绪论高分子化学发展简史
高分子化学化合物的分类和聚合物结构及高分子材料力学性能
2.高分子材料的应用
目前高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一，世 界上合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨。
塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂…几大类高分子
材料己广泛应用到我们衣食住行等日常生活的各个领域。
功能高分子材料：具有特殊功能的导电来自分子、半导体高分子、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分 子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料、医用 高分子、生物高分子等近年发展迅速，也广泛到电子信息 、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等领域。
聚氯乙烯
涤纶
酚醛塑料
塑料
聚四氟乙烯
11
人类正进入合成材料时代
新
新
工
时
艺
代
，
，
新
新
产
生
品
活
防水胶
聚乙烯丙纶高分子 复合防水卷材
12
1.2 高分子化学研究对象及研究目的
高分子科学是当代发展最迅速的学科之一；它既是一门应 用科学，又是一门基础科学.它是建立在有机化学、物理化 学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而 成的一门新兴学科。目前，已发展成四个主要分支:
macromolecle chemistry
高分子化学 化合物的分类和聚合物结构及 高分子材料力学性能
1
Chapter 1 绪论
1.1 高分子发展简史及应用
1.2 高分子发展方向及高分子化学研究内容
（*） 1.3 高分子的基本概念
本 （*） 1. 4 高分子化合物的命名和分类
章
（*）
内
1.5 聚合反应分类
✓ 聚烯烃、合成橡胶、工程塑料、离子聚合、配位聚合及溶液聚合全面发展： ✓ 聚烯烃、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、SBS嵌段共聚物大规模发展 ✓ 聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺等工程塑料开始大规模工业化发展 ✓ 许多高温、高强度材料开始出现
第一章绪论高分子化学发展简史
第一章 高分子化学开展简 史
1.9 高分子化学开展简史 高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。 1838-----利用光化学第一次使氯乙烯聚合。 1839-----合成了聚苯乙烯，同年英国的
Macintosh 和 Hancock 和美国的 Goodyear 发现了天然橡胶用硫磺进展硫化， 这能制备出橡皮产品，用作轮胎和防雨布。 1868年，英国科学家Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得赛 璐珞。
1930--40----近代高分子化学蓬勃开展。 1939---聚丁二烯橡胶，高压聚乙烯，聚氨酯。 1941----丁苯橡胶，丁基橡胶，丁钠橡胶，
含氟聚合物。 1945--60，高分子化学和工程快速开展。 1947—48--环氧树脂和ABS塑料。 1950----聚酯和聚丙烯腈纤维, 聚硅氧烷。
第一章 高分子化学开展 简史
第一章 高分子化学开展简史
近年来，合成高分子化学向构造更精细、性能更 高级的方向开展。如超高模量、超高强度、难燃性、 耐高温性，耐油性等材料，生物医学材料，半导体 或超导体材料，低温柔性材料等及具有多功能性的 材料。
20世纪70－90年代，高分子化学更趋成熟。
第一章 高分子化学开展 简史
80年代以后，新的聚合方法和新构造的聚合物 不断出现和开展。 新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚 合、活性自由基聚合、等离子聚合等等； 新构造的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝 共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化 聚合物、含富勒烯(C60)聚合物等等。
文，提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和 聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的构造。
1929-----Dupont 公司的 Carothers 系统研究 缩聚, 并开展了大分子理论。开发了聚酰
高分子学科简介
1920年施陶丁格发表了“论聚合”的论文，他从研究甲醛 和丙二烯的聚合反应出发，认为聚合不同于缔合，分子靠正 常的化学键结合起来。这篇论文的发表，就像在一潭平静的 湖水扔进一块石头，触发了一场严肃而又激烈的学术论战。
美国人Carothers 1896-1937（杜邦公司） 风靡一时的尼龙袜
3）、Ziegler和Natta配位聚合反应
20世纪五十年代中期，等规PE、PP聚合反应成功 （诺贝尔化学奖）
Ziegler 德国人
基础研究 与工业化 的完美结 合
Natta 意大利
4）、Merrifield和功能高分子的发展
能源工业
