高分子化学第2讲 第一章 绪论(2)

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0.6
80000
同一试样三种相对分子质量的顺序为: M n ≤ M v ≤ M w (1 — 5) 讨 Mv略低于Mw; Mn靠近聚合物中低M的部分,即低M部分对Mn影响较大; Mw靠近聚合物中高M的部分,即高M部分对Mw影响较大; 论 一般用M 来表征聚合物比M 更恰当,因为聚合物的性能如 w n 强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子。
表1-4 测定聚合物相对分子质量的各种方法 测定方法 测定类型 测定结果 测定范围 Mn <104 沸点升高 绝对法 Mn <104 冰点降低 绝对法 Mn <105 端基分析 绝对法 Mn 104~106 渗透压 绝对法 Mv Mw 103~108 极限粘度 相对法 Mw 104~108 光散射 绝对法 Mw 103~108 超速离心 绝对法 GPC Mn Mw 102~107 相对法
例如:n HO(CH2)5COOH == H–[O(CH2)5CO]n–OH + (n –1) H2O
命名为聚6-羟基己酸显然欠妥当 应命名为聚6-羟基己(酸)酯
2. ―单体名称”+―共聚物”命名法
仅适用于两种或两种以上烯烃类制备的加聚共聚物的命名, 而不得用于缩聚物。例如“苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物”;但将 缩聚物尼龙-66命名为“己二酸己二胺共聚物”无疑是错误的。
尼龙-1010 是癸二胺和癸二酸的聚合物。(10碳二胺 + 10碳二酸) 尼龙-6有时也叫做锦纶,其原料既可是己内酰胺,也可是6-氨基己酸。
苯酚 环己醇 环己酮 环己酮肟 己内酰胺 聚己内酰胺(锦纶)
5. ―IUPAC‖系统命名法
第 二 讲
命名程序: (1)确定聚合物的重复结构单元;
(2)排出次级单元(subunit)的次序,两个原则:
一些聚合物的相对分子质量 Mn范围 (万)
Mn 6 ~ 30 5 ~ 15 10 ~ 30 2~6 纤 维 涤 纶 尼龙-66 维尼纶 纤维素 Mn 1.8 ~ 2.3 1.2 ~ 1.8 6 ~ 7.5 50 ~ 100 橡胶 天然橡胶 丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶 Mn 20 ~ 40 15 ~ 20 25 ~ 30 10 ~ 12
∑ ∑NiMi W Wi ( 1 – 1) =∑ =∑ = ∑ = ∑N iMi Ni ( Wi Mi) Ni 式中:Wi — 试样中第 i 份“分级”的质量; Ni — 试样中第 i 份“分级”的物质的量(摩尔数); Mi — 试样中第 i 份“分级”的数均相对分子质量; i — 取 1,2,3,…等正整数, i = 1-∞。 即Wi,Ni,Mi分别为i-聚体的质量、摩尔数、相对分子质量。
聚乙烯醇
~CH2 CH CH2 CH CH2 CH~ OH O CH2 O 维尼纶
4. 化学结构类别命名法: “聚”+聚合物相对应的有机化合物
第 二 讲
O O O 例如: C NH O C O NH C O 聚酰胺 聚酯 聚氨酯 聚醚等。 (1)聚对苯二甲酸乙二(醇)酯(涤纶 ) (2)聚己二酰己二胺(尼龙-66) (3)聚甲苯-2,4-二氨基甲酸丁二(醇)酯(一种聚氨酯):
1.3
第 二 讲
高分子化合物的分类及命名
1.3.1 高分子化合物的分类—7种分类方法
无机高分子:如云母、石墨等。 天然高分子 有机高分子:如蛋白质、淀粉等。 (1)按来源 无机高分子 合成高分子 有机高分子:通常所讲的高分子。 塑料 产量最大,与国民经济、人民生活 橡胶 关系密切故称为“三大合成材料” 纤维 (2)按材料性 涂料 能和用途 涂料是涂布于物体表面能 胶粘剂 结成坚韧保护膜的涂装材料 功能高分子
注:所有的测 定结果都是指平 均值。如不作特 别说明时,均指 数均相对分子质 量和数均聚合度, 直接用Mn和Xn表 示,也不加上面 的横线。
同一试样三种相对分子质量的顺序为: M n ≤ M v ≤ M w (1 — 5)
第 二 讲
例如:设一聚合物样品,其中相对分子质量为104的分子有 10 mol, 相对分子质量为105的分子有5 mol,若0.6,求各种相 对分子质量,并比较其大小。
