功能高分子材料__绪论链接高分子化学

聚合反应
Polymerization Monomer
高分子
单体
——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。
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
结 构 单 元 Constitutional units
聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团
聚丙烯
聚乙二醇
HH HH HH
HH HH HH
H
O C、N ： 在碱基中
C ：在磷酸酯键中
P
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蛋白质Protein
H
COOH
|
|
H2N—C—COOH + H-NH—C—H
|
|
R
R
H
COOH
|
|
H2N—C—CONH—C—H
|
|
R
R
肽键
C，H，O，N，S
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蛋白质Protein
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通过人工方法合成或重组天然高分子
了解生命的起源与生命活动的规律是人类的渴望
本节主要内容：
1. 高分子的基本概念 2. 聚合物分类和命名 3. 聚合反应 4. 分子量 5. 线型、支链和体型大分子 6. 大分子的微观结构 7. 聚合物的物理状态和主要性能
1
高分子化学：研究高分子化合物的合成和反应间的关系 高分子物理：研究高分子的结构与性能间的关系 高分子加工成型：研究高分子的性能与应用间的关系
蛋白质与核酸是生命和遗传的基础
蛋白质与核酸结构复杂多变
蛋白质与核酸的合成与重组一直是生物化学及高分子化学领 域最具有挑战性的课题
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结晶牛胰岛素的晶体结构
含 51个氨基酸残基的蛋白质
18
核糖核酸酶A (ribonuclease A)
124个氨基酸残基
19
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
结构单元？＝单体单元？＝？重复单元？＝链节
重复单元数，也称为链节数, 用n 表示
O
OH
HO
O
O
n
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
Polypropylene
(
CH2CH
) n
CH3
单体单元＝结构单元＝重复单元＝链节
Poly(6-hydroxy-2-naphthoic acid)
O
OH
HO
O
O n
CC CC CC
CCOCCOCCO
H CH3 H CH3 H CH3 H H H H H H
单 体 单 元 monomer Units
如果结构单元的元素组成和排列都与单体相同，仅电子 结构发生变化，可称其为单体单元。
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
重复单元
Repeating Units
重复组成高分子的最小的结构单元。
单体单元 ≠ 结构单元＝重复单元＝链节
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
尼龙66
H2N
O
NH2 + HO
OH
O H
O
N H
N O
+ n
2nH2O
结构单元
结构单元
重复单元
单体单元 ≠ 结构单元 ≠重复单元＝链节 31
n HOOC－
§1.1 高 分 子 基 本 概 念
－COOH ＋ n HO－CH2－CH2－OH
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
CH 2-CH CH 2-CH CH 2-CH
Cl
Cl
Cl
H2C CH Cl
聚氯乙烯
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
注意：聚乙烯醇（PVA） n CH2 CH
OH
CH2 CH n OH
聚乙烯醇
23Leabharlann Baidu
§1.1 高 分 子 基 本 概 念
什么是单体？
小分子 单体
功能高分子材料：导电高分子、高吸水性高分子、高选择吸附性高 分子、医用高分子高分子半导体、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等 近年发展迅速，具有特殊功能。
6
下面让我们进入高分子世界 去看看吧——常规高分子
塑料
橡胶
纤维
7
常规高分子
粘胶剂
涂料
8
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
(
CH2CH
) n
CH3
单体单元，结构单元与重复单元一致
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
重 复 单 元与结构单元 重复单元与结构单元不一致
n HOOC－
－COOH ＋ n HO－CH2－CH2－OH
HO［C－ O
－C－O－CH2－CH2－O］n H O
2
高分子化学的重要性
我们的衣食住行都离不开高分子 高分子化学是重要的基础学科 高分子化学的知识是我们认识世界，改造世界的
强有力武器
3
高分子材料的应用
衣
食
行
住
用
科技
4
在科学的整体发展中：高分子科学处于多种学科的交汇 点上，为其发展提供了良好的学科环境。
电子学
数学
物理学
生命 科学
高分子 科学
结构单元
结构单元
重复单元
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
Attention!
对于均聚物，即用一种单体聚合所得的高分 子，其结构单元与重复单元是相同的
对于共聚物，即用两种或者两者以上的单体 共同聚合所得的高分子，其结构单元与重复 单元是不同的
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§1.1 高 分 子 基 本 概 念
结构单元（Constitutional units）单体单元（Monomer unit） 重复 单元(Repeating unit）链节(Chain element）
9
我们使用的以上这些产品， 大都来自于这样高塔林立的
10
功能高分子
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天然高分子 ♥ 多糖类,多肽类,核酸
O O
O
O O
O O
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DNA分子的双螺旋结构
deoxyribonucleic acid
两股DNA长链像转圈的楼梯扶手 架，围绕一个中心轴盘旋，走向相反， 外侧为磷酸基团，内侧为四种碱基，通 过碱基对(30亿)的氢键形成双螺旋结构。
工程学
其它 学科
其它 化学
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➢高分子材料的应用
据统计，若人们对材料 的需求是100%，其中 高分子材料占60%。
高分子具有许多优良性能，高分子材料是当今世界发展最迅速的产 业之一，高分子材料的发展历史不足百年，按体积计目前，其世界 年产量已经超过金属类，成为最重要的材料品种之一。
塑料、橡胶、纤维、涂料、粘胶剂…几大类高分子材料己广泛应用 到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑、纺织 等各个领域。
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 、 聚合物分子
高分子也叫高 分子化合物，
这些术语一般可以通用
是指分子量很 高并由多个重
Macromolecule, Polymer
复单元以共价 键连接的一类
化合物。
常用的高分子的分子量一般高达几万、
几十万，甚至上百万，范围在104～106