高分子化学
高分子化学学科
高分子化学是一门新兴的综合性学科，主要研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型以及应用等方面。
尽管合成高分子的历史不过80年，高分子化学作为一门科学的发展却非常迅速。
该学科的内容已经超出了传统化学的范围，因此现在常用“高分子科学”这一名词来更合逻辑地称呼这门学科。
在狭义上，高分子化学主要关注高分子合成和高分子化学反应。
人类与高分子有着密切的关系，自然界的动植物包括人体本身，都是以高分子为主要成分构成的。
这些高分子早已被用作原料来制造生产工具和生活资料。
因此，高分子化学在人类的生产和生活中具有非常重要的意义。
总的来说，高分子化学是一门充满挑战和机遇的学科，它的研究和发展对于推动人类社会的进步和发展具有重要意义。
第九章 聚合物的化学反应
3）侧基反应长出支链 ）
通过侧基反应，产生活性点，引发单体聚合长 出支链，形成接枝共聚物。
在苯环上进行异丙基化，再进行异丙基的过氧化反 应，通过过氧基团分解生成自由基，引发其它单体接 枝聚合。
嫁接支链（ Onto） 嫁接支链（Graft Onto）
预先裁制主链和支链，主链中有活性侧基X， 支链有活性端基Y，两者反应，就可将支链嫁接 倒主链上。这类接枝并不一定是链式反应，也可 以是缩聚反应。
阴离子交换树脂
6）环化反应（CyclizationReaction） ）环化反应（ ）
有多种反应可在大分子链中引入环状结构，如 聚氯乙烯与锌粉共热、聚乙烯醇缩醛等的环化。 环的引入，使聚合物刚性增加，耐热性提高。有 些聚合物，如聚丙烯腈或粘胶纤维，经热解后， 还可能环化成梯形结构，甚至稠环结构，制备碳 纤维。
聚氯乙烯（ 聚氯乙烯（PVC）的氯化 ）
PVC的氯化可以水作介质在悬浮状态下50℃进 行，亚甲基氢被取代。
PVC是通用塑料，但其热变形温度低（约 80℃）。经氯化，使氯含量从原来的56.8%提高 到62~68%，耐热性可提高10~40℃，溶解性能、 耐候、耐腐蚀、阻燃等性能也相应改善，因此 CPVC可用于热水管、涂料、化工设备等方面。
高分子试剂（ Reagent） 高分子试剂（Polymer Reagent）
定义：键接有反应基团的高分子 高分子试剂优点： 不溶，稳定；对反应的选择性高；可就地再生 重复使用；生成物容易分离提纯。 方法：将功能基团接到高分子母体上，作为化学 试剂用。
高分子药物（ 高分子药物（Polymer Drug）： ）： 属高分子试
2）物理因素对基团活性的影响
聚集态的影响
低分子很难扩散入晶区，晶区不能反应
高分子复习资料(准确情报)
所以:
即:
答……
第四章．离子、配合聚合
一．叙述下列定义：
1.离子聚合
离子聚合是单体在引发剂或催化中心作用下，按离子反应历程转化为聚合物的化学过程。
2.阴离子聚合
以带负电荷的离子或离子对为活性中心的一类连锁反应。
3.阳离子聚合
以带负电荷的离子或离子对为活性中心的一类连锁反应。
4.配位聚合
配位聚合也称配位离子聚合，是由两种或两种以上组分组成的配位催化剂引发的聚合反应。单体首先在过渡金属活性中心的空位上配位，形成σ→п配位化合物，进而这种被活化的的单体插入过渡金属-碳键进行链增长，最后形成大分子的过程。
综合各种情况，聚合速率方程可表达为：
Rp=K[I]n[M]m
一般情况下，式中指数n=0.5～1.0；m=1～1.5（个别为2）
2．局限性：主要是基于稳态法的基本假定
.不考虑链转移，为双基终止；
.单体总消耗速率=聚合反应总速率；链增长速率等于聚合反应总速率Rp=-d[M]/dt=Ri+Rp；
.游离基活性与链增长无关，Kp为常数；
O
2.-[HN-（CH2）5-C]n-聚合物名称：聚w-氨基己酸
单体名称：w-氨基己酸
合成式：
n H2N-（CH2）5-COOH→H-[N-(CH2)5-CO]n-OH + (n-1)H2O3.-[CH2-C-CH2]n-聚合物名称：聚1-甲基环丙烷
CH3单体名称：1-甲基环丙烷
合成式：CH3
C →-[CH2-C-CH2]n-
（3）
.链终止
偶合终止：
岐化终止：
（4）
式中
根据假定自由基浓度不变，进入稳定状态，或者说引发速率和终止速率相等，即Ri=Rt构成平衡，则
高分子背景及前沿
高分子背景及前沿高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对制造大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学的最基本的研究内容。
早在19世纪中叶高分子就已经得到了应用，但是当时并没有形成长链分子这种概念。
主要通过化学反应对天然高分子进行改性，所以现在称这类高分子为人造高分子。
比如1839年美国人G oodyear发明了天然橡胶的硫化；1855年英国人Parks由硝化纤维素（guncotton）和樟脑（camphor）制得赛璐珞（celluloid）塑料；1883年法国人d e Chardonnet发明了人造丝rayon等。
可以看到正是由于采用了合适的反应和方法对天然高分子进行了化学改性，使得人类从对天然高分子的原始利用，进入到有目的地改性和使用天然高分子。
回顾过去一个多世纪高分子化学的发展史可以看到，高分子化学反应和合成方法对高分子化学的学科发展所起的关键作用，对开发高分子合成新材料所起的指导作用。
比如70年代中期发现的导电高分子，改变了长期以来人们对高分子只能是绝缘体的观念，进而开发出了具有光、电活性的被称之为“电子聚合物”的高分子材料，有可能为21世纪提供可进行信息传递的新功能材料。
因此当我们探讨21世纪的高分子化学的发展方向时，首先要在高分子的聚合反应和方法上有所创新。
对大品种高分子材料的合成而言，21世纪初，起码是今后10年左右，metallocene 催化剂，特别是后过渡金属催化剂将会是高分子合成研究及开发的热点。
活性自由基聚合，由此而可能发展起来的“配位活性自由基聚合”，以及阳离子活性聚合等是应用烯类单体合成新材料（包括功能材料）的重要途径。
