最新潘祖仁_高分子化学__课件
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潘祖仁_高分子化学__课件
授课计划
• 本学期1～16周，64学时 • 要求：
平时作业： 25分 课堂考勤： 5分 高分子试验： 10分 期末考试： 60分
作业
思考题：书上3、 4、5、6、8题 计算题：1、2
第一章 绪 论
高分子化学是研究高分子化合物合成和化学 反应的一门科学。
• 高分子的基本概念 • 聚合物的分类和命名
H --N H (C H 2 )6 N H --C O (C H 2 )4 C O -- n O H
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（链节）
单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子 结构单元 重复单元 单体单元
但, 重复单元＝链节
xn2DP 2n M xnM 02DM P0
如：硅橡胶
按反应和参加反应的单体分类
• 按反应分为：加聚物 和 缩聚物 • 按参加反应的单体：均聚物（由一种单体进行聚合）
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
例1 聚乙烯
n C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 n
单体单元＝结构单元＝ 重复单元 ＝链节
例2 尼龙66
H --N H (C H 2 )6 N H --C O (C H 2 )4 C O -- n O H
结构单元 单体单元 重复单元 链节
1.1 高分子的基本概念
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。 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
价键连接：德国的Staudinger提出的长链型分子结构 相对分子质量大：一般为104～106 多种原子：C H O N S Cl P Si F
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
•
1.1 高分子的基本概念
端基
主链 A~~~CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH~~~B
通常所说的塑料、橡胶，正是按照Tm和 Tg在室 温之上或室温之下划分的
塑料 晶态高聚物 处于部分结晶态 ，Tm是使用的上限温度
非晶态高聚物 处于玻璃态，Tg是使用的上限温度
橡胶 只能是非晶态高聚物，处于高弹态
Tg是使用的下限温度， Tg应低于室温70℃以上 Tf 是使用的上限温度
纤维
大部分纤维是晶态高聚物 Tm应高于室温150℃以上 也有非晶态高聚物 分子排列要有一定规则和取向
塑料 橡胶 纤维
产量最大，与国民经济、人民生活关系密切 故称为“三大合成材料”
涂料
胶粘剂
涂料是涂布于物体表面能结
功能高分子
成坚韧保护膜的涂装材料
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
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-H CH 2--C CH H 2--C CH H
缩写成 CH2 CH n
1.1 高分子的基本概念
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）
1、只由一种单体形成的聚合物,两种聚合度相等，都等于 n
xnDPn
由聚合度可计算出高分子的分子量：
MxnM 0DP M 0 式MM中0 是是: 高 结分 构子 单的 元分 的子 分量 子量
结构单元＝重复单元 ＝链节
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
本 • 聚合反应 章 • 分子量及其分布 内 • 大分子微结构 容 • 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
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 高分子化合物与一般小分子相比具有以下特点：
注意：Mo两种结构单元的平均分子量
3. 由无规排列的结构单元组成的高分子
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
----( C 2--HCH=CH2--xC )-H -(-2C --H 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：
-
Cl
Cl
Clห้องสมุดไป่ตู้
侧基
1.1 高分子的基本概念
端基
主链 A~~~CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH~~~B
CH2
CH2 CH2
CH2
CH2 CH2
CH2
CH2 CH2
CH3
CH3 CH3
侧链
1.1 高分子的基本概念
结构单元组成
由一种结构单元组成 由两种结构单元组成
1.1 高分子的基本概念
1.由一种结构单元组成的高分子
根据高分子的主链结构分类
碳链聚合物
大分子主链完全由碳原子组成 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
单体单元重复单元结构单元
• H2N(CH2)6NH2 • HOOC-(CH2)4COOH
1.2 聚合物的分类和命名
1.2.1 聚合物的分类
按聚合物的来源
合成高分子：LDPE HDPE PP 天然高分子 有机：棉 麻 丝 毛 革 木 竹 蛋白质 淀粉