输电工程 轻便、容易 运输、安装
高分子材料的消耗率
3. 高分子学科的发展简史
人们没有高分子的概念，但木材、棉、麻、丝、漆、橡胶、 皮革和各种树脂等天然高分子材料都已经在人们的生活和 生产中得到了广泛的应用
高分子学说是难产儿，经过50年的争论才诞 生。在其诞生以前，已开始了合成高分子材 料的生产。高分子学说创立以前，不能忘记 的几个人和事。 1）Goodyear和天然橡胶的硫化（1839）
1926年，瑞典化学家斯维德伯格用超高速离心机 成功地测量了血红蛋白的平衡沉降，由此证明了高分子 的分子量的确是从几万到几百万。而在美国，卡罗瑟斯 通过缩合反应得到了分子量在2万以上的聚合物，支持了 大分子学说。 1932年，施陶丁格总结了自己的大分子理论，出版了 《有机高分子化合物——橡胶和纤维素》，成为高分子 科学诞生的标志。
高分子化学第一章 绪论
高分子化学的定义
高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的一门科学
合成(Synthesis)： 由小分子化合物经过聚合反应形成高分子化 合物的过程 例
n H2C CH X CH2 CH X n
反应(Reaction)：以高分子为反应物进行的化学反应
例
分子结构
形态形状
小分子化合物
高分子化合物
制品
使 用 性 能
Xw Mw d 或d Xn Mn
举例：一聚合物样品中的分子量为104 的分子有10mol，分子量 为105的分子有5mol，即M1=104, n1 = 10 mol, M2 = 105, n2 = 5 mol, 则：
Mn
niMi n M NiMi n ni
1
1
n2 M 2 10 104 5 105 4 104 10 5 1 n2
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：
聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成， 各步反应速率和活化能差别很大 反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂
缩聚反应通常是官能团间的聚合反应 反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等 缩聚物中往往留有官能团的结构特征,如 -OCO- -NHCO-， 故大部分缩聚物都是杂链聚合物 缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，故分子量不再 是单体分子量的整数倍
1.3.2 按反应机理分类
连锁聚合反应（Chain Polymerization）
塑 料
以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂 和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。 纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100 倍。 具有可逆形变的高弹性材料。 涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和 保护作用的聚合物材料 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 具有特殊功能与用途的精细高分子材料
高分子化学发展简史
高分子化学发展简史化学作为自然科学的一个分支,就是在分子水平上研究物质。
它有别于其它自然科学学科的地方就在于可以制造物质,即可以将原子配对重组,合成得到体现物质属性的最小单元一分子。
因而有化学家是在制造和研究分子的这样一种说法。
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。
回顾过去一个多世纪高分子化学的发展史可以看到,正是由于高分子化学反应和合成方法对高分子化学学科发展的推动,促进了高分子合成材料的广泛应用,使得当代人类社会的文明发展进入到了合成材料时代。
在我国古代时，人们就已学会利用蚕丝来纺织丝绸；汉代，人们又利用天然高分子物质麻纤维和竹材纤维发明了对世界文明有巨大失去作用的造纸术。
在那时，中国人已学会利用油漆，后来传至周边国家乃至世界。
可以说，古代中国在天然高分子物质的加工技术上，例如丝织业、造纸术和油漆制造，是处于世界领先地位的。
欧洲工业革命之以后，许多天然的高分子物质日益成为生产不可缺少的原料，促使人们去研究和开发高分子物质。
这时，人们首先遇到了对天然橡胶以及天然纤维的利用和改进。
橡胶的产地在热带，最早对它的利用也开始于这个地区。
哥伦布航海时，曾在拉西美洲的海地看当地人用天然形成的橡胶球进行游戏。
1530年，欧洲人恩希拉介绍了在巴西、圭亚那等地区的人们利用粗糙的橡胶制作容器防晒布等日用品的情况。
然而，在将橡胶用于制造之前，人们面临着诸多的工艺难题，科学家们都在努力探寻这些难题的解决办法。
首先是黑立桑和马凯尔在1763年发现橡胶可溶于松节油和乙醚。
1823年，马辛托希用石脑油处理橡胶乳液，得到了常温时发粘而遇冷则变脆的成品，但显然不能投入使用。
《高分子化学(绪论)》课件
例如
H2 H2
C Cn
2 高分子链的几何形状可分为:线型、支链型和 网状结构。
聚乙烯结构模型
梳形高分子
3 高分子材料具有聚集态结构 聚集态结构： 由许多高分子链聚集而成，
聚集起来的链与链的形态和结构称为聚集态结 构。
无定型态 可分为 半晶态 可用结晶度判断（衡量）