对支化、高度支化或树枝状高分子的合成及表征，将会引起更多的重视。
低分子 高分子
低分子高分子低分子高分子化学是一门非常有趣和重要的科学，它研究的是各种物质的组成、结构、性质和变化规律。
在化学中，分子是一个非常重要的概念，它是一个小而稳定的化学体系，由原子通过化学键结合而成。
根据分子的大小和化学性质的不同，分子可以分为低分子和高分子。
本文将对低分子和高分子做一些详细的介绍。
1. 低分子低分子是指分子质量比较小的化合物，其分子质量通常在500以下。
低分子大多数都具有比较小的分子体积和比较简单的结构，一般是单性分子，不易形成独立的三维空间结构。
低分子可以通过小的分子间相互作用（如范德华相互作用、氢键、静电相互作用等）使分子聚集在一起形成有序或无序的聚集态。
低分子常见的有脂肪酸、葡萄糖、乙醇等。
2. 高分子高分子是指分子质量比较大的化合物，其分子质量通常在500以上。
高分子分子体积比较大，通常由重复单元按照一定规律通过化学键结合而成，形成由数亿到数千亿个重复单元所组成的高分子链。
由于高分子的分子体积较大，其分子内的自由度也相应较大，因而高分子可形成多样化的、稳定的三维空间结构。
高分子是一类非常重要的化学物质，常用于制备各种材料，如塑料、橡胶、纤维等。
高分子是一类复杂的化合物，具有多样的结构和性质，不同结构的高分子具有不同的性质和用途。
通常情况下，高分子可以分为线性高分子、支化高分子和交联高分子三大类。
（1）线性高分子：线性高分子指由一条长链构成的高分子。
对于线性高分子，分子内各部分的相对位置比较随意，因而线性高分子通常具有一定的柔性和可塑性。
（2）支化高分子：支化高分子是指在分子链中嵌入了若干支链，使线性分子变成非线性分子。
支化高分子由于支链和线性链的存在，具有比线性高分子更高的分子体积和更复杂的分子结构，因而其性质也更加多样化。
（3）交联高分子：交联高分子是指在线性高分子分子链上，通过化学键交联形成立体网格化的高分子材料。
由于交联高分子分子链之间形成了非常稳定的空间网络结构，因而具有良好的耐用性和抗压能力。
高分子材料化学重点知识点总结
第一章水溶性高分子水溶性高分子的性能：水溶性；2.增黏性；3.成膜性；4.表面活性剂功能；5.絮凝功能；6.粘接作用。
造纸行业中的水溶性高分子：（1）聚丙烯酰胺：1）分子量小于100万：主要用于纸浆分散剂；2）分子量在100万和500万之间：主要用于纸张增强剂；3）分子量大于500万：造纸废水絮凝剂（超高分子量）；（2）聚氧化乙烯：用作纸浆长纤维分散剂，用作餐巾纸、手帕纸、茶叶袋滤纸，湿强度很高；（3）聚乙烯醇：强粘结力和成膜性；用作涂布纸的颜料粘合剂；纸张施胶剂；纸张再湿性粘合剂。
日用品、化妆品行业中的水溶性高分子：对乳化或悬浮状态的分散体系起稳定作用，另外具有增稠、成膜、粘合、保湿功能等。
壳聚糖：优良的生物相容性和成膜性；显著的美白效果；修饰皮肤及刺激细胞再生的功能水处理行业中的水溶性高分子：（1）聚天冬氨酸（掌握其一）：1）以天冬氨酸为原料：（方程式）；2）以马来酸酐为原料：（方程式）；特点：生物降解性好；可用于高热和高钙水。
1996年Donlar公司获美国总统绿色化学挑战奖；（2）聚环氧琥珀酸（方程式）特点：无磷、无氮，不会引起水体的富营养化。
第二章、离子交换树脂离子交换树脂的结构与性能要求：（1）结构要求：1）其骨架或载体是交联聚合物，2）聚合物链上含有可以离子化的功能基。
（2）性能要求：a、一定的机械强度；b、高的热稳定性、化学稳定性和渗透稳定性；c、足够的亲水性；d、高的比表面积和交换容量；e、合适的粒径分布。
离子交换树脂的分类：（1）按照树脂的孔结构可以分为凝胶型（不含不参与聚合反应的其它物质，透明）和大孔型（含有不参与聚合反应物质，不透明）。
（2）根据所交换离子的类型：阳离子交换树脂（-SO3H）；阴离子交换树脂（-N+R3Cl-）；两性离子交换树脂离子交换树脂的制备：（1）聚苯乙烯型：（方程式）离子交换树脂的选择性：高价离子，大半径离子优先离子交换树脂的再生：a. 钠型强酸型阳离子交换树脂可用10%NaCl溶液再生；b. OH型强碱型阴离子交换树脂则用4%NaOH溶液再生。
高分子基础概论—北京化工大学—第2章
向单体转移
向引发剂转移
向大分子转移
链转移反应使聚合物分子量降低。
分子量调节剂（十二硫醇）
长链支化
(向大分子转移）
2.1.3 逐步缩聚反应
• 基本特征 是在低分子单体转变成高分子的过程中 反应是逐步进行的,且有小分子生成。 在高分子工业中占有重要地位,合成 了大量有工业价值的聚合物，涤纶、尼龙、
缩聚反应（Condensation Polymerization）
是指缩合反应多次重复而形成聚合物的过程 兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义。
CH3 n HO C CH3 OH + n Cl O C Cl [ O CH3 C CH3 O O C ]n + (n-1) HCl
其特征： 缩聚反应通常是官能团间的聚合反应
第二章 高分子化学基础
2.1 高分子的合成
2.1.1 聚合反应分类 2.1.2 自由基聚合 2.1.3 逐步缩聚反应
2.1.4 聚合实施方法
2.2
高分子的化学反应
2.1 高分子的合成
聚合反应： 由低分子单体合成聚合物的反应
2.1.1 聚合反应的分类
按单体和聚合物在组成和结构上发生 的变化来分 加聚反应
单体B (至少带两个可与A相互反应的官能团)
反应结束
……….s 2×10-5S 10-5S
逐步聚合反应分类:
1、按反应机理：
逐步缩聚反应：官能团之间缩合，有小分子副产物。
逐步加聚反应：官能团之间的加成，没有小分子副产物。
逐步聚合反应分类:
2、按聚合物链结构： 线形逐步缩聚反应：参加聚合反应的单体都只带有两 个官能度，聚合过程中，分子链在两个方向增长，分 子量逐步增大、体系的粘度逐渐上升。获得的是可溶 可熔的线型聚合物。 支化、交联聚合反应：参加聚合反应的单体至少有一 个含有两个以上官能团时，反应过程中，分子链从多 个方 向增长。调节两种单体的配比，可以生成支化聚 合物或交联聚合物(体型聚合物)。
什么是高分子化学
什么是高分子化学
高分子化学是一门研究高分子化合物的学科，涵盖了高分子合成、化学反应、物理化学、物理特性以及加工成型和应用等方面。
高分子化合物是由大量共价键连接而成的化合物，具有很高的分子量。
高分子化学的研究对象包括天然高分子和合成高分子。
高分子化学的发展历程相对较短，仅约80年，但在现代科技和社会发展中，高分子化学发挥着越来越重要的作用。
高分子材料被广泛应用于航空航天、医疗器械、建筑、纺织、食品包装等多个领域。
高分子化合物可以根据其主链结构、反应类型、分子形状和热行为等进行分类。
例如，聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）等属于热塑性树脂，具有可塑性和弹性；而酚醛树脂、聚氨酯、聚脲、聚砜等属于热固性树脂，具有较高的耐热性和强度。
在高分子化学领域，研究人员不断探索新的合成方法、改进现有材料性能，以满足不同应用领域的需求。
同时，高分子化学也关注环境保护和可持续发展，通过生物降解高分子材料等途径，减少对环境的影响。
总之，高分子化学是一门具有重要现实意义和广泛应用前景的学科，其研究内容包括高分子化合物的合成、性能、加工和应用等方面，为人类社会的发展和进步提供了有力支持。
2024高考化学天然高分子物质分析
2024高考化学天然高分子物质分析高分子物质是由许多重复单元组成的化合物，具有重要的应用价值和研究意义。
在化学高考考试中，对于天然高分子物质的分析是一个重要的内容，本文将对2024高考中有关天然高分子物质分析的知识进行探讨和总结。
一、天然高分子物质的分类与特点天然高分子物质是指存在于自然界中的具有高分子结构和特性的化合物，包括淀粉、纤维素、蛋白质、核酸等。
这些物质通常由生物体合成或提取而来，具有多样化的结构和功能。
淀粉是一种由葡萄糖单元组成的多糖，它在植物体内广泛存在，是植物的主要能量储备物质。
纤维素是一种由葡萄糖单元组成的多糖，它是植物细胞壁的主要成分，具有结构支持的功能。
蛋白质是由氨基酸单元组成的大分子化合物，它在生物体内广泛参与各种生物学过程。
核酸是由核苷酸单元组成的高分子物质，是生物体内遗传信息的主要储存和传递形式。
这些天然高分子物质具有许多共同的特点。
首先，它们的分子量较大，常常由成百上千甚至成千上万个单元组成。
其次，它们的结构复杂多样，不同的单元组合方式赋予它们不同的性质和功能。
此外，它们通常具有较好的可溶性和可吸湿性，易与其他物质发生相互作用。
二、天然高分子物质的分析方法在分析天然高分子物质时，一般需要从定性和定量两个方面进行考虑。
定性分析主要是确定样品中是否存在特定的高分子物质，而定量分析则是确定样品中高分子物质的含量。
定性分析常用的方法包括色谱分析、质谱分析和核磁共振分析等。
色谱分析通过分离样品中的不同成分，根据其保留时间或保留体积判断是否存在特定的高分子物质。
质谱分析通过测量样品中不同成分的分子质量，从而确定其化学结构。
核磁共振分析通过测量样品中核自旋的共振频率，从而得到有关高分子物质的信息。
定量分析常用的方法包括比色法、滴定法和红外光谱法等。
比色法通过测量物质溶液的吸光度，从而确定其中某种成分的浓度。
滴定法通过滴加已知浓度的试剂到待测物质溶液中，根据滴定终点的变化确定待测物质的含量。
高分子1-2章 复习题
高分子化学一、二章复习题一：名词解释1. 诱导期---------在聚合反应初期，初级自由基为阻聚杂质所终止，无聚合物生成，聚合速率为零，这一段时间称诱导期。
2. 竞聚率--------单体均聚链增长和共聚链增长速率常数之比。
即r1=k11/k12,r2=k22/k21;它表征两个单体的相对活性。
根据r值可以估计两个单体共聚的可能性和判断共聚物的组成情况。
3. 几率效应-----当聚合物相邻侧基作无规成对反应式，中间往往留有未反应的孤立单个基团，最高转化程度因而受到限制4. 玻璃化温度-----玻璃态转变成高弹态的转变温度5. 官能度-----一分子中能参与反应的官能团数6. 反应程度-----参与反应的基团数占起始基团数的百分数7. 凝胶点-----多官能团体系聚合到一定程度，开始交联，黏度突增，气泡也难上升，出现了凝胶化现象，这时的反应程度8. 官能团等活性——缩聚反应在形成大分子的过程中是逐步进行的，若每一步都有不同的速率常数，研究将无法进行。
为此，Flory提出了官能团等活性理论，认为不同链长的端基官能团，具有相同的反应能力和参加反应的机会，即官能团的活性与分子的大小无关。
9. 立构规整度——立构规整聚合物的质量占总聚合物质量的分率。
二：选择1. 在线型缩聚反应中，成环反应是副反应，其中最易形成的环状化合物是( B )A 3, 4元环；B 5, 6元环；C 7元环；D 8～11元环2. 当线性聚酯化反应进行到95%以后，若继续进行反应，则会是（B ）A 分子量分布变窄B 聚合度迅速增大C 反应程度迅速增大D 产生大量低分子量副产物3. 聚酰胺反应的平衡常数为400，在密闭体系中最终能够达到的反应程度为( A )A 0.95;B 0.94；C 0.96；D 0.974. 下列哪个聚合物最容易解聚成单体( C )A PEB PVC C PMMAD PAM5. 主要成分都含有高分子的一组是（A ）。
高分子物理与化学
高分子物理与化学高分子物理与化学是一门关于高分子材料的性质、结构、合成和应用的学科。
高分子材料是一类由长链分子构成的材料，具有独特的物理和化学性质，广泛应用于汽车、电子、医疗、建筑等领域。
本文将从高分子物理和化学两个方面介绍这一学科的基本概念和研究进展。
一、高分子物理高分子物理主要研究高分子材料的物理性质，如力学性能、热力学性质、流变学性质等。
其中，高分子材料的力学性能是其最为重要的性质之一，因为它们通常用于承受各种载荷，如拉伸、压缩、弯曲等。
