高分子化学与物理基础(第二版) 第1章 绪论
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表 1-1 高分子材料科学的发展简史 发展特征 19 世纪之前天然高分子的直 接应用及机械加工 19 世纪中叶天然高分子化学 改性 1833 高分子科学的发展 年 ， Berzelius 提 出 “Polymer”一词（包括以共价 键、非共价键联结的聚集体） 1870 年，开始意识到纤维、淀 粉和蛋白质是大的分子 1892 年，确定天然橡胶干馏产 物异戊二烯的结构式 20 世纪初高分子材料科学创 立的准备时期 1902 年，认识到蛋白质是由氨 基酸残基组成的多肽结构 1904 年，确认纤维素和淀粉是 由葡萄糖残基组成 1907 年，分子胶体概念的提出 1920 年，纤维素结晶的研究 1920 年，现代高分子概念共价 键联结的大分子的提出 20 世纪 30～40 年代高分子材 料科学创立时期 1930 年，纤维素相对分子质量 测定研究，现代高分子概念获 得公认 1932 年． 《高分子有机化合物》 出版 1929～1940 年，缩聚反应理论 1932～1938 年，橡胶弹性理论 1935～1948 年，链式聚合反应 和共聚理论 1942～1949 年，高分子溶液理 论及测定相对分子质量的各种 溶液法的建立 1945 年，确定胰岛素一级结构 40 年代，建立乳液聚合理论 酯的生产 塑料：聚氯乙稀、聚苯乙烯、聚 三氟氯乙烯、高压聚乙烯、 聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、 缩丁醛的生产 1931～1940 年 不饱和聚酯、环氧树脂、 聚四氟乙烯、聚氨酯的生 产 1941～1950 年 纤维：聚氯乙烯、尼龙-66、聚氨 1930～1939 年 尼龙－6、据对苯二甲酸乙 二醇酯、聚丙烯腈的生产 橡胶：氯丁橡胶 产 1940～1942 年 20 世纪 50 年代高分子工业的 确立， 高分子合成大发展时期 1953 年，Ziegler-Natta 催化剂 和配位阴离子聚合 50 年代，阴离子聚合活性高分 3 低压聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛树 脂、顺丁橡胶及其它新品种不断 出现 1931 年 丁基橡胶、丁苯橡胶的生 高分子工业的发展 食物蛋白质、淀粉、棉、毛、麻、 丝等。木、竹、纸、油、漆、天 然橡胶等天然高分子 天然橡胶硫化， 硝化纤维， 硝化纤维塑料， 人造丝工厂， 酚醛树脂， 丁钠橡胶， 醋酸纤维和塑料， 1838 年 1845 年 1868 年 1889 年 1907 年 1911 年 1914 年
《高分子化学》第1章 绪论ppt课件
高分子化学 高分子物理 高分子材料 高分子工艺
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1.1 高分子化学 研究对象
研究目的
高分子科学是研究高分子化合物的合成、改性、结构、性 能、成型加工等内容的一门综合性科学。高分子化学是高 分子科学的基础，高分子化学主要研究聚合反应机理和聚 合方法。学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和 聚合方法 ，以便合成出具有指定相对分子质量和相对分子 质量分布、指定性能、能满足实际需要的高分子化合物。
（注：这些术语一般可以通用）
Macromolecules, High Polymer, Polymer
高分子是指由多种原子以相同的、多次重复 的结构单元并主要由共价键连接起来的、通 常是相对分子量为104～106的化合物。
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1.2 高分子的基本概念
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。
料使用。这也是高分子不同于一般化合物之处。又因高分子一般具有 长链结构，每个分子好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成
了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作
为结构材料使用的根本原因。另一方面，还可以通过各种手段，用物 理的或化学的方法，或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或 化学变化，从而使高分子成为能完成特殊功能的功能高分子材料。
Polymerization 高 分 子
结构单元（Structure unit）
在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。 即构成大分子链的基本结构单元。
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1.2 高分子的基本概念
单体单元（ Monomer unit ）
CH2CH CH2 CH
Cl 和
Cl
聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。
高分子物理---第一章 绪论
1977年 Hideki Shirakawa Alan J. Heeger Alan G. MacDiarmid 报道高分子导电现象
白川英树
近代高分子学科发展
1. 70年代末，曾有悲观看法：单体、聚合方法已开发、完善 2. 近二十年高分子学科实践完全证明这种悲观论的错误
1953年-1955年齐格勒、纳塔分别合成了有规立构聚合物。
1956年M.施瓦茨合成了分子量接近均一的活性聚合物。
K. Zielger (1903-1979)
G. Natta (1898-1973)
1975年P.G.德.热纳提出的标度理论可以处理整个浓度 区间的高分子溶液。 1944年发展起来的共聚合理论奠定了高分子链序列结构 研究的基础。近代实验技术（如红外光谱、高分辨率核 磁共振谱、裂解色谱等）的进步，也使人们对合成高分 子链的化学结构的了解达到了相当详尽、细致的程度。
高分子物理领域的大多数理论是唯象理论：
根据现象得到理论（有点象中医）
学习方法：抓住基本概念，理清因果关系，
一点点物理思维方式，一点点空间想象能力
《高分子物理》课程参考书：
《高分子物理》何曼君 （复旦大学出版社） <Polymer Physics> ( Oxford University Press ) Michael Rubinstein, Ralph H. Colby <Macromolecular Physics> Wunderlrch B.