晶态
4 高分子链具有微结构
结构单元本身的结构 结构单元相互连接的序列结构 结构单元在空间排列的立体异构
醇等化合物的活泼氢原子转移到异氰酸基的氮
原子上，其余部分与碳原子相连接。此类反应
叫聚加成反应。异氰酸中氢如被R（如为烷基）
取代，就如同羧酸中H被R取代一样形成酯（如
NH(CH2)6NH 结构单元
CO(CH2)4CO n 结构单元
重复结构单元
尼龙66
平均聚合度 DP
指平均每一分子中的重复单元数。
数均聚合度（结构单元数）Xn
平均每一分子中的结构单元数。
在均聚中 DP Xn
nHO ( CH2 )5 COOH
H
在二元共聚中 2DP Xn
O(CH2)5CO n OH +(n-1)H2O
nNH2(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO
n OH+(2n-1)H2O
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。
§ 1.2 聚合物的分类和命名
一、聚合物的分类
1 按主链的结构（化学结构）分类
a.碳链高分子 b.杂链聚合物 c.元素有机聚合物 d.无机聚合物
CH3
聚丙烯（PP）
CH2
CH n
01绪论
1935年，Carothes发明尼龙66，1938年工业化。 30年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，PVC
（1927～1937）, PMMA（1927～1931）, PS （1934～1937）, PVAc（1936）, LDPE（1939）。 自由基聚合发展。 高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚 合物的分子量。Flory为此于1974年获得诺贝尔 奖。 40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一 大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶 （1937）, 丁腈橡胶（1937）, 丁基橡胶（1940）, 有机氟材料（1943）, 涤纶树脂（1940～1950）, ABS（1947）。
相同
平均分子量的表示方法
数均分子量（Number-average molecular weight）
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
W Mn Ni
i = 1－∞
N M W N M N (W M )
i i i i i i i
由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物
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--CH 2 -)--(-CH --CH-)---2 y x
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 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
10 104 5 105 Mn 40000 10 5 Ni
NiMi
10 (10 ) 5 (10 ) Mw 85000 4 5 10 10 5 10 NiMi
高分子物理(第三版)第一章--绪论
1920年，H. Staudinger发表了他的划时代的文献《论聚合》。他根据实验结 果，论证了聚合过程是大量的小分子自己结合起来的过程。大量实验事实雄辩 地证明了大分子的存在，人们又称它为“高分子”或“聚合物”。高分子学说得到 愈来愈多科学家的承认。
至1930年左右，高分子学说终于战胜了胶体缔合论。这一时期是高分子学说 的争鸣时期，是一个重要的里程碑。从此，高分子科学得到了欣欣向荣的健康 发展。
9
¾20世纪50年代后高分子物理的发展。
20世纪50年代后半期由Ziegler发现，Natta发展的配位催化剂引发的定向聚合， 使高分子的结构和物性理论受到很大的推动。 用这种催化剂，除了能控制乙烯基聚合物的不对称碳原子的立体构型，控制双 烯类聚合物的顺反异构以外，还使烯烃的低压聚合成为可能。这一成果促进了 结晶结构和旋转位能的研究。 从无支化的低压聚乙烯中首次观察到高分子单晶，以致发现了高分子特有的高 次结构，而这种高次结构与各种物理性质有很大的关系。
4
参考教材或资料： 1、何曼君等，高分子物理，复旦大学出版社，2007年;
2、郝立新等，高分子化学与物理，北京：化学工业出版社，1997年 3、H.S. Kaufman,J.J.Falcetta,Introduction to Polymer Science and Technology:An SPE Textbook,John Wiley & Sons Inc,New York,1977
高分子化学与物理 (Polymer Chemistry & Physics)
第二部分：高分子物理 （Polymer Physics)
第一章 绪论
1
1. 概论
高分子化学的产生与发展
Hermann Staudinger
施陶丁格 1932年发表了 《高分子有机化合物》
Chemistry 1953 Germany University of Freiburg Breisgau, Germany "for his discoveries in the field of macromolecular chemistry"
聚合的!
