
H OH
H
NHC3 OCnH
割胶季节海南从每年3月 25日至12月25日，云南 从每年的4月至11月25日
天然橡胶
天然橡胶是由人工栽培的三叶橡胶树分泌的乳 汁，经凝固、加工而制得的，它是以聚异戊二 烯为主要成分的不饱和状态的天然高分子化合 物，其结构式为：
•①聚酰胺
•如己二酸和己二胺为单体合成的聚合物称为聚己二酰 己二胺；由氨基己酸为单体的聚合物称为聚己酰胺。
•②聚酯
•聚对苯二甲酸乙二(醇)酯；由己醇酸为单体合成的聚 合物称为聚己酯。
•③ 聚氨酯
•如甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙二醇为单体合成的聚合物 称为聚甲苯基-2,4-二氨基甲酸乙二醇酯。
高分子的定义[管理资料]
![高分子的定义[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/a7e32831657d27284b73f242336c1eb91a3733d0.png)
高分子的定义-------高分子化合物简称高分子，是指分子量很高的一类化合物，通常分子量在104~106之间，构成的原子数多达103~105个。
高分子的分子链是由许多简单的结构单元以一定的方式重复连接而成。
也叫聚合物分子或大分子，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。
医药对高分子材料的基本要求（具体见P19✓本身及分解产物应无毒，不会引起炎症和组织变异反应，无致癌性；✓进入血液系统的药物不会引起血栓；✓能经受消毒处理；✓具有水溶性，能在体内水解为具有药理活性的基团；✓能有效达到病灶处，并积累一定浓度；✓口服药剂的高分子残基能通过排泄系统排出体外；✓对于导入方式进入循环系统的药物，聚合物主链必须易降解，使其有可能排出体外或被人体吸收药用高分子材料的定义----药品生产和制造加工过程中使用的高分子材料包括作为药物制剂之一的药用辅料与高分子药物，以及与药物接触的包装贮运高分子材料。
要求安全有效稳定－－广义上指的是能将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂，其中具有高分子特征的辅料，一般被称为药用高分子辅料。
药用辅料的定义——是在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分。
其作用有：（1）在药物制剂制备过程中有利于成品的加工；（2）加强药物制剂稳定性，提高生物利用度或病人的顺应性；（3）有助于从外观鉴别药物制剂；（4）增强药物制剂在贮藏或应用时的安全和有效。
药用高分子辅料的定义－－指的是能将药理活性物质制备成药物制剂的各种高聚物。
辅料有可能改变药物从制剂中释放的速度或稳定性，从而影响其生物利用度。
按用途分为三大类：（1）在传统剂型中应用的高分子材料；（2）缓释、控释制剂和靶向制剂中应用的高分子材料；（3）包装用的材料。
药用高分子材料的应用用于片剂和一般固体制剂作为缓、控释材料：用于液体或半固体制剂：用作生物黏附性材料用作新型给药装置的组件用作药品包装材料高分子药物------ 利用高分子化合物自身的结构和性能与机体组织作用，从而克服机体功能障碍达到促进人体康复的一类药物第一节高分子的基本概念高分子化合物——或称聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的物质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 a i
1/ a
Example:
ni
nM n
i i
10
10 20
10 10
Mi(×10-4) 30
Mn
i
10 30 10 20 10 10 104 20 104 10 10 10
10 302 10 202 10 102 Mw 104 23.3 104 ni M i 10 30 10 20 10 10
i
n M
i i
i
i
Wi M i
i
Z-average molecular weight
Mz
3 N M i i
N M
i i
i
2 i
2 w M i i
w M
i i
i
i
Viscosity-average molecular weight
Ni M Mv i Ni M i i
Method
Natural Proteins Anionic Polymerization Free Radical Polymerization
Step Polymerization Ziegler-Natta Polymerization Cationic Polymerization
2.0-4
2 n M i i
10 303 10 203 10 103 4 4 Mz 10 25.7 10 2 2 2 2 n M 10 30 10 20 10 10 i i
3 n M i i
Schematic of a simple molecular weight distribution, showing the various averages
• 分子量分布是聚合物最基本的结构参数之一：
• ①高分子材料加工条件的控制 如：熔体强度与弹性与样品中高分子量部分有较大关系
• ②高分子材料使用性质 如：拉伸强度和冲击强度与样品中低分子量部分有较大关系
• ③溶液性质 如：溶液粘度与样品中高分子量部分有）高分子材料才具有机械强度 极性聚合物 非极性聚合物 临界聚合度40 临界聚合度80
T f
1 M n
Latent heats of fusion per gram of solvent
Vapor-phase osmometry (VPO)
气相渗透压法
Vapor pressure lowering
Vapor pressure of the solution
M1
n1 m1
M2
n2 m2
…
… …
Mi
ni mi
mi ni M i
Mn
Number-average molecular weight Weight-average molecular weight
n M n
i i i i
i
Ni M i
i
Mw
mi M i
i
m
i
2 n M i i
Tb RT 2 lim c 0 c H v
1 K M M
K M Tb c c0
证明：沸点升高法测定的是数均分子量
Tb c0
ci Ni ci Kc i Mi i K Kc Kc i Mi ci Ni M i M n
其它方法 Other method
5.2 Determination of the number-average molecular weight
数均分子量的测定
End-group analyses
端基分析
• Many types of syntheses leave a special group on one or both ends of the molecule, such as hydroxyl and carboxyl. These can be titrated or analyzed instrumentally by such methods as NMR.