高分子材料的力学性能与其分子结构和分子量密切相关。
分子量越大，高分子材料的强度和刚度就越高，但韧性和延展性就越低。
分子结构的改变也会影响高分子材料的力学性能。
例如，聚合物中的侧链结构可以影响其分子的排列方式，从而影响其力学性能。
高分子材料的热力学性质也是高分子物理的重要研究内容之一。
热力学性质包括热膨胀系数、热导率、热容等。
这些性质在高分子材料的加工和应用中起着重要的作用。
例如，在高分子材料的热成型过程中，需要考虑热膨胀系数的影响，以保证成型后的产品尺寸稳定。
高分子材料的流变学性质也是高分子物理的一个重要研究方向。
流变学性质研究的是高分子材料在外力作用下的变形和流动行为。
高分子材料的流变学性质与其分子结构、分子量、交联程度等因素密切相关。
例如，线性高分子材料的流变学性质通常表现为牛顿流体，而交联高分子材料则表现为非牛顿流体，具有更为复杂的流变学行为。
二、高分子化学高分子化学主要研究高分子材料的合成、结构和性质。
高分子材料的合成方法非常多样，包括聚合反应、缩合反应、交联反应等。
其中，聚合反应是最常用的高分子材料合成方法之一。
聚合反应可以分为自由基聚合、离子聚合、羰基聚合等不同类型，每种类型的聚合反应都有其特定的应用领域和优缺点。
高分子材料的结构也是高分子化学的重要研究内容。
高分子材料的结构通常由其分子量、分子量分布、分子结构等因素决定。
例如，线性高分子材料的分子结构简单，易于合成和加工，但其力学性能和热稳定性相对较差。
高分子物理与化学 第1-2章基本概念和自由基聚合
第二章 自由基聚合
烯类单体的加聚反应绝大多数属于连锁 聚合，连锁聚合由链引发、链增长和链终止 等基元反应组成。
聚合时常用的引发剂I先形成活性种R*， 活性种打开单体M的π键，与其加成形成单体 活性种M*，再不断的和单体加成，形成高分 子，最后增长的活性链失去活性，使链终止。 链引发： I → R* R*+M → RM* 链增长： RM*+M → RM2* RM2*+M → RM3* RMn-1*+M → RMn* 链终止 RMn* → 死聚合物
在不同转化率下分离得聚合物的平 均分子量差别不大，体系中始终由单体、 聚合物和微量印发剂组成，不存在分子 量递增得中间产物。所变化得是聚合物 的量。 大部分烯类单体的聚合都属于这类 聚合。 对于有些阴离子聚合则是引发快， 增长慢、物终止的所谓活性聚合，有分 子量随转化率线形增长的情况。
2、 逐步聚合 反应是一步一步进行的，小分子先二 二 反应成二聚体，再成三聚体等---，再短时间 内单体转化率很高，分子量缓慢上升，要很 高转化率时才达到高分子量。再反应过程中 有很多中间产物，没二各中间产物都能相互 反应。尼龙66、聚氨酯的合成都属于逐步聚 合。 尼龙6的合成，用不同的催化剂，聚合机 理不一样 用水和酸做催化剂时为逐步聚合；用碱 做催化剂时为阴离子连锁聚合。
单体的聚合类型和聚合能力和单体结构，即
单体的电子效应和空间位阻效应决定。 醛酮中羰基π键异裂后具类似离子的特性，可 进行离子聚合，不能进行自由基聚合。 乙烯基单体可均裂也可异裂，有进行自由基 聚合和离子聚合的可能，但具体到每个单体 则要看其结构而定。
乙烯分子无取代基，结构对称，无诱导效应
二、聚合反应 是小分子单体合成聚合物的反应叫聚合反 应 聚合方法又两种不同的分类， 最早是以反应前后单体和聚合物的组成和 结构上的变化来分类：他们可以分成加聚反 应和缩聚反应
高分子材料的化学与物理性质
高分子材料的化学与物理性质高分子材料是现代化学工业中非常重要的一类材料。
由于其独特的分子结构和物理性质，高分子材料在各种领域都有广泛的应用。
比如，聚合物材料用于制备塑料、橡胶、纤维等物质，在医疗、电子、航空等领域中也有很多应用。
那么，高分子材料的化学和物理性质是什么？了解这些特性有什么意义？接下来我们深入探讨。
一、高分子材料的化学性质高分子材料的化学性质与其分子结构有关。
高分子材料通常是由重复的单体分子组成的巨大分子，这样的分子结构决定了高分子材料具有独特的化学特性和反应规律。
首先，高分子材料可以进行链延长反应。
链延长是指通过加入新的单体结构，使高分子链继续增长，形成更长的高分子链的反应。
这个过程通常是通过自由基反应、阳离子反应和阴离子反应来实现的。
例如，聚乙烯是由乙烯单体分子通过自由基反应逐渐递增而成的。
其次，高分子材料还可以进行聚合反应。
聚合反应是指仅仅在特定的反应条件下，使单体分子链之间的化学键键合成，以形成高分子链的过程。
聚合反应是一种常见的高分子化学反应，其反应方式受热量、光强、催化剂和其他环境因素的影响，不同的聚合条件可以产生不同的聚合体。
最后，高分子材料还可以进行交联反应。
交联反应是指在高分子材料中引入交联的反应性物质，从而形成高分子材料内部的三维结构。
这种交联化学反应可以通过光固化、热固化和辐射固化等多种方法实现。
交联反应可以使高分子材料具有更高的稳定性和强度，并改善其耐化学性和耐热性等性能。
二、高分子材料的物理性质高分子材料的物理性质影响着材料在各个领域中的应用。
高分子材料常常表现出典型的高分子性质，如高分子链的柔性、分子排列和相互作用等。
首先，高分子材料具有重量轻、强度高和断裂韧性好等性质。
这些性质使高分子材料被广泛应用于轻型结构、柔性设备和耐磨设备等领域。
其次，高分子材料具有良好的电学和热学性能。
例如，聚苯乙烯的介电常数非常低，它的耐热性和耐腐蚀性也很好。
聚乙烯在高温下具有较高的电绝缘性能，因此被广泛应用于电线电缆绝缘层。
化学中的高分子合成和反应动力学
化学中的高分子合成和反应动力学高分子合成和反应动力学是化学中非常重要的两个领域。
高分子化学是指通过化学方法制备合成高分子材料的一门学科，而反应动力学则是研究反应速率和反应机理的科学。
这两个领域虽然相互独立，但是在高分子材料的制备过程中却密不可分，下面我们来详细了解一下。
一、高分子合成高分子材料是一类大分子聚合物，是由一些单体分子通过聚合反应连接而成。