……
贝采里乌斯
初级阶段：19世纪
天然高分子化学改性的认识和实践 主要成果： 1.天然橡胶的改性：硫化橡胶 2.纤维素的改性 ：火药棉（硝化） 赛璐格
稳步发展：19世纪末—20世纪30年代
合成高分子化学的建立 主要成果：1.合成橡胶,如丁钠橡胶 2.最早的合成塑料---酚醛塑料
高分子化学体系的奠基人—施陶丁格
马克
我站在这里， 别无选择!
迈耶
维兰德
..等等 尼格利
卡勒尔
Yeah,my hypothesis is acceptable! We are sorry!
1928年，马克和迈耶公开承认了自 己的错误,接受了大分子理论,成为科 学界一大美谈.
高分子化学体系的形成和发展
1940-1948，佛洛里—哈金斯晶体理论
聚合物分类:
按性能和用途,分为
1.橡胶 室温下弹性高,形变性很大 2.纤维 形变性较小,机械性随温度变化不大 3.塑料 各种性质与温度有直接关系(塑性)
按主链结构分类,分为 1.碳链聚合物,如聚氯乙烯等 2.杂链聚合物,如聚醚,聚酰胺,聚氨酯等 3.元素有机聚合物,如有机硅橡胶等
高分子化学有什么用?
化学合成的高分子在我们身边无处不在!!!
高分子化学讲义
高分子化学讲义第一章绪论我们这门课程是高分子化学，英文名字是Polymer Chemistry，也叫聚合物化学。
它是研究高分子化合物合成和化学反应的一门科学。
我们第一章绪论内容将为大家介绍以下几个方面：高分子的基本概念，聚合物的分类和命名，聚合反应分子量及其分布，大分子微结构，线形、支链形和交联，聚集态和热转变，高分子材料和力学性能，高分子化学发展简史。
首先第一部分高分子的基本概念，高分子也称聚合物（高聚物），但有时高分子指一个大分子，而聚合物则指许多大分子的聚集体。
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。
我们来看一下高分子的组成。
第一种是由由一种结构单元组成的高分子，例如：聚氯乙烯。
很多个氯乙烯小分子通过聚合反应生成聚氯乙烯高分子，它的缩写就是这种形式。
在这种结构组成中，我们称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为结构单元（Structure unit），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）。
所以在刚才这个例子中，氯乙烯就叫做单体，聚合物中的蓝色部分就叫做结构单元，而下标n就为重复单元数，也称为链节数，在此等于聚合度聚合度。
第二种结构是由由两种结构单元组成的高分子，例如合成的合成尼龙-66，他是由己二酸和己二胺通过缩合反应聚合在一起的，那么在这样的高分子结构中，结构单元就是指每一部分己二酸或者己二胺的聚集体，而它们缩合成的聚集体为一个重复结构单元，此时，两种结构单元构成一个重复结构单元（链节）。
那么刚才前面我们提到了聚合度，聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
有两种表示法：以大分子链中的结构单元总数目表示xn，记作以大分子链中的重复单元总数目表示dp，记作，那么在只由一种单体形成的聚合物中，两种聚合度相等，都等于n；由聚合度可计算出高分子的分子量，分子量就等于高分子的聚合度乘以每一个单体的相对分子质量。
高分子化学发展简史
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RO组件及其装置
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电渗析
电渗析是一种膜分离设备，是利用膜的选择透过性对水 中的物质进行分离而达到除盐等预期目的的一种水处理 设备。电渗析是在外加直流电场的作用下，利用阴离子 交换膜（简称阴膜，它只允许阴离子通过而阻挡阳离子） 和阳离子交换膜（简称阳膜，它只允许阳离子交换膜通 过而阻挡阴离子）的选择透过性，使一部分离子透过离 子交换膜迁移到另一部分水中去，从而使一部分水淡化 而另一部分水浓缩。
● 海水淡化、苦咸水淡化、饮用水降氟：苦限水经过电渗析处 理后可达到饮用水的标准。 ● 饮用纯净水的制取：配合预处理过滤、脱色设备及反渗透、 超滤、消毒设备制取饮用纯净水。 ● 锅炉用软化水、去离子水的制取：与离子交换相比，软化程 度高、效果好，经 电渗析处理后的水的硬度可低于进水的5%。对环境危害小。 ● 食品、制药用水的制取 ● 电子工业用超纯水的制取 ● 液体分离、浓缩、提纯、贵重物质的回收 ● 废水处理：造纸、电镀等工艺废水的处理