当时流行观点认为：由小分子之间的缔合作用（分子间 作用力）形成小分子聚集体（类似于胶束）。 焦点问题：分子量？熔点？沸点？ 1）如果是胶体，溶剂挥发后，胶束体系破坏，小分子 有确定的熔点、沸点、以及分子量。 2）大分子应该有较大分子量
(完整word版)高分子化学与物理基础
3. 写出下列单体的聚合反应式和单体、聚合物的名称 (1) CH 2=CHF (2) CH 2=CH(CH 3)2 CH3 | (3) CH 2=C | COO CH 3 (4) HO - ( CH 2)5- COOH (5) CH 2CH 2CH 2O |__________|
1
(1)
n CH 2 CH
(3) 主链，侧链，侧基，端基 主链：贯穿于整个高分子的链称为主链。
侧链：主链两侧的链称为侧链。 侧基：主链两侧的基团称为侧基。
端基：主链两端的基团称为端基。
(4) 结构单元，单体单元，重复单元，链节 结构单元：高分子中多次重复的且可以表明合成所用单体种类的化学结构。 重复单元：聚合物中化学组成相同的最小单位，又称为链节。
②
当量系数和过量分数
当量系数：起始两种官能团数之比，记为γ，γ≦
1。
过量分数：过量单体的过量分子数与不过量单体的分子数之比。
③
平衡缩聚和不平衡缩聚
平衡缩聚 :通常指平衡常数小于 103 的缩聚反应。
不平衡缩聚 :通常指平衡常数大于 103 的缩聚反应，或根本不可逆的缩聚反应。
④
均缩聚、混缩聚和共缩聚
H (C H 2 ) 5 C O nOH
w- 羟基己酸
聚 w- 羟基己酸
(5) n CH 2CH 2CH 2O
环氧丙烷
OC H 2 C H 2 C H 2 n 聚环氧丙烷
4. 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) -[- CH 2- CH-] n-
分布，可用重均相对分子质量与数均相对分子质量的比值表示其分布宽度。
(6) 连锁聚合，逐步聚合，加聚反应，缩聚反应 加聚反应：单体通过相互加成而形成聚合物的反应。
高分子物理第一章-绪论
在写聚乙烯结构式时，习惯上还是以其单体单元来表示.
又如聚对苯二甲酸乙二酯: 不管它由何种单体聚合而成，其重复结构单元始终是：
但单体单元则可能因所用单体不同而异，如果使用的单体是对 苯二甲酸和乙二醇两种单体：
生成两种单体单元.
而假设聚合反应时用的是对苯二甲酸二乙二酯一种单体：
单体单元与重复结构单元相同
缩聚反应是指聚合产物分子的单体单元组成比相应单体分子 少若干原子的聚合反应，在聚合反应过程中伴随有水、醇等小分 子副产物生成，其聚合产物称缩聚物。如己二酸和己二胺合成聚 酰胺-6,6（尼龙-6,6）：
但随着高分子化学的发展，新的聚合反应不断开发，这种分类 方法就越来越难以适应，如聚酰胺-6的合成：
如果聚合物分子结构中只有一种重复结构单元、并且该重复结 构单元可以只由一种（事实上的、隐含的或假想的）单体衍生而 来，则该聚合物为均聚物，否则为共聚物。
何谓事实上的、隐含的或假设的单体？
CH 2CH Cl
氯乙烯单体 （事实上的）
O
O
C
C OCH 2CH2O
由对苯二甲酸和乙二醇反应 生成的“隐含单体”：
天然高分子 一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名
称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、酶（化学 作用）。
合成高分子 根据聚合物合成时所用单体进行命名，并不描述聚合物分子
的实际结构。可分几种情形。
（I）由一种单体合成的均聚物： 通常是在实际或假想的单体名称前加前缀“聚”，如 聚苯乙烯 聚乙烯醇
这类单体的聚合反应通过单体功能基之间的反应进行，为逐 步聚合反应。
（b）含多重键的单体，如： C=C双键：乙烯、丙烯、苯乙烯等 C≡C三键：乙炔及取代乙炔 C=O双键：甲醛等
高分子化学与物理-第1章-绪论-精简
第1章 问题
1 、为什么说高分子科学既是一门基础科学，也是一门应用科学？
2 、天然高分子有什么优点和缺点？为什么要发展合成高分子？ 3 、合成高分子的研究是经历一个怎么样的过程？ 4、 按照不同角度来区分，高分子有多少种类？ 5、 通常制备高分子方法有哪几种？
6 、为什么高分子分子量会有一个分布？分布如何表示？什么样的 分布最合适？
D Mw Mn
D值越大，表示分布越宽。天然高分子的D值可达1，完
全均一，合成高分子的D值一般在1.5～50之间。
8、高分子化学发展简史
• 高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。 • 1839年，美国人Goodyear发明硫化橡胶。 • 1868年，英国科学家Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得 赛璐珞。
PMMA：poly（methyl methacrylate）
PET：poly（ethylene terephthalate） PA：polyamide；PUR： polyurethane
6、聚合反应分类
A. 按单体和聚合物的组成和结构变化分类
早期的分类方法：加聚反应和缩聚反应。
B. 按聚合机理分类
密度PE和有规PP，低级烯烃得到利用。1963年， Ziegler和Natta分享诺贝尔化学奖。 • 1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了 高分子结构设计的先河。