这些单体分子可以是小分子，也可以是大分子，例如氨基酸和二元酸等。
创建高分子材料的过程中，单体分子反应在不同的环境条件下，如温度、溶剂、催化剂和压力等，从而使分子聚合形成链式结构，完成了高分子材料的制造。
高分子化学的目的是了解材料组成、结构、性质等，从而设计出特定的材料。
例如，聚合物材料可以被设计成强度高、柔韧性好、透明度高或绝缘性优良等材料。
化学家们可以使用多种不同的方法来控制这些特定的特性。
这些方法包括：1.丙烯酸酯聚合方法：通过丙烯酸酯分子之间的双键重合反应，制备出聚丙烯酸酯(PMMA)这样的塑料，可以制成乳胶漆、玻璃等材料。
2.溶胶-凝胶法(Sol-Gel)：在液态基质中，通过一系列化合物之间的反应，制备出独特的有机-无机杂化聚合物(SiO2和TiO2等)。
这些材料具有良好的高温稳定性和高抗腐蚀性。
3.聚合物共混法(Polymer Blending)：通过两种或更多不同类型聚合物的混合制备单一的材料，以兼顾不同类型聚合物的优点，达到材料多重性能的目的。
这个方法可以制造高效率的切削油和润滑剂。
二、反应动力学反应动力学是研究反应速率和反应机理的科学。
在化学反应中，反应性能的重要参数是反应速率。
反应速率可以受碰撞次数、反应物浓度和反应温度的影响。
由此可见，对反应动力学的研究，能指导材料的研发和制备，并优化反应条件，物理与化学性质的相对平衡。
在反应动力学研究中，我们需要关注的参数包括：反应速率常数、活化能和反应机理等。
反应速率常数表征反应速率的大小，它是反应浓度和速率之比的伸缩因子。
高分子类参考书目
高分子化学参考书目1. 金关泰.《高分子化学的理论和应用》，中国石化出版社，19972. 黄葆同.《茂金属催化剂及烯烃聚合物》，化学工业出版社，20003. 焦书科, 孙以实.《高分子化学习题及解答》，化学工业出版社，20044. 周其凤, 胡汉杰.《跨世纪的高分子科学高分子化学》，化学工业出版社，20015. 李善君纪才圭等.《高分子光化学原理及应用》第二版，复旦大学出版社，20036. G Odian. Principles of Polymerization, 4 edition, Wiley-Interscience7. 韩哲文.《高分子科学教程》，华东理工大学出版社，20018. 何天白，胡汉杰《海外高分子科学的新进展》，化学工业出版社，19979. 李克友, 张菊华, 向福如. 《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社，199910. 王国建.《高分子合成新技术》，化学工业出版社，200411. 李光亮.《有机硅高分子化学》，科学出版社，199912. 周宁琳.《有机硅聚合物导论》，科学出版社，200013. 赵德仁, 张慰盛.《高聚物合成工艺学》第二版，化学工业出版社，199714. 王国建, 肖丽.《高分子基础实验》，同济大学出版社，199915. 潘才元.《高分子化学》，中国科学技术大学出版社，199716. 夏炎.《高分子科学简明教程》，科学出版社，198717. G 奥迪安.《聚合反应原理》，科学出版社，198718. J F 拉贝可《高分子科学实验方法》，科学出版社，198719. 李青山, 王雅珍, 周宁怀. 《微型高分子化学实验》，化学工业出版社，200320. 何卫东.《高分子化学实验》，中国科学技术大学出版社，200321. 梁晖, 卢江.《高分子化学实验》，化学工业出版社，200422. 顾雪蓉, 陆云. 《高分子科学基础》，化学工业出版社，200323. 肖超渤, 胡运华.《高分子化学》，武汉大学出版社，199824. 谭惠民, 罗运军.《超支化聚合物》，化学工业出版社，200525. 廖明义, 陈平主. 《高分子合成材料学》，化学工业出版社，20051高分子物理参考书目1. 胡华强卢秀娟. 《现代高分子物理学（上、下册）》，科学出版社，20012. [法]P G 德热纳.《高分子物理学中的标度概念》（吴大诚等译），化学工业出版社，20023. M Rubinstein, Ralph H Colby.《Polymer Physics》，Oxford University Press4. 董炎明胡晓兰.《高分子物理学习指导》，科学出版社，20055. 冯开才, 李谷, 符若文, 刘振兴.《高分子物理实验》，化学工业出版社，20046. 马德柱等.《高聚物结构与性能》，科学出版社，19957. 杨玉良, 胡汉杰.《跨世纪的高分子科学高分子物理》，化学工业出版社，20018. 李琼芬.《高分子材料学概论》，中国人民大学出版社19869. 张留成.《高分子材料导论》，化学工业出版社，199310. 国家自然科学基金委员会编著.《高分子材料科学》，科学出版社，199411. 邓云祥, 刘振兴, 冯开才.《高分子化学、物理和应用基础》，高等教育出版社，199712. 施良和,胡汉杰.《高分子科学的今天与明天》，化学工业出版社，199413. 钱保功，王洛礼，王霞瑜.《高分子科学技术发展简史》，科学出版社，199414. 何天白，胡汉杰编.《海外高分子科学的新进展》，化学工业出版社，199715. 张留成, 瞿雄伟, 丁会利.《高分子材料基础》，化学工业出版社，200216. 平郑骅, 汪长春.《高分子世界》，复旦大学出版社，200117. 马光辉, 苏志国.《新型高分子材料》，化学工业出版社，2003218. 焦书科, 张晨, 励杭泉.《高分子物理、高分子材料习题及解答》，中国石化出版社，200519. 董炎明, 张海良.《高分子科学教程》，科学出版社，200420. 潘文群.《高分子材料分析与测试》，化学工业出版社，200521. 吴其晔, 冯莺.《高分子材料概论》，机械工业出版社，2004/pw/poly04_3.htm3。
高分子材料化学PPT课件
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溶剂的选择
溶度参数相近原则 极性相似相溶原则 溶剂化原则