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22
丙交酯及共聚物
由丙交酯（LA）及与其它单体，如乙交酯（GA）在催化剂的作用
下聚合而成的高分子共聚物。由于其良好的生物降解性和生物相容性， 可广泛应用与生物医学组织工程，如药物控制释放体系、生物体吸收缝 合材料、骨科固定及组织修复材料等。该材料已被美国FDA批准可用于缓 释药物载体和其他人体植入的装置。我公司研制开发的PLGA，主要应用 于多肽、蛋白质药物的控制释放体系。多肽、蛋白质类药物经PLGA包埋， 制成缓释微球注射剂，可有效拓宽给药途径，提高药物的生物利用率， 减少给药次数和药量，减轻患者的痛苦，最大限度减少药物对全身特别 是肝、肾的毒副作用。
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9
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
高分子化学课件第一章
“聚”。
聚 (1－氯代亚乙基 )
CH CH 2 n
聚 (1－苯基亚乙基 )
CH 3 C CH 2 n COOCH 3
聚[1-(甲氧基羰基)-1-甲基亚乙基]
NH2 ()6C NH HC2)O 4C(O n CH
聚(亚胺基亚己基亚胺基己二酰）
元素有机聚合物 大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、 O、N、S、P 等原子组成，侧基则由有机基团组成 如：硅橡胶
2 命名
习惯命名 以单体名称为基础，在前面加“聚”字
（a）由一种单体经聚合反应获得的聚合物，常在其 单体名称前冠以“聚”字，就成为聚合物的名称。如 聚乙烯、聚苯乙烯等。
（b）由两种不同单体缩聚生成的聚合物，除了在名称 之首冠以“聚”字外，还在名称中反映出经缩聚反应生 成的主链中的特征基团。如由对苯二甲酸和乙二醇缩聚 得到的酯，称为聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
杂链聚合物可按其结构特征命名
O
O
O
£ - C - N H - - C - O - - N H - C - O - - O -
聚酰胺 聚酯 聚氨酯 聚醚
商品名
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
数字含义
第一个数字表示二元胺的碳原子数 第二个数字表示二元酸的碳原子数 只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数
单体：能通过聚合反应形成高分子化合物的低 分子化合物，即合成聚合物的原料。
例如：聚苯乙烯
nC2HC聚H 合 C2-H CH 2--C CH H 2--C CH H
(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
提高材料的硬度、刚度、耐磨性、耐热性等；降 低材料的成本。
填充改性的方法
干法填充、湿法填充、母料法等。
高分子的增强改性
增强改性的定义
01
通过加入增强剂或采用特殊加工方法，提高高分子材料的力学
性能。
增强改性的目的
02
显著提高材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等力学性能。
增强改性的方法
03
04
高分子的改性与应用
高分子的共混改性
共混改性的定义
将两种或两种以上高分子 材料通过物理或化学方法 混合，以获得具有优异性 能的新材料。
共混改性的目的
改善高分子材料的加工性 能、力学性能、热性能、 电性能等。
共混改性的方法
熔融共混、溶液共混、乳 液共混等。
高分子的填充改性
填充改性的定义
在高分子材料中加入无机或有机填料，以改善材 料的某些性能或降低成本。
03
高分子的结构与性能
高分子的链结构
01
02
03
链的构型
高分子链的构型包括线型 、支链型和交联型等，不 同构型的高分子具有不同 的物理和化学性质。
链的柔顺性
高分子链的柔顺性是指链 段内旋转的难易程度，影 响高分子的结晶性、溶解 性和加工性能等。
链的规整性
高分子链的规整性是指链 上原子或基团的排列顺序 ，对高分子的结晶性和力 学性能等有重要影响。
根据来源和性质，高分子可分为天然高分子和合成高分子两大类。天 然高分子如蛋白质、多糖等，合成高分子如塑料、橡胶、纤维等。
高分子化学的发展历程
03
早期高分子化学
高分子化学的建立
高分子化学的发展