无机：石棉 石墨 金刚石 云母
改性高分子
根据聚合物的性能和用途分类
授课计划
• 本学期1～16周，64学时 • 要求：
平时作业： 25分 课堂考勤： 5分 高分子试验： 10分 期末考试： 60分
作业
思考题：书上3、 4、5、6、8题 计算题：1、2
第一章 绪 论
高分子化学是研究高分子化合物合成和化学 反应的一门科学。
• 高分子的基本概念 • 聚合物的分类和命名
H --N H (C H 2 )6 N H --C O (C H 2 )4 C O -- n O H
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（链节）
单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子 结构单元 重复单元 单体单元
但, 重复单元＝链节
xn2DP 2n M xnM 02DM P0
如：硅橡胶
按反应和参加反应的单体分类
• 按反应分为：加聚物 和 缩聚物 • 按参加反应的单体：均聚物（由一种单体进行聚合）
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
例1 聚乙烯
n C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 n
单体单元＝结构单元＝ 重复单元 ＝链节
例2 尼龙66
H --N H (C H 2 )6 N H --C O (C H 2 )4 C O -- n O H
结构单元 单体单元 重复单元 链节
1.1 高分子的基本概念
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。 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
价键连接：德国的Staudinger提出的长链型分子结构 相对分子质量大：一般为104～106 多种原子：C H O N S Cl P Si F
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
•
1.1 高分子的基本概念
端基
主链 A~~~CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH~~~B
通常所说的塑料、橡胶，正是按照Tm和 Tg在室 温之上或室温之下划分的
塑料 晶态高聚物 处于部分结晶态 ，Tm是使用的上限温度
非晶态高聚物 处于玻璃态，Tg是使用的上限温度
橡胶 只能是非晶态高聚物，处于高弹态
Tg是使用的下限温度， Tg应低于室温70℃以上 Tf 是使用的上限温度
纤维
大部分纤维是晶态高聚物 Tm应高于室温150℃以上 也有非晶态高聚物 分子排列要有一定规则和取向
塑料 橡胶 纤维
产量最大，与国民经济、人民生活关系密切 故称为“三大合成材料”
涂料
胶粘剂
涂料是涂布于物体表面能结
功能高分子
成坚韧保护膜的涂装材料
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
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-H CH 2--C CH H 2--C CH H
缩写成 CH2 CH n
1.1 高分子的基本概念
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）
1、只由一种单体形成的聚合物,两种聚合度相等，都等于 n
xnDPn
由聚合度可计算出高分子的分子量：
MxnM 0DP M 0 式MM中0 是是: 高 结分 构子 单的 元分 的子 分量 子量
结构单元＝重复单元 ＝链节
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
本 • 聚合反应 章 • 分子量及其分布 内 • 大分子微结构 容 • 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
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 高分子化合物与一般小分子相比具有以下特点：
注意：Mo两种结构单元的平均分子量
3. 由无规排列的结构单元组成的高分子
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
----( C 2--HCH=CH2--xC )-H -(-2C --H 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：
-
Cl
Cl
Clห้องสมุดไป่ตู้
侧基
1.1 高分子的基本概念
端基
主链 A~~~CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH~~~B
CH2
CH2 CH2
CH2
CH2 CH2
CH2
CH2 CH2
CH3
CH3 CH3
侧链
1.1 高分子的基本概念
结构单元组成
由一种结构单元组成 由两种结构单元组成
1.1 高分子的基本概念
1.由一种结构单元组成的高分子
根据高分子的主链结构分类
碳链聚合物
大分子主链完全由碳原子组成 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
单体单元重复单元结构单元
• H2N(CH2)6NH2 • HOOC-(CH2)4COOH
1.2 聚合物的分类和命名
1.2.1 聚合物的分类
按聚合物的来源
合成高分子：LDPE HDPE PP 天然高分子 有机：棉 麻 丝 毛 革 木 竹 蛋白质 淀粉
无机：石棉 石墨 金刚石 云母
改性高分子
根据聚合物的性能和用途分类