• 50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚甲
醛 （1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965），聚苯醚 （1964），聚酰亚胺（1962）。
20世纪50年代开始，按聚合机理和动力学过
程，将聚合反应分：链式聚合和逐步聚合两大类。
7、高分子的相对分子质量及其分布
高分子化学课件 第一章 绪论
胶粘剂
能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在 一起的聚合物材料
功能高分子
具有特殊功能与用途但用量不大的精细 高分子材料
1.4 高 分 子 的 命 名
I. 习 惯 命 名 法
天然高分子
一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专 用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、 酶（化学作用）。
判别均聚物：聚合物分子有且只有一种CRU，并且该CRU可以 只由一种（真实的、隐含的或假设的）单体衍生而来。
1.2 高 分 子 基 本 概 念
HOOC-Ph-COOH HOCH2CH2OH HOOC-Ph-COOH
-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n均聚物
隐含单体
HOOC-Ph-COOCH2CH2OH
涤纶，PET
O C
HO
O
O
(C
C
OCH
2CH
2O
) n
O
C HO
O
C
+ HOCH 2CH 2OH
OH
O
O
C
C
OCH 2CH 2O
2n
O
O
C OCH 2CH 2OH
C
O
n
C OCH 2CH 2O
1.2 高 分 子 基 本 概 念
末 端 基 团 End Groups
高分子链的末端结构单元。
涤纶：
O HO C
聚乙二醇
HH HH HH CCOCCOCCO HH HH HH
链 单 元 Chain Units
由链原子及其取代基组成的原子或原子团。
HH HH HH
高分子物理与化学习题答案
高分子物理与化学习题解答――参考答案第一章 绪论1. P16: 名词解释：单体：能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物 结构单元：构成高分子链并决定高分子性质的最小原子组合 重复单元：聚合物中组成和结构相同的最小单位，又称为链节。
聚合物：由结构单元通过共价键重复连接而成的大分子聚合度：即高分子链中重复结构单元的重复次数，是衡量聚合物分子大小的指标。
3. P16写出下列单体的聚合反应式,以及单体/聚合物的名称1）.2） 3） 4）5） 6. P17: 写出下列混合物的数均分子量、重均分子量和分子量分布指数（1）组分1：质量分数=0.5，分子量=1 x 104 （2）组分2：质量分数=0.4，分子量=1 x 105 （3）组分3：质量分数=0.1，分子量=1 x 106解：4641085.11011054.0105.01/1⨯=++====∑∑∑∑∑∑Mi WiWi MiWiWi Ni NiMi M n 56541045.1101.0104.0105.0⨯=⨯+⨯+⨯==∑WiMi Mw 1045.15⨯Mw nCH 2CHF2CHF n氟乙烯聚氟乙烯nCH 2C(CH 3)CH 2C(CH 3)2n聚异丁烯异丁烯nHO (CH 2)5H O(CH 2)5COOHn 6-羟基己酸聚己内酯nn CH 2CH 2CH 2O CH 2CH 2CH 2O 1，3-环丙烷聚氧化丙撑n nn H 2N(CH 2)6NH 2HOOC(CH 2)4COOH+2)6NHCO(CH 2)4CO 己二胺己二酸尼龙66第三章自由基聚合习题解答1.P73-74. 判断下列单体能否进行自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合？并说明理由判断：1,1—二取代易聚合,除大取代基如—C6H5外1,2—二取代,除取代基为F以外都难聚合双键上电荷密度大,不利于自由基进攻—烯丙基单体取代基吸电性太强也不利于自由基聚合,如CH2=C(CN)2,CH2=CH(NO2)4. P74 写出下列常用引发剂的分子式和分解反应式(1) 偶氮二异丁腈【见教材P43】H 3CC CH 3H 3CC CH 3NNC CH 3CH 32N2+(2) 偶氮二异庚腈CH 2C CH 3NNC CH 2CH 3N2+CHHCH 3C CH 3CH 3CH 2C CH 3HC CH 33（3） 过氧化二苯甲酰【见教材P43】（4）异丙苯过氧化氢【见教材P43】（5）过硫酸铵体系【见教材P43】(6) 过硫酸钾－亚硫酸盐体系【见教材P44】（7） 过氧化二苯甲酰-N,N-二甲基苯胺体系【见教材P44】O NH 4H 4NH 4N2C OO C OO2+CO C CH3CH3O OH C CH 3CH 3O HO +S 2O 82- + SO 342- +SO 4-· +SO 3-·N CH 33O C O N CH 3CH 3C O OC O ON CH O CO C O O5. P74 以偶氮异丁腈为例，写出氯乙烯自由基聚合的各基元反应 1.)