19世纪中叶以前，人们对高分子的认识 主要停留在天然高分子领域，如橡胶的提 取和加工。
高分子化学(第四版)第一章绪论课件
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2、根据受热行为分： 热塑性聚合物——线形或支链型 ——可熔可溶 如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、有机玻璃等。 热固性聚合物 ——交联结构 ——不溶不熔 如酚醛树脂、脲醛树脂 、环氧树脂等。
高分子化学，Polymer Chemistry
主讲教师：刘勇
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参考文献
1.《高分子化学教程》王槐三等主编 科学 出版社
2.《高分子科学简明教程》夏炎主编 科学 出版社
2
课程考查
闭卷考试：基本内容，占80％ 平时作业、考勤等占50%。
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第一章 绪论
1.1 高分子的基本概念
高分子化合物：是多种原子以相同的多次重复的小分子通 过共价健连接起来的分子量在104～107的化合物。
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[CH 2CH ]n
Cl
-[--CH2-CH2-]--n
| COOCH3
结构单元 重复单元 单体单元
[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]n 结构单元 结构单元 重复单元
[ O2 C C2 O H H CO C] nO
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聚合度——衡量高分子大小的指标
• 以重复单元数为基准：DP
DP
• 以结构单元数为基准：X n
Xn
聚合物是不同聚合度的同系物的混合物
聚合度是一统计平均值
聚氯乙烯：DPXn n
尼龙-66： DPXn /2n
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聚合物的分子量： 重复单元的分子量与重复单元数的乘积
M = DP M0
或结构单元分子量与结构单元数的乘积
高分子化学诞生与发展
Giulio Natta (1903-1979) 纳塔
多肽自动合成仪
罗伯特· 布鲁斯· 梅里菲尔德 （Robert Bruce Merrifield， 1921年7月15日－2006年5月14 日），美国生物化学家
多肽自动合成仪
以Merrifield固相合成原理为基础的“多肽自动 合成仪”的问世，生物合成化学家的任务，则 开始转移到目标多肽的结构设计和合成路线设 计方面，与合成相关的具体工作往往可以交给 仪器和助手完成。基于Merrifield在生命活性物 质合成的开创性贡献，1984年度诺贝尔化学奖 授予了他[24]。
天然材料结构研究——橡胶蒸馏
橡胶
馏出物
CH2=CH-C=CH2 CH3 异戊二烯
天然材料结构研究——淀粉、纤维素水解
水解
淀粉
葡萄糖
水解
木屑
葡萄糖
天然材料结构研究——蛋白质水解
水解
蛋白质
氨基酸
1922年提出大分子概念
高分子化学诞生与发展
1922年：提出大分子概念 ——小分子化学键合成大分子
出版了著作《大分子化学及生物学》，在这一著作中，它尝
试地描绘了分子生物学的概貌，为分子生物学这一前沿学科 的建立和发展奠定了基础。
为了配合高分子科学的发展，
1947年起他主持编辑了《高
分子化学》这一专业杂志，大大促进了高分子科学Biblioteka 发展。高分子化学的发展
高分子理论体系建立
Flory在高分子物理化学方面的贡献，
事实上，参加这场论战的科学家都是严肃认真
和热烈友好的，他们为了追求科学的真理，都投
入了填密的实验研究，都尊重客观的实验事实。
当许多实验逐渐证明施陶丁格的理论更符合事实
高分子化学讲义
高分子化学讲义第一章绪论我们这门课程是高分子化学，英文名字是Polymer Chemistry,也叫聚合物化学。
它是研究高分子化合物合成和化学反应的一门科学。
我们第一章绪论内容将为大家介绍以下几个方面：高分子的基本概念, 聚合物的分类和命名, 聚合反应分子量及其分布,大分子微结构,线形、支链形和交联,聚集态和热转变,高分子材料和力学性能, 高分子化学发展简史。
首先第一部分高分子的基本概念, 高分子也称聚合物(高聚物) ,但有时高分子指一个大分子,而聚合物则指许多大分子的聚集体。
