1.3 定义、概念、分类与命名

1.3 高分子的定义、基本概念、分类和命名

1.3.1 定义

高分子与低分子的区别在于前者分子量很高，通常将分子量高于约1万的称为高分子(polymer)，分子量低于约1000的称为低分子。分子量介于高分子和低分子之间的称为低聚物(oligomer，又称齐聚物)。一般高聚物的分子量为104~106，分子量大于这个范围的又称为超高分子量聚合物。

英文的“高分子”主要有两个词，即polymer和macromolecule。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指分子量很大的一类化合物，包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。

1.3.2 基本概念

1．主链：构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合。

最常见的是碳链，偶尔有非碳原子夹入，如杂入的O、S、N等原子。

2．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；可以较大，称为侧链。

3．单体：通常将生成高分子的那些低分子原料称为单体。

4．单体单元：组成高分子链的基本结构单元，通常与形成高分子的原料相联系，所以称单体单元。

5．结构重复单元：又叫链节，是高分子中重复出现的那部分，高分子的结构式常用

表示，n为链节的数目。

6．聚合度：聚合物分子中，单体单元的数目叫聚合度。聚合度常用符号DP(Degree of Polymerization)表示，也可用x或P表示。

下面以烯类单体的自由基加成聚合物为例，解释这些基本概念。就拿乙烯CH2=CH2来说，聚合时其中一个键打开，形成·CH2－CH2·(这里用点表示自由基)。因而可以把一个乙烯分

子想象为一个小孩，有两只空闲的手，许多小孩相互拉起来，就会形成一个很长的队列(图1-4)。

这一队列就是高分子链，其中每一个小孩就是一个单体单元，单体单元在这里也是重复单元或链节。而小孩的数目就是聚合度。

要特别注意单体单元和重复单元的异同。如果高分子是由一种单体聚合而成的，其重

复单元就是单体单元。例如聚氯乙烯的重复单元和单体单元都是－CH2－CHCl－。聚合度DP= n。

如果高分子是由两种或两种以上单体缩聚而成的，其重复单元由不同的单体单元组成。例如尼龙的的重复单元是－NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO－。而单体单元分别是－NH(CH2)6NH－和－CO(CH2)4CO－两种。聚合度DP= 2n。

如果两种或两种以上单体无规共聚，例如乙烯和丙烯共聚，所得聚合物不能写成

，可以写成

表1-1列出一些常见聚合物的重复单元(即链节)和单体。

表1-1 常见聚合物的重复单元和单体

1.3.3分类

高分子最常见的分类方法是按主链结构分类和按用途分类，其它分类方法不太重要。

1．按高分子主链结构可分为：

（1）碳链高分子，主链完全由碳原子组成，例子见表1-1。

（2）杂链高分子，主链除碳原子外，还含氧、氮、硫等杂原子，例子见表1-1。

（3）元素有机高分子(主链上没有碳原子)，例如硅橡胶

（4）无机高分子(完全没有碳原子)，例如聚二硫化硅和聚氟磷氮

等。

2. 按用途可分为：塑料、橡胶(弹性体)、纤维三大类，如果再加上涂料、粘合剂和功能高分子则有六大类(详见第八章)。

3. 按来源可分为：

(1)天然高分子；(2) 合成高分子；(3) 半天然高分子(改性的天然高分子)。

4. 按分子的形状可分为：线形高分子、支化高分子和交联(或称网状)高分子。

5.按单体组成可分为：均聚物(homopolymer)、共聚物(copolymer)、高分子共混物(polyblend，又称高分子合金)。

1.3.4命名

1.系统命名法

1973年国际纯粹化学与应用化学协会(IUPAC) 提出以结构重复单元(CRU, constitutional repeating unit)为基础的系统命名法，首先确定重复单元结构，再排好重复单元中次级单元的顺序，再给重复单元命名，最后在重复单元前加一聚字。

要写成有取代基的先写，命名为聚(1-氯代乙烯)。

侧基中元素最少的先写，命名为聚(1-次丁烯基)。

其他例子还有：

聚(氧化羰基氧-1,4苯基异亚丙基-1,4-苯基)

聚[1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯]

聚(亚胺基六亚甲基亚胺基己二

酰)

聚[亚胺基(1-氧代六亚甲基)]

聚(氧化乙烯氧化对苯二甲酰)

系统命名法的缺点是往往显得冗长繁琐，一般用于新聚合物的命名和在学术交流中使用。

2. 通俗命名法(或称习惯命名法)，并没有统一规定，以沿用为习，大致有下列数种

(1) 以单体或假想的单体名称前加一个“聚”字

称聚苯乙烯

称聚乙烯醇(这是假想单体)

(2) 单独或两种不同单体聚合常取单体名或简称，后缀为“树脂”二字或“橡胶”二字。

如酚醛树脂、丁苯橡胶、醇酸树脂、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶等

(3) 以高分子的特征结构命名：

称聚酰胺

称聚碳酸酯

(4) 译名、商品名或俗称

合成纤维在我国称之为“纶”(来自-lon 的译音)，如涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、腈纶(聚丙烯腈)、维纶(聚乙烯醇缩甲醛)等，聚酰胺常用其商品名的译名尼龙(Nylon)。其他商品名还有特氟隆(聚四氟乙烯)、赛璐珞(硝酸纤维素)等。而俗名有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、电木(酚醛树脂)、电玉(脲醛塑料)等也已被广泛采用。

通俗命名法一般是根据来源命名，虽然简便，但不严格，有时还会引起混乱，例如

，称为聚环氧乙烷便不很确切，目前它虽然主要来自环氧乙烷开环聚

合，但通过其他单体如乙二醇、氰乙醇、氯甲醚等聚合也能获得。若按系统命名法叫聚(氧化乙烯)，就避免了混乱。