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溶度参数相近原则
如何选择溶解高分子材料合适的溶剂是药物制剂中常 遇到的问题，如制备薄膜包衣液或制备控释膜，如何 来选择溶剂、应用何种不同性质的化合物来调节膜上 孔隙的大小，药物、溶剂和高分子的相容性如何等， 这就需要运用判断高分子溶解度及相容性的一般规律。 这些规律对聚合物的溶剂选择具有一定的指导意义。
?溶度参数相近原则极性相似相溶原则313溶剂的选择?极性相似相溶原则?溶剂化原则?如何选择溶解高分子材料合适的溶剂是药物制剂中常遇到的问题如制备薄膜包衣液或制备控释膜如何来选择溶剂应用何种不同性质的化合物来调节膜上孔隙的大小药物溶剂和高分子的相容性如何等这就需要运用判断高分子溶解度及相容性的一般规律
1
1 3
1 :2 1: 2
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极性相似相溶原则
对于非晶态极性聚合物不仅要求溶剂的溶度参数与聚 合物相近，而且还要求溶剂的极性要与聚合物接近才 能使之溶解，如聚乙烯醇是极性的，它可溶于水和乙 醇中，而不溶于苯中。
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溶剂化原则ຫໍສະໝຸດ 溶度参数相近的聚合物一溶剂体系，不一定都能很好
只能发生溶胀。 交联度越大，溶解度越小。 交联度可以用交联点密度表示。交联聚合物中交联链
的结构单元数Nc占总结构单元数N的分数，通常用q表 示。Q=Nc/N。
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制备药用高分子溶液的方法
药用高分子材料大多呈粒状、粉末状，如果将其直接 置于良溶剂中，易于聚结成团，与溶剂接触的团块表 面的聚合物首先溶解，使其表面粘度增加，不利于溶 剂继续扩散进人颗粒内部。
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高分子物理与化学基础
均聚反应，均聚物。
共聚合反应，共聚物。 共聚物不是几种单体各自均聚物的混合物。
第 五 章
链 式 共 聚 合 反 应
二元共聚物根据两单体单元在分子链上的排列方式可分四类：
（1）无序（规）共聚物 两种单体单元的排列没有一定顺 序，A单体单元相邻的单体单元是随机的，可以是A单体单元， 也可以是B单体单元。
（iv）可以溶液方式直接成品。
3.9 自 由 基 聚 合 反 应 的 实 施 方 法
缺点： （i）单体被溶剂稀释，聚合速率慢，产物分子量较低； （ii）消耗溶剂，溶剂的回收处理，设备利用率低，导致 成本增加； （iii）溶剂很难完全除去； （iv）存在溶剂链转移反应，因此必须选择链转移常数小 的溶剂，否则链转移反应会限制聚合产物的分子量； （v）溶剂的使用导致环境污染问题。
Mw = ∑WiMi =
∑wiMi
= ∑wi
∑niMi 2
∑niMi
Wi = wi/w ，wi = niMi
多分散系数（d）
表征聚合物的多分散程度, 也叫分子量分布（molecular weight distribution, MWD)。
d = Mw / M n
3.1
链 式 聚 合 反 应 概 述
Polymerization
单 体
Monomer
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。
1.2
结构单元
高 分 子 基 本 概 念
Constitutional Unit
构成高分子主链，并决定主链结构的最小原子组合。
重复单元
Constitutional Repeating Unit, CRU
+ H2C CH X
综合化学实验高分子合成及表征
综合化学实验（一）——系列高分子合成与表征1 试剂精制在高分子化学中，将能够通过加成或者缩合反应形成高分子化合物的低分子有机化合物称之为单体。
制备好的单体，无论是工业产品还是市售化学试剂，为了防止贮存过程中发生聚合反应，一般都加入阻聚剂如对苯二酚或对叔丁基邻苯二酚，然后在低温下用棕色容器储存，所以在聚合反应之前，必须首先进行单体的纯化工作。
在聚合反应中，常使用各种各样的化学试剂，如引发剂、溶剂、分子量调节剂等等，这些试剂的纯度对聚合反应及其聚合产物性质的影响是很大的，因此，高分子化学实验中，要求使用经过纯化精制的试剂。
下面简单介绍几种常用的单体和试剂的精制步骤。
1.1 苯乙烯苯乙烯为无色(或略带浅黄色)的透明液体。
沸点145.2o C，熔点-30.6o C，n D20＝1.5468，纯品比重0.9060(20/4o C)。
苯乙烯的精制方法：在500mL分液漏斗中装入250mL苯乙烯，每次用约50mL 5％NaOH水溶液洗涤数次，至无色后，再用蒸馏水洗涤至水层显中性。
然后，加入适量的无水Na2SO4，静置干燥。
干燥后的苯乙烯进行减压蒸馏，收集60o C/5.33kPa馏分，测定纯度。
不同压力下苯乙烯的沸点温度/o C 18 39.8 44.6 59.8 69.5 82.1 101.4压力/kPa 0.67 1.33 2.67 5.33 8.00 13.3 26.71.2 过硫酸钾(或过硫酸铵)先在40o C下制备得到过硫酸钾(或过硫酸铵)的饱和水溶液，再加入过量5～l0％的蒸馏水，过滤，滤液放在低温浴或冰箱中冷却。
析出的晶体用冷的蒸馏水洗涤，并用BaCl2溶液检验洗涤液。
若其中仍含有SO42－则应进行再次结晶。
得到的白色针状或白色片状结晶放入真空干燥箱中干燥，存放在干燥器中。
1.4 过氧化苯甲酰过氧化苯甲酰(BPO)的精制是利用BPO在不同溶剂中溶解度相差很大的原理进行的。
过氧化苯甲酰(BPO)在几种常用溶剂中的溶解度如下：室温下几种溶剂中过氧化苯甲酰的溶解度溶剂石油醚甲醇乙醇甲苯苯丙酮氯仿溶解度g/100mL 0.5 1.0 1.5 11.0 14.6 16.4 31.6 精制的常用方法是选用一种溶解度较大的溶剂，在室温下将BPO溶解并达到饱和(不要加热！)，然后将BPO在另一溶解度较小的溶剂中结晶出来。