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。
我们来看一下高分子的组成。
第一种是由由一种结构单元组成的高分子,例如：聚氯乙烯。
很多个氯乙烯小分子通过聚合反应生成聚氯乙烯高分子, 它的缩写就是这种形式。
在这种结构组成中, 我们称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为结构单元(Structure unit)，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)。
所以在刚才这个例子中，氯乙烯就叫做单体,聚合物中的蓝色部分就叫做结构单元, 而下标n 就为重复单元数, 也称为链节数,在此等于聚合度聚合度。
第二种结构是由由两种结构单元组成的高分子, 例如合成的合成尼龙-66,他是由己二酸和己二胺通过缩合反应聚合在一起的, 那么在这样的高分子结构中, 结构单元就是指每一部分己二酸或者己二胺的聚集体,而它们缩合成的聚集体为一个重复结构单元, 此时, 两种结构单元构成一个重复结构单元(链节) 。
那么刚才前面我们提到了聚合度,聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
有两种表示法：以大分子链中的结构单元总数目表示xn,记作以大分子链中的重复单元总数目表示dp，记作，那么在只由一种单体形成的聚合物中，两种聚合度相等，都等于n；由聚合度可计算出高分子的分子量，分子量就等于高分子的聚合度乘以每一个单体的相对分子质量。
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1930--40----近代高分子化学蓬勃发展。 1939---聚丁二烯橡胶，高压聚乙烯，聚氨酯。 1941----丁苯橡胶，丁基橡胶，丁钠橡胶，
含氟聚合物。 1945--60，高分子化学和工程快速发展。 1947—48--环氧树脂和ABS塑料。 1950----聚酯和聚丙烯腈纤维, 聚硅氧烷。
第一章 高分子化学发展简史
第一章 高分子化学发展简史
1870-----商业化生产赛璐珞的商品。 1893年，法国人De Chardonnet发明粘胶纤维。 1893—98-----英国开始生产人造丝， 20世纪初-----合成了苯乙烯和双烯类共聚物， 1907年，第一个合成高分子—酚醛树脂诞生。 1920年，德国人Staudinger发表了“论聚合”的 论文，提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯 和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。1953年获 诺贝尔化学奖。
第一章 高分子化学发展简史
近年来，合成高分子化学向结构更精细、性能更 高级的方向发展。如超高模量、超高强度、难燃性、 耐高温性，耐油性等材料，生物医学材料，半导体 或超导体材料，低温柔性材料等及具有多功能性的 材料。
20世纪70－90年代，高分子方法和新结构的聚合物 不断出现和发展。 新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚 合、活性自由基聚合、等离子聚合等等； 新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝 共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化 聚合物、含富勒烯(C60)聚合物等等。
第一章 高分子化学发展简史
1.9 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。 1838-----利用光化学第一次使氯乙烯聚合。 1839-----合成了聚苯乙烯，同年英国的
Macintosh 和 Hancock 和美国的 Goodyear 发现了天然橡胶用硫磺进行硫化， 这能制备出橡皮产品，用作轮胎和防雨布。 1868年，英国科学家Parks用硝化纤维素与樟脑混 合制得赛璐珞。
4000 - 2200年前
夏,周，商，春秋
铁器时代 封建制
2200 -- 200年前
战国，秦, -----
高分子材料时代 ？？？ 70
材料行业的结构变化正步入 高分子材料时代
• 美国60年代钢铁年产量近1.2亿万吨, 后呈下降趋势，最低达6千多万吨，缓升到 目前的9千万吨.