链引发(2)链增长:CH 2CHCl CHCl ·CH 2CH 3CNC CH 3CHCl ·CH 3C CH 3+CH 2CH 2CHClCHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·CH 2CHCl(3)链终止: 偶合:CH 3CNC CH 3CH 2CHCl CH 3CNC CH 32n 2CHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·歧化CH 3C N CN C ·CH 3CH 3CH 3N CH 3CN C CH 32+N 2CH 2CHCl CHCl·CNCH 3CH 3C ·+CH 2CH 3C CH 32CHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·CHCl CH 2n-1CH 2CH 3CNC CH 3CH 2ClCHCl CH 2n-1CH 3CNC CH 3CH CHCl +13.P74.解： 苯乙烯 d=0.887g/ml本体聚合：[M]=0.887/104=8.53×10-3（mol/ml ）=8.53（mol/l ） [I]=（0.109%×0.887）×103/242≈4×10-3（mol/l ） 苯乙烯以偶合终止为主：n x =2ν=2R p /R i（1）R i =2R p /n x =246010255.024-⨯⨯=2.07×10-8（mol/L.s ）由R i =2k d f[I] f=0.8（2）k d = R i /2f[I]=381048.021007.2--⨯⨯⨯⨯=3.23×10-6（s -1）（3）自由基寿命τ=[ M·]/R t =1/2k t [M·]=k p [M]/ 2 k t R p64p 109.453.882.010255.02][2R --⨯=⨯⨯⨯==M k k t p τ在测定k t 、k p 时，由R p =k p [M][ M·] R i =2k t [M·]2得4282422P 21063.833.81007.2)10255.0(2][2R ---⨯=⨯⨯⨯⨯==M R k k I t Pk p =1.76×102（l//mol.s ） k t =3.59×107（l//mol.s ） 数量级k t > k p >>k d（5）[M·]= 1/2k t τ=1/（2×3.6×10-7×0.82）=1.7×10-8（mol/l ）[M] >>[M·]（6）R t =[M·]/τ=1.7×10-8/0.82=2.1×10-8（mol/L.s ）∴ R p >> R p = R i17.P74 参见教材 P61-63.19. P75概念：本体聚合和添加少量溶剂的溶液聚合等反应往往会出现反应自动加速现象。
高分子化学与物理基础电子笔记(绪论)
高分子化学与物理基础电子笔记绪论目录（1）高分子的相关概念（2）单体（3）结构单元（4）单体单元（5）重复单元（6）聚合度（附1）聚合物-符号-重复单元-单体#表格（7）高分子的分子量（8）高分子的特征（9）高分子的组成情况（10）高分子合成反应的分类（附2）加聚与缩聚的区别（附3）逐步聚合和连锁聚合的区别（11）高分子的结构特点（12）高分子的物理状态（13）系统命名法（1）高分子：（小分子相互反应形成）又称高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物。
从严格的意义上讲，大分子是分子量比较高的一类化合物的总称，而聚合物指的是由结构单元通过共价键重复连接而成的大分子。
在塑料成型加工中常称高分子为高聚物。
（注：这些术语有时可以通用）高分子是由许多简单结构单元主要通过共价键重复键接而成，且相对分子量高达10⁴～10⁷，低分子<10³齐聚物< 10⁴高聚物<10⁷超高分子量聚合物（2）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。
即合成聚合物的起始原料。
/带有某种官能团并且具有聚合能力的低分子化合物或能形成高分子化合物中结构单元的低分子化合物。
（3）结构单元（Structure unit）在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。
即构成大分子链的基本结构单元。
/单体在大分子链中形成的单元与聚合单体相对应的化学单位，构成高分子的主链，并决定主链结构的最小的原子组合。
（4）单体单元（Monomer unit )聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。
/与单体相比，除电子结构改变外，原子种类及个数完全相同的结构单元。
（5）重复单元（Repeating unit)聚合物中化学组成相同的最小单位。
大分子链中重复出现的最小的基本单元，分子式中［］部分。
又叫链节。
（6）聚合度（Degree of polymerization，（缩写为DP）聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
高分子化学与物理教学大纲
《高分子化学与物理》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：高分子化学与物理是高分子科学的基础和核心，主要研究高分子化合物的分子设计、合成原理及高分子化合物的结构与性能之间的关系。
