高分子化学第一优秀课件

第一章 绪论
由两种结构单元组成的高分子 尼龙-66的合成：
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
高分子化学第一优秀 课件
第一章 绪论
1、高分子科学
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，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。
2
第一章 绪论
高分子科学
高分子化学
研究高分子合成和改性的基本规律、测 定和分析高分子化合物的结构以及根据 使用性能的要求，“定制”或改进某些 高分子材料。
xn2DP 2n M xnM 02DM P0
注意：Mo两种结构单元的平均分子量
12
第一章 绪论
由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。
聚合物也可由两种或两种以上的单体共同聚合而
成。例如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共同聚合时，产
物为：
[ CH2
CH ]n [ CH2 Cl
CH ]m中两种单体单元的数量，
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 9
第一章 绪论
再例如：
由对苯二甲酸和乙二醇聚合而成的聚对苯二甲酸 乙二酯（涤纶树脂）的合成反应
nH O O C
C O O H+nH O C H 2 C H 2 O H
H O O C[
O C O C H 2 C H 2] nO H+( n - 1 )H 2 O
但并不表示n个氯乙烯单元后面接m个醋酸乙烯酯
单元。两种单体单元通常是无规分布的。
13
第一章 绪论
由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物称为 共聚物。根据各种单体单元在分子链中的排列状况， 可将共聚物分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚 物、接枝共聚物等。
通过普通的聚合方法，只能得到无规共聚物和 交替共聚物，嵌段共聚物和接枝共聚物必须通过特 殊方法制备。
复单元(Repeating unit)，也叫结构单元、单体
单元和链节。
n为重复单元的数量，称为聚合度。
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：
以大分子链中的结构单元数目表示，记作 xn
以大分子链中的重复单元数目表示，记作 DP
7
第一章 绪论
结 构 单 元 结 构 单 元
重 复 单 元
10
第一章 绪论
这类聚合物通常是采用缩合聚合方法制备的，其 结构单元的化学结构与元素组成均与单体不同，因 此其结构单元不能称为单体单元。分子主链上除了 碳原子外，还有O、N、S、P等杂原子，因此称为杂 链聚合物。
11
第一章 绪论
单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子 结构单元 单体单元
共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。
14
第一章 绪论
重要的碳链聚合物：
*
CH2 CH2 * 聚 乙 烯
n
* CH2 CH * 聚 丙 烯 n
CH3
* CH2 CH * 聚 丙 烯 酸 n
COOH
* CH2 CH * 聚甲基丙烯酸甲酯 n
COOCH3
* CH2 CH * 聚氯乙烯 * CH2 CH * 聚醋酸乙烯酯
高分子物理
研究聚合物的结构与性能的关系，为设 计合成预定性能的聚合物提供理论指导， 是沟通合成与应用的桥梁。
高 分 子 加 工 研究聚合物加工成型的原理与工艺。
3
第一章 绪论
1.1 高分子（Macromolecules, Polymer）的基本概念 高分子化学是研究高分子合成基本规律的科学。 高分子化合物是由许多结构单元相同的小分子化合
通常，根据化合物的相对分子质量大小来划分高分子 和小分子。相对分子质量小于1000的，一般为小分子化合 物；而相对分子质量大于10000的，称为高分子或高聚物； 处于中间范围的可能为高分子（低聚物），也可能为小分 子。常用的高分子的分子量一般在104～106 。
物通过化学键连接而成的分子量很高的化合物。 例如，聚氯乙烯的化学结构为： [ CH2 CH ]n
Cl
它是由小分子氯乙烯通过双键打开连接而成的。 这里小分子氯乙烯称为单体。
4
第一章 绪论
例如：聚苯乙烯（PS）
n CH2 CH
CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH
聚合
缩写成
CH2 CH n
能形成聚合物中结构单元的低分子化合物称为单 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）
5
第一章 绪论
以上介绍的高分子化合物，其结构单元与单 体的化学结构和原子数量都是相同的。这类聚合物 一般是采用加成聚合方法制备的，分子主链上全部 由碳和氢组成，因此称为碳链聚合物。除此之外还 有一类聚合物，其结构单元与单体的化学结构和原 子数量不相等。
6
第一章 绪论
[ CH2 CH ]n
Cl
其中方括弧中的化学式表示高分子链中的重
一种情况：结构单元＝单体单元＝重复单元＝链节
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式中:
M 是高分子的分子量 M0 是结构单元的分子量
另一种情况：结构单元 重复单元 单体单元
n2 N H-2 (-5 -)--C CH O --O NH 2 -5 )--n (C + -n -O 2 C O H 8
HO [
CH3 C CH3
H N ]n (CH2)6
COOH
O
C
O
(CH2)4 ]n OH
O
O
C O ]n OH
聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂） 聚 己 二 酰 己 二 胺 （ 尼 龙 — 66） 聚 ω — 氨 基 己 酸 酯 （ 尼 龙 — 6） 聚氨酯 聚碳酸酯
16
第一章 绪论
由此可见，高分子化合物是由小分子单体聚合而成的， 因此又称为聚合物。
n
n
Cl
OCOCH3
H
*
CH2 C
* 聚苯乙烯 * CH2 CH * 聚乙烯醇
n
n
OH
15
第一章 绪论
重要的杂链聚合物：
HOOC [
O C O CH2CH2 ]n OH
OH HOOC [ (CH2)4 C N (CH2)6 ]n NH2
O H2N [ (CH2)6 C
H OCN [ (CH2)6 N