• 用工程塑料替代金属的趋势正在发展 ，高分子材料的体积已超过金属材料。到 2000年，工程塑料的体积就可和金属材料 相当了。
第一章 高分子化学发展简史
1936-----聚醋酸乙烯酯和聚丁酸乙烯酯做安 全
玻璃，
1937-----德国开始了工业生产聚苯乙烯，
1938-----出现了商业生产尼龙－66。
30年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，PVC （1927～1937）, PMMA（1927～1931）, PS （1934～1937）, PVAc（1936）, LDPE （1939）。自由基聚合发展。
第一章 高分子化学发展简史
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。
第一章 高分子化学发展简史
60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。 特种高分子：高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高频绝 缘、半导体等。 功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜等）、导 电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高吸水性树脂、医 用高分子、药用高分子、高分子液晶等。 为表彰在导电高分子的发展方面所作的贡献， 2000年， 日本科学家白川英树（H.Shirakawa）、美国科学家黑格 （A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（A.G. MacDiarmid）分享 诺贝尔化学奖。
1985年美国化学工业职工
无机化工
14.3 万
颜料
20.5 万
肥皂和清洁剂
14.8 万
有机化工
16.4 万
农用化学品
6.0 万
合成高分子材料
102.6 万 (60%)
合计
174.6 万
高分子材料的时代
以材料划分时代
石器时代 原始公社制 50万-10000-4000
年前， 黄帝，尧舜禹
铜器时代 奴隶制
第一章 高分子化学发展简史
高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了 聚合物的分子量。Flory为此于1974年获得诺 贝尔奖。 40年代，二次大战促进了高分子材料的发展， 一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡 胶（1937）, 丁腈橡胶（1937）, 丁基橡胶 （1940）, 有机氟材料（1943）, 涤纶树脂 （1940开发～1950工业化）, ABS（1947）。
高分子化学课的重要性∶
1. 重要的专业基础课， 60—70年代， 30%的化学家， 50%的化学系毕业生必修课。 专业基础知识是必须的，受惠一生 研究生考试是需要的。
2. 高分子材料的时代意义， 1). 步入高分子材料时代 2). 高分子材料的发展 3). 高分子化学的发展历史
美国劳工部的统计资料
人类活动是高分子科学发展的动力。
施陶丁格尔小传 (Hermann Staudinger) (1881—1965)
1881年3月23日生于德国莱因兰—法耳次 州的沃尔姆斯； 1907年毕业于施特拉斯堡大学，获博士学 位。同年聘为卡尔斯鲁厄工业大学副教授。 1912年于苏黎世工业大学任为化学教授。 1920年，发表“论聚合反应”的论文，提 出高分子的概念； 1932年，出版划时代的巨著《高分子有 机化合物》 1953年获诺贝尔化学奖； 1965年9月8日在弗赖堡逝世，终年84岁。
第一章 高分子化学发展简史
1929-----Dupont 公司的 Carothers 系统研究 缩聚, 并发展了大分子理论。开发了聚酰胺 和聚酯的合成。
1930-----高分子概念已被承认。 1931-----出现了聚甲基丙烯酸甲酯。 1935年-- Carothes发明尼龙66，1938年工业化。
53－54年，Ziegler和Natta发明配位聚合催化 剂，制得高密度线型聚乙烯、等规立构聚丙烯， 低级烯烃得到利用。Szwar负离子活性聚合。 丁苯嵌段共聚物。1963年， Ziegler和Natta 分享诺贝尔化学奖。
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）。