它建立在四大基础化学——无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的基础之上，是四大基础化学过渡到实际应用中间的桥梁，同时又是现代材料科学、精细化学品化学、石油化工、现代化工等学科的基础。
本课程的主要任务是使学生掌握高分子化学与物理的基本理论，能较为熟练地应用高分子基础理论解决遇到的实际问题。
通过本课程的学习，可以使学生系统的掌握高分子化学和物理的基本知识、基本概念，为今后从事相关科研、开发或生产技术工作奠定基础。
（二）课程目标：课程目标1：掌握专业基础及专业知识，并能将其用于解决高分子材料领域的复杂工程问题。
课程目标2：掌握高分子材料的合成和加工的实验方法，熟悉材料的结构与性能的表征手段。
课程目标3：能够分析高分子材料应用的特定需求，确定设计目标和解决方案，体现创新意识。
课程目标4：能够运用工程科学基本原理并通过文献研究分析高分子材料领域复杂工程问题，提出解决方案及其可替代方案。
课程目标5：能够基于高分子新材料的开发和应用，选择与使用恰当的技术、现代工程工具和信息技术工具，并能够理解其局限性。
课程目标6：能够借鉴高分子发展对社会发展的影响，从而对社会、安全等潜在影响及应承担的责任有清醒的认识。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容第一章绪论1.教学目标：了解高分子发展简史，掌握高分子科学的基本概念。
2.教学重难点：高分子的分类和命名。
3.教学内容：(1)高分子科学的建立和发展；(2)高分子化合物的基本概念；(3)高分子的分类与命名；(4)高分子合成反应的分类。
4.教学方法：讲授法及课间讨论。
5.教学评价：习题与思考题第二章缩聚及其他逐步聚合反应1.教学目标：掌握缩聚聚合制备高分子的基本原理。
高分子化学课件第一章绪论
2. 按反应机理分类
连锁聚合反应（Chain Polymerization） 也称 链式反应，反应需要活性中心。 反应中一旦形成单体活性中心，就能很快传递下 去，瞬间形成高分子。平均每个大分子的生成时 间很短（零点几秒到几秒） 连锁聚合反应的特征：
高分子 化学
高分子 科学
高分子 物理
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 超高分子量的聚合物分子量高达106 以上
H 2 N ( C H 2 ) 6 N H 2 + H O O C ( C H 2 ) 4 C O O H
H --N H (C H 2 )6 N H --C O (C H 2 )4 C O -- n O H + (2n-1) 2HO
结构单元
结构单元
重复结构单元
此时 ，两种结构单元构成一个重复结构单元
分子化学结构有规律，一般由一种或几种简单化 合物经不断重复连接而成。
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
nC2HC聚H 合 C2-HCH 2--C CH H 2--C CH H
缩写成
CH2 CH n
合成聚合物的起始原料称为单体（Monomer）
酚醛树脂
尿素 甲醛
脲醛树脂
甘油 邻苯二甲酸酐 醇酸树脂
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
8
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
9
Hyundai QarmaQ
（龙途拉力）
Lexan®（PC）
Xenoy iQ ®（PBT）聚对苯
34
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
38
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
高分子物理第一章绪论
在这里,两种聚合度相等，都等于 n
xnDP n
由聚合度可计算出高 是高分子的分子量
另一种情况：
M0 是结构单元的分子量
n2 N H -2 - (5 ) --CO H --N O2 H - H 5 )- -n C + (n -2 - O O C H
结构单元＝重复单元＝链节 单体单元
2021/7/15
2.由两种结构单元组成的高分子
合成尼龙-66则具有另一特征：
H 2 N ( C H 2 ) 6 N H 2 + H O O C ( C H 2 ) 4 C O O H
H - - N H ( C H 2 ) 6 N H - - C O ( C H 2 ) 4 C O - - n O H +(2n-1) 2HO
聚丙烯的三种旋光异构类型
● 全同立构 是指高分子主链上，每一个不对称
原子上都具有相同的构型。
全耐同极立性构溶PP剂R是R的配R工位R程聚R塑R合料R制R，得纤或，维结S材S晶S料度S。9S5S%S以上；用途：
● 间同立构 是指高分子Tm主链上，有相邻的不对 称原子交替=出16现5R℃型和S型。 ~RSRSRTSgR=S~-80℃
➢ 对于缩聚和开环聚合中,结构单元的键接都
是通过一定的官能团反应来实现,键接方式明 确,不存在键接异构的问题。
➢ 而在加聚过程中,单体的键接方式可以分为:
头-头相接，头尾相接(尾-尾)
★ 键接结构差别程度取决于聚合条件:T增大, 头头或者尾尾相接的比例越大,头尾相接的比 例越小.同时头头或者尾尾相接导致聚合物强 度降低.