Colligative methods
依数性方法
• The colligative properties include:
– Boiling point elevation – Melting point depression – Vapor pressure lowering – Osmotic pressure
i
Mn
• For molecular weights above about 25,000 g/mol, the method becomes insensitive because the end groups are present in too low a concentration
DP PEG 3( I f Ii ) / 4I g
=n+1
DP PCL 2DP PEG [ I e /( I f I i )]
=m
•
注意点：
1. 要求聚合物结构明确(每条聚合物链含几个末端 基，端基结构是什么)。
2. 结合其它方法，可以测定聚合物支链数目。 3. 采用的方法 化学滴定法: 缩聚产物, 如聚酯, 聚酰胺等 放射化学法: 末端具有放射性同位素 波谱法: 末端具有特定吸收的基团
若部分聚合物分子透过半透膜，所测分子量偏高还是偏低？
Comparison of colligative methods
依数性方法的比较
A comparison of the colligative solution properties of a 1% polymer solution with M=20,000 g/mol
化学或波谱方法 Chemical method 端基分析法 End group analysis, or end group measurement
热力学方法 Thermodynamics method
光学方法 Optical method 动力学方法 Dynamic method
沸点升高，冰点降低，蒸汽压下降， 渗透压法 Osmotic method
K M T c c0
T solvent
Mn
Membrane osmometry
膜渗透压法
Osmotic pressure
RT lim c 0 c Mn
Schematic illustration of an osmometer
Schematic illustration of the dependence of osmotic pressure on concentration
Ebulliometry
沸点升高法
Boiling point elevation
Boiling point elevation Gas constant Temperature
Tb RT 1 A2 c ... c H v M
2
Solute concentration in grams per cubic centimeter Solvent density Latent heats of vaporization per gram of solvent
2-40 Broad
None
High None
• 离散型分子量分布
只含有限个级分，可粗略地描述各级分的含量和分子 量的关系。
• 分子量分布的连续函数表示 微分分布曲线：
W (M ) 或 W (M ) N (M ) 或 N (M )
M
M
M1 M 2
M1 M 2
重量微分分布曲线
数量微分分布曲线
聚合物分子量的测定方法
Mz > Mw > Mv > Mn
Molecular weight distribution
分子量分布
Number-average distribution width
M M n
2 n
2
n
Mw M M 1 n
2 n
Weight-average distribution width
1 2 RT A2 c A3c ... c M
若A30
c
1/ 2
2 c 1 2 c c 0
1/ 2
2=MnA2
膜的选择
• 使聚合物分子不能透过 • 溶剂分子透过速率较大 • 不与聚合物和溶剂发生化学作用 (不适合未分级的含有大量低分子的聚合物)
H2N(CH2)5CO[NH(CH2)5CO]nNH(CH2)5COOH
• Molecular weight determined by end-group analyses is number- average molecular weight
W M N
W N M N N
i i i i i i i i
i i
Cryoscopic method
冰点降低法
Melting point depression
Freezing point depression
Gas constant
Temperature
RT 2 lim c 0 c H f
Solute concentration in grams per cubic centimeter Solvent density
P10 P1 X2 0 P1
Vapor pressure of the pure solvent Mole fraction of the solute