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23
3. 高分子的结构复杂
高分子的链结构 高分子链的几何形状大致有三种： 线形、支链形、体形
线形高分子
其长链可能比较伸展，也可能卷曲成团，取决 于链的柔顺性和外部条件，一般为无规线团
适当溶剂可溶解，加热可以熔融，即可溶可熔
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24
支链高分子 线形高分子上带有侧枝, 侧枝的长短和数量可不同 高分子上的支链，有的是聚合中自然形成的；有 的则是人为的通过反应接枝上去的 可溶解在适当溶剂中, 加热可以熔融，即可溶可熔
对于一定的聚合物－溶剂体系，其特性粘数[η]
和分子量的关系如下：
[] KM
Mark-Houwink方程 K, α方程
K, α是与聚合物、溶剂有关的常数
1
1
Mv
WiMi
N M 1 ii
Wi NiMi
一般， α值在0.5～0.9之间，故 Mv Mw
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18
举例：设一聚合物样品，其中分子量为104的分子 有10 mol, 分子量为105的分子有5 mol, 求分子量
用Tg表示
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29
比
将一非态晶高聚物试样，
容
施一恒定外力，记录试
样的形变随温度的变化，
可得到温度形变曲线或
热机械曲线
温度
非晶态高聚物的温度比容曲线
形
玻璃态
变
玻璃化转变温度，Tg
高弹态
玻璃态
高弹态
粘流态
粘流态 粘流温度，Tf
Tg
Tf 温 度
Tg 是非晶态高聚物的主要热 非晶态高聚物的温度形变曲线
这种高分子的分子量不均一(即分子量大小不 一、参差不齐）的特性，就称为分子量的多 分散性
因此应注意：
一般测得的高分子的分子量都是平均分子量
聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定 相同
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14
平均分子量的表示方法 数均分子量（Number-average molecular weight）
序列结构
具有取代基的乙烯基单体可能存在头－尾或 头－头或尾－尾连接
有取代基的碳原子为头，无取代基的碳原子为尾
CH2-CH-CH2-CH Cl Cl
CH2-CH-CH-CH2-CH2-CH
Cl Cl
Cl
头-尾结构
头-头、尾-尾结构
聚氯乙烯分子中的头－头结构多达16％
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26
立体异构
当高分子链中 含有不对称碳原 子时，则会形成 立体异构体
甚至上百万，范围在104～106
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3
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
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
橡胶 分子量
天然橡胶 20～40 丁苯橡胶 15～20 顺丁烯胶 25～30
2. 分子量具有多分散性
什么是分子量的多分散性（Polydispersity） ？
高分子不是由单一分子量的化合物所组成
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13
即使是一种“纯粹”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
为结构单元（Structure unit）
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4
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）
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） 聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
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15
重均分子量（ Weight-average molecular weight） 是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量 i-聚体的分子量乘以其重量分数的加和
Mw
WiMi
NM 2 ii
WiMi
Wi NiMi
式中符号意义同前 测定方法：光散射法
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Z均分子量（Z-average molecular weight ）
NiMi 10 104 5105
Mn
40000
Ni
10 5
Mw
NiMi2 NiMi
10
(104 )2 10 104
5 (105)2 5 105
85000
1
Mv
10
(10 4 )0.61 10 10 4
5 5
(105 10 5
)0.61
0.6
80000
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19
固体聚合物具有一定的力学强度,可抽丝、能制膜
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10