结构单元
结构单元
重复结构单元
此时 ，两种结构单元构成一个重复结构单元
2021/7/15
高分子化学与物理基础(魏无忌)答案
高分子化学与物理基础(魏无忌)答案《高分子化学》习题与解答第一章、绪论习题与思考题１. 写出下列单体形成聚合物的反应式。
注明聚合物的重复单元和结构单元，并对聚合物命名，说明属于何类聚合反应。
（1）CH2=CHCl; （2）CH2＝C (CH3)2; （3）HO(CH2)5COOH;（4）; 2CH2CH2（5）H2N(CH2)10NH2 + HOOC(CH2)8（6）OCN(CH2)6NCO + HO(CH2)2OH ;２. 写出下列聚合物的一般名称、单体和聚合反应式。
CH3 2（1）（2）23 3（3）2)6NHOC(CH2)4（4）)25（5）2 3 3（6）３.3（1）聚丙烯晴（2）丁苯橡胶（3）涤纶（4）聚甲醛（5）聚氧化乙烯（6）聚砜４. 解释下列名词：（1）（2）（3）（4）高分子化合物，高分子材料结构单元，重复单元，聚合度；分子量的多分散性，分子量分布，分子量分布指数；线型结构大分子，体型结构大分子；（5）均聚物，共聚物，共混物；（6）碳链聚合物，杂链聚合物。
５. 聚合物试样由下列级分组成，试计算该试样的数均分子量Mn和重均分子量Mw及分子量分布指数。
1 20.5 0.21×104 1×1053 40.2 0.15×101×105 6６. 常用聚合物分子量示例于下表中。
试计算聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙－66、顺丁橡胶及天然橡胶的聚合度，并根据这六种聚合物的分子量和聚合度认识塑料、纤维和橡胶的差别。
７. 高分子化合物的制备方法有哪几类？试分别举例说明之。
８. 高分子科学的主要研究内容是什么？为什么说它既是一门基础科学，也是一门应用科学？习题与思考题１.解：(1) 加聚反应ln*****Cl结构单元和重复单元都是：(2)加聚反应H2CH3nCH2(CH3)H2CH3结构单元和重复单元都是：H3H2CH3(3) 缩聚反应nHO(CH2)5COOHH2)5C结构单元和重复单元都是(4) 开环聚合反应n*****H2O(CH2)5CH2*****结构单元和重复单元都是：（5）缩聚反应*****H2OnH2N(CH2)10NH2 +HOOC(CH2)8COOHH2)10NHC(CH2)8C结构单元：(6)加聚反应HN(CH2)10NH和C(CH2)8CnOCN(CH2)6NCO + HO(CH2)2H2)6H2)2结构单元：H2)6和2)2重复单元：H(CH2)6NHH2)2O２.解: （1）聚甲基丙烯酸甲酯单体为甲基丙烯酸甲酯H3nCH2C(CH3)(*****2CCOOCH3(2) 聚丙烯酸甲酯单体为丙烯酸甲酯nCH2CH(*****2COOCH3(3) 聚己二酸乙二酯（尼龙66）单体为乙二胺和乙二酸H2N(CH2)6NH2 +nHOOC(CH2)42)6NHCO(CH2)42n-1)H2O (4) 聚己内酰胺单体为己内酰胺或氨基己酸nH2)5H2)5C或nH2N(CH2)6CH2)5COH + (n-1)H2O(5) 聚异戊二烯单体为异戊二烯nCH2(CH3)CHH2C(***** ]n(6) 聚碳酸酯单体为双酚Ａ和光气CH3nHOH3OH+nCOCl2CH3OOCl+(2n-1)HClnCCH33.解：(1) 单体为丙烯腈nCHCHC(2)单体为丁二烯和苯乙烯CH2H2CH2nCH2H2+nCH2nH2*****H2(3) 单体为对苯二甲酸和乙二醇*****+*****2OH*****2OH*****2OCCHCHC(4) 单体为甲醛nCH2O2O(5) 单体为环氧乙烷或单体为乙二醇或单体为氯乙醇(6) 单体为４.解：（7）高分子化合物，高分子材料；高分子化合物指的是由多种原子以相同的，多次重复的结构单元通过共价键连接起来46的，分子量是10~10的大分子所组成的化合物。
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
高分子化学与物理绪论ppt课件
o 多功能化 光敏性高分子、高分子半导体和导体、光导体、高分
子分离膜、高分子试剂和催化剂、高分子药物等方面的研 究与应用都取得巨大进展。这是功能高分子和生物医用高 分子理论和材料大发展时期
13