第 二 讲
课间休息
1. 4. 3 相对分子质量分布
第 二 讲
单独一种平均相对分子质量不足以表征聚合物的性能(使用 和加工性能) ,还需要了解相对分子质量多分散性的程度。 用以表达聚合物的相对分子质量大小并不相等的专业术语叫 做“相对分子质量的多分散性”。其表示方法有以下三种。 1. 重均相对分子量与数均相对分子量之比值 Mw / Mn
平均相对分子质量Mx(x=n、w、v)的三种表示方法:
第 二 讲
(1)数均相对分子量( Mn ) 样品中所有大分子的总质量除以其大分子总的物质的量, 即按样品中含有的大分子物质的量平均的相对分子质量。
Mn 聚合物样品的总质量 = 样品的 总物质的量(总 即摩尔数)
=∑ 各级分摩尔分数乘以各 级分数均相对分子质量
分子物
甲 烷 低分子物 中分子物
碳原子数
1 1~100 100~1000
相对分子质量 分子长度(×10-10 m)
16 16~1000 1000~10000 104~106 1.25 1~100 100~1000 1000~10000
高分子物 1000~10000
表 1-3
塑 料 低压聚烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚碳酸酯
第一个数字表示二元胺的碳原子数 数字含义 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
例外:维尼纶的合成反应: 聚合 n CH2=CH ~[CH2 _ CH]n ~ 水解 OCOCH3 OCOCH3 聚乙酸乙烯酯
CH2 CH n OH 聚乙烯醇
+CH2O 缩醛化
~CH2 CH CH2 CH CH2 CH~ OH OH OH
• 对乙烯基聚合物,先写有取代基的部分; • • 连接元素最少的次级单元写在前面。 (3)给重复结构单元命名,并在前面加“ 聚”字。 例如:
CH CH2 n
普通命名:聚苯乙烯
系统命名:聚 (1-苯基乙烯 )
普通命名:聚环氧乙烷(由环氧乙烷、 乙二醇、氯乙醇、氯甲醚等均可制得) 系统命名:聚氧化乙撑或聚氧化乙烯
例如: 丁(二烯)+ 苯(乙烯)→ 丁苯橡胶; 丁(二烯)+ (丙烯)腈→ 丁腈橡胶; (2-)氯(代)丁(二烯)→ 氯丁橡胶; 丁(二烯)+ 金属钠(催化剂)→ 丁钠橡胶。
(3)商品名:采用英文后缀音译字“纶(lon)”
第 二 讲
合成纤维最普遍,我国以“纶”作为合成纤维的后缀。 例如:涤纶——聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯) 丙纶——聚丙烯 腈纶——聚丙烯腈 锦纶——聚酰胺(尼龙,后面加数字区别)
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。
(2)重均相对分子质量( Mw ):无明确的物理意义。
第 二 讲
重均相对分子质量是按照聚合物的质量进行统计平均的相对 分子质量,即i-聚体的相对分子质量乘以其重量分数的加和。
Mw
= ∑ 各级分重量分数乘以各级分数均相对分子质量
=∑
1 Wi ∑Wi 1 Mi
(1
3)
(3)粘均相对分子质量( Mv )
第 二 讲
Mv
1 ∑ Wi Miα α ∑Wi
1 ∑ Ni Mi α+1 α ∑Ni Mi
(1
4)
式中 为粘度法测相对分子质量Mark-Houwink方程 (K, 方程): [] =KM 的常数。 0 1,一般在0.5~0.9之间,故 Mv < M w


(7)按照相对分子质量大小—分为高聚物、低聚物、齐聚物、预聚物等等。
1.3.2 高分子化合物的命名— 5 种命名方法
第 二 讲
聚合物命名必须严格遵守的两条原则: 聚合物的名称既要表明其结构特征; 同时也要反映其与原料单体的联系。 1. ―聚” + ―单体名称” 命名法
此种命名法仅限于由烯类单体合成的加成聚合物,不得 用于缩聚物。 例如: 乙烯 丙烯 氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯
n OCN NCO CH3 + (n+1) HO (CH2)4 OH
HO(CH2)4O [ OCHN NHCO O (CH2)4 O]n H CH3
―尼龙”是聚酰胺的商品名称通称。(nylon 早期译为耐纶和尼纶)。 其命名方法是:碳原子数的排列顺序是 按 “胺前酸后” 的次序! 例如:
尼龙-610是己二胺和癸二酸的聚合物;(6碳二胺 + 10碳二酸)
NiMi 10× ∑ 10 + 5× 10 M = = 10+ 5 Ni ∑
4 n 5
=40000
NiMi ∑ M w= NiMi ∑
2
10×(104 ) 2 + 5 ×(105 ) 2 = = 85000 10× 104 + 5 × 105
5 0.6 1
10 (10 ) 5 (10 ) Mv 10104 5 105
功能高分子是指在高分子主链 和侧枝上带有反应性功能基团, 并具有可逆或不可逆的物理功能 或化学活性的一类高分子
胶粘剂是指具有良好 的粘合性能,可将两种 相同或不相同的物体粘 接在一起的连接材料
(3)按主链元素组成—可分为碳链、杂链和元素有机三大类。
碳链聚合物 • 大分子主链完全由碳原子组成 二 讲 • 绝大部分烯类、二烯类聚合物属于这一类 • 如:PE,PP,PS,PVC 杂链聚合物 • 大分子主链中除碳原子外,还有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 • 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 (4)按照制备高分子化合物的聚合反应类型—分为缩聚物和加聚物。 (5)按照化学结构类别—分为聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚烯烃等等。 (6)按照热行为—分为热塑性聚合物和热固性聚合物。
[OCH2CH2]
两种命名法对重复结构单元的书写规范比较(看16页)。
聚合物
聚丙烯
习惯命名法
~[CH2 CH] ~ CH3
系统命名法
~ [CH CH2]~ CH3
英文缩写
PP
1.4 相对分子质量、聚合度及相对分子质量分布
第 二 讲
1.4.1 相对分子质量
表1-2 低分子物和高分子物的相对分子质量及分子尺寸
1. 4. 2 聚合度
第 二 讲
聚合度是衡量高分子大小的一个指标,用 x n 或 DP 表示。 聚合度统一定义为每个大分子链所含结构单元数目的平均 值,用Xn表示。 聚合度与相对分子质量Baidu Nhomakorabea间的关系:
X M (1—6) = • 式中M 为结构单元的相对分子质量;对于共聚物或混缩聚 Mn
n 0
0
物,则为组成重复单元中所有结构单元的平均相对分子质量。 • • 聚合物的相对分子质量M n都很大,所以端基一般不计。 1. 结构单元平均相对分子质量的计算 例如: 聚苯乙烯: M 0 = 114 尼龙–66: M0=(112+114)/2=113 涤纶: M0=(132+60)/2=96 2. 尼龙-66 的相对分子质量为11300,计算聚合度。 Xn = 11300 / 113 = 100 聚合度的计算中均以结构单元数目而不以重复结构单元数目 为基准。即不能用聚合度DP代替聚合度Xn。
=
∑W i M i ∑Wi
=
∑ Ni Mi 2 ∑ Ni Mi
=∑ W M
i
i
(1
2)
式中符号意义同前。 测定方法:光散射法或凝胶渗透色谱(GPC)法。
上式说明:聚合物中所含的相对分子质量更大的那些分子对于 聚合物某些物理性质(如溶液黏度、渗透压等)贡献率将大得多。 两种相对分子质量之间的关系:
Mn
3. 单体简称 + 聚合物用途或物性类别命名法
第 二 讲
(1)树脂类混缩聚物:单体简称 + ―树脂”。 例如:(苯)酚+(甲)醛 → 酚醛树脂; 尿(素)+(甲)醛 → 尿醛树脂; (丙三)醇+(邻苯二甲)酸(酐)→ 醇酸树脂; 三聚氰胺 +(甲)醛→密醛树酯(melamine resin)
(2)合成橡胶类混缩聚物:单体简称 + ―橡胶” 。 如果是共聚物,则两种单体名称各取一字; 如果是均聚物,两字既可能都取于该单体, 也可能另一个字取自引发剂。
高分子化学
作业:通过本学期高分子化学课程的学习,每人写 一篇学习高分子化学的心得体会。要求: (1)字数2500字以上,打印并提交(封面为题目、 专业、班级学号、姓名、提交日期); (2)内容形式不限,但必须包括对课程的认识、建 议、改进意见等; (3)课程结束前一周内交给上课老师,该作业计入 平时成绩。
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