分子量多大才算是高分子？ 其实，并无明确界限，一般
- - - - - < 1000 < - - - - - - - - - - - - < 10000 < - - - - -
低分子
过渡区（齐聚物）
高聚物
一般高分子的分子量在
104 ～106 范围
按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量
高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数
Mn W Ni
NiMi
Ni
Wi
(Wi Mi )
NiMi
式中，Wi，Ni，Mi分别为i-聚体的重量、分子数、分子量
i = 1－∞
数均分子量是通过依数性方法(冰点降低法、沸点升高法、
渗透压法、蒸汽压法) 和端基滴定法测定
由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物
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8
由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则 称为共聚物 例如：丁苯橡胶
----( CH2--CH=CH--CH2 -)x--(-CH2--CH-y)--n--
x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排 列是任意的：
M1M2M1M1M2M1M2M2M2
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21
以分子量分布曲线表示
将高分子样品分成不同 分子量的级分，这一 实验操作称为分级
分级的实验方法 • 逐步沉淀分级 • 逐步溶解分级 • GPC(凝胶渗透色谱〕
以被分离的各级分的
重量分率对平均分子
重 量
量作图，得到分子量
分 率
重量分率分布曲线。
可通过曲线形状，直 观判断分子量分布的 宽窄
临界点的聚合度不同，如
聚合物
高分子的加工性能与分子量有关
分子量过大, 聚合物熔体粘度过高, 难以成型加工
达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过 高的分子量
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12
常用的聚合物的分子量（万）
塑料 分子量
聚乙烯 6～30 聚氯乙烯 5～15 聚苯乙烯 10～30
纤维 分子量
涤纶 1.8～2.3 尼龙-66 1.2～1.8 维呢纶 6～7.5
转变温度
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30
晶态结构 高聚物可以高度结晶，但不能达到100％， 即结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存 的状态 结晶熔融温度，Tm，是结晶高聚物的主要热 转变温度
1.1 高分子的基本概念
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
Macromolecules, High Polymer, Polymer
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
高常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万，
样品中较大的分子
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高分子分子量多分散性的表示方法
单独一种平均分子量不足以表征聚合物的性能， 还需要了解分子量多分散性的程度
以分子量分布指数表示即重均分 Nhomakorabea量与数均分子量的比值，Mw / Mn
Mw / Mn 1
接近 1 (1.5 ~ 2） 远离 1 (20 ~ 50)
分子量分布情况 均一分布 分布较窄 分布较宽
平均分子量
高聚物的分子量分布曲线
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分子量分布是影响聚合物性能的因素之一
分子量过高的部分使聚合物强度增加，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 塑料薄膜 橡胶
分子量分布易窄 分子量分布可较宽
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有两种表示法：
x 以大分子链中的结构单元数目表示，记作 n
以大分子链中的重复单元数目表示，记作 DP
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5
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
另一种情况：
M0 是结构单元的分子量
在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅
结构单元＝单体单元
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1.2 高分子化合物的基本特征
1.分子量大
分子量大是高分子的根本性质 高分子的许多特殊性质都与分子量大有关，如：
高分子的溶液性质： 难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段 溶液粘度比同浓度的小分子高得多
分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化
Mz
NiMi 3 NiMi 2
10 (104 )3 10 (104 )2
5 (105 )3 5 (105 )2