高分子科学的 更高、更新阶段
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
26
聚合物电池
负极
电池的三要素 正极
电解质
高分子 聚合物电池
无漏液、安全问题——使用胶态的固体，不含液态电解液，不产生漏
液和燃烧爆炸，仅由碳、氢、氮构成，对环境的影响较小
薄、体积小——以3.6V、400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm
形状可变——可设计成多种形状，且可弯曲变形，最大可弯曲90度左
控制释放速度 在需要的时间范围内以一定的速
度在体内缓慢释放
控制释放地点 靶向控制释放体系，使药物在预
定的部位按设计的剂量富集于病灶处
23
导电高分子
电导率<10-10(Ω·cm)-1
优良的绝缘材料
Polyimide/聚酰亚胺
半导体
>102(Ω·cm)-1
导电高分子
掺杂
Polypyrrole/聚吡咯
酚醛树脂
木材 棉 麻 丝 毛 漆
橡胶 皮革 各种树脂
改性
皮革的鞣制 棉麻的丝光处理
日常生活和生产
5
第一阶段——高分子科学的创建
(19世纪30年代-1930年)
❖ 天然高分子的改性： 橡胶的硫化（1839年），使天然橡胶实用化 硝基纤维素发明推动塑料工业的发展（1868年）
P－OH + HNO3
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
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高分子化学与物理基础
1.3.1 高分子的分类
1.3.1.1 按高分子的性质和用途分类 根据高分子材料的性质和用途不同，可以将高分子分为合
成树脂和塑料、橡胶、纤维等几大类。
1.3.1.2 按高分子的组成和结构分类
详见教材P7
高分子化学与物理基础
1.3.1 高分子的分类
详见教材P8
高分子化学与物理基础
高分子化学与物理基础
1.3.3 高分子结构式的书写 及英文缩写
1.3.3.2 高分子名称的英文缩写
详见教材P11
高分子化学与物理基础
1.4 高分子合成反应的分类
1
按元素组成和结构变化关系分类
2
按反应机理分类
高分子化学与物理基础
1.4.1按元素组成和结构变化关系分类
根据高分子和单体元素组成和结构的变化，பைடு நூலகம்聚合反应分成
普通高等教育“十二五”规划教材
高分子化学与物理基础
第二版 魏无际 俞强 崔益华 主编
高分子化学与物理基础
第1章
绪论
1 高分子科学的建立和发展 2 高分子化合物的基本概念 3 高分子的分类与命名
4 高分子合成反应的分类 高分子的结构、物理状态 5 及其性能特点
高分子化学与物理基础
1.1 高分子科学的建立和发展
高分子、大分子、聚合物和高聚物在大多数情况下具有相同的含 义。它们之间没有本质区别，可以相互混用。但是，从严格的意 义上讲，大分子是分子量比较高的一类化合物的总称，而聚合物 指的是由结构单元通过共价键重复连接而成的大分子。
高分子化学与物理基础
1.2.2 高分子的分子量及其多分散性
（1）数均分子量
（2）重均分子量
物品种、聚合方法结合在一起，形成了合成高分子全面繁荣的局
面，这种全面发展的繁荣时代一直持续到现在。
高分子化学与物理基础
1.1.2 高分子科学体系及发展趋势
进入21世纪后，在高分子科学的发展上出现了两个新的动向
，其一是向生命现象靠拢，其二是更加精细化。对高分子空间结
构、超级结构和高分子电解质的研究发展使得生物高分子与合成 高分子的距离缩小。高分子已不仅用作以力学特性为主的结构材 料，而且试图用作各种功能材料。与这种动向相对应，详细研究 高分子对电、光、热、化学变化等各种刺激的响应，以及开拓能
高分子化学与物理基础
1.3 高分子的分类与命名
1
高分子的分类 高分子的命名
2
3
高分子结构式的书写及英文缩写
高分子化学与物理基础
6.1.3 不可逆过程的损耗功WL
实际过程都是不可逆的，实际功必定小于理想功，理想功
与实际功之差称为损耗功
得著名的高乌斯托多拉（Gouy-Stodola）公式，在化工 过程热力学分析中应用极广
而不必写出代表重复结构单元的括号、脚标和端基，用代表分子
链线条符号 表示高分子分子结构的其余部分。
④对于聚合反应方程式，一般加聚反应只需将单体物质的量 n与大分子重复单元的脚标，对应即可；而对于缩聚反应，除了 单体物质的量要与重复单元的脚标对应外，由一种单体进行的均 缩聚反应生成的小分子物质的量通常应为（n-1）由两种单体进 行的混缩聚反应生成的小分子物质的量通常应为（2n-1）。
高分子化学与物理基础
1.5 高分子的结构、物理状态 及其性能特点
1
高分子的结构特点
2
高分子的物理状态
高分子化学与物理基础
1.5.1 高分子的结构特点
高分子化合物的结构与低分子化合物相比有很大不同，其
主要特点如下： （1）分子的链结构类型 （2）结构的不均匀性 （3）分子链的柔性 （4）高分子的凝聚态 由于高分子结构上的这些特点，高分子材料可以表现出许
②结构单元和重复单元的确定必须遵守相应的有机化学规
则，结构单元内部的碳、氧、氢原子的价态要正确，这些原子
组成的基团可以是基本形式，也可以是结构式或者简写形式。
高分子化学与物理基础
1.3.3 高分子结构式的书写 及英文缩写
③具有三维网状结构的交联高分子由于失去了分子量和聚合 度的意义，所以通常只需写出能够代表高分子结构的最小部分，
1
高分子科学的发展历史
2
高分子科学体系及发展趋势
高分子化学与物理基础
1.1.1 高分子科学的发展历史
1920年，德国科学家H.Staudinger发表了著名的论文“论聚
合”，首次给出了“大分子”概念。他认为：天然橡胶、聚苯乙 烯、聚甲醛这些物质是具有长链结构的大分子，这些长链大分子 由小分子化合物相互之间以共价键重复连接而成。这种通过共价 键将小分子相互连接形成长链大分子的过程称为“聚合”。 20世纪60年代是聚烯烃、合成橡胶、工程塑料，以及溶液聚 合、配位聚合、离子聚合大发展的时代，与以前开发成功的聚合
些力学行为就决定了高分子的用
途。
高分子化学与物理基础
Thank you
高分子化学与物理基础
1.3.2 高分子的命名
（1）习惯命名法 ① 前缀法 ② 后缀法 （2）根据商品命名
（3）根据高分子的结构特征来命名
（4）IUPAC的系统命名法 其主要原则为：①确定高分子的最小重复单元；②排好重复 单元中次级单元的次序；③按小分子有机化合物的IUPAC命名法 则来命名这个重复单元；④在此重复单元命名前冠以“聚”字。
高分子化学与物理基础
1.3.3 高分子结构式的书写 及英文缩写
1.3.3.1 高分子的结构式
要注意以下几点： ①将线型大分子主链上重复单元写在方括号或圆括号内， 括号右下角写出字母“n”或“m”等表示一个大分子所含重复 单元的数目，最后写出高分子的端基基团或者加上表示分子链 的线条符号 或“-”。
加聚反应和缩聚反应两大类。 单体加成而聚合起来的反应称为加聚反应，加聚反应后的产 物称为加聚物。加聚物的元素组成与原料单体相同，仅仅是电子 结构有所改变。加聚物的分子量是单体分子量的整数倍，碳链高 分子大多是烯类单体通过加聚反应合成的。 聚合反应过程中，除形成高分子外，同时还有低分子副产物
产生的反应，称为缩聚反应。缩聚反应的主产物称为缩聚物，根
多小分子材料不具备的独特性能，例如高分子具有良好的可塑
性、成纤性、成膜性，高弹性和黏弹性等。
高分子化学与物理基础
1.5.2 高分子的物理状态
在通常的温度下，高分子可以以固态存在，将其加热到一定 温度后，热塑性高分子会转变为黏稠的流体。
固态高分子又可分为两类，一类是晶态高分子，另一类是非
晶态（无定形）高分子。 由此可见，高分子处于不同 温度时会呈现出不同的力学状态， 从而表现出不同的力学行为。这
合成具备这些特性且结构奇妙的高分子的特殊反应则成为一个重
要的研究方向。这种发展方向将会给高分子科学的发展带来新的 动力。
高分子化学与物理基础
1.2 高分子化合物的基本概念
1
高分子、大分子、聚合物和高
聚物
2
高分子的分子量及其多分散性
高分子化学与物理基础
1.2.1高分子、大分子、聚合物 和高聚物
高分子化合物简称为高分子（polymer或macromolecule）。
据单体中官能团的不同，低分子副产物可能是水、醇、氨和氯化 氢等。
高分子化学与物理基础
1.4.2 按反应机理分类
根据反应机理，将聚合反应另外分成连锁聚合反应和逐步
聚合反应两大类。
按机理将聚合反应分成上述两类反应颇为重要，因为涉及 反应的本质，不像加聚和缩聚的划分停留在形式上。根据两类 反应的机理特征，就有可能按照共同的规律来控制聚合速率和 分子量等重要指标。