功能高分子材料課件 第一章 緒論鏈接(高分子化學(xué))

1高高 分分 子子 化化 學(xué)學(xué)2本節(jié)主要內(nèi)容：本節(jié)主要內(nèi)容：1.高分子的基本概念2.聚合物分類和命名3.聚合反應(yīng)4.分子量5.線型、支鏈和體型大分子6.大分子的微觀結(jié)構(gòu)7.聚合物的物理狀態(tài)和主要性能3：研究高分子化合物的合成和反應(yīng)間的關(guān)系：研究高分子的結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系：研究高分子的性能與應(yīng)用間的關(guān)系4高分子化學(xué)的重要性高分子化學(xué)的重要性u我們的衣食住行都離不開高分子u高分子化學(xué)是重要的基礎(chǔ)學(xué)科u高分子化學(xué)的知識是我們認(rèn)識世界，改造世界的強(qiáng)有力武器5高分子材料的應(yīng)用衣衣食食行行住住用用科技科技6數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)物理學(xué)物理學(xué)工程學(xué)工程學(xué)其它其它化學(xué)化學(xué)其它其它學(xué)科學(xué)科生命生命科學(xué)科學(xué)電子學(xué)電子學(xué)高分子高分子科學(xué)科學(xué)在科學(xué)的整體發(fā)展中：高分子科學(xué)處于多種學(xué)科的交匯在科學(xué)的整體發(fā)展中：高分子科學(xué)處于多種學(xué)科的交匯點(diǎn)上，為其發(fā)展提供了良好的學(xué)科環(huán)境。點(diǎn)上，為其發(fā)展提供了良好的學(xué)科環(huán)境。 7l高分子具有許多優(yōu)良性能，高分子材料是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一，高分子材料的發(fā)展歷史不足百年，按體積計(jì)目前，其世界年產(chǎn)量已經(jīng)超過金屬類，成為最重要的材料品種之一。l塑料、橡膠、纖維、涂料、粘膠劑幾大類高分子材料己廣泛應(yīng)用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑、紡織等各個領(lǐng)域。l功能高分子材料：導(dǎo)電高分子、高吸水性高分子、高選擇吸附性高分子、醫(yī)用高分子高分子半導(dǎo)體、光導(dǎo)電高分子、壓電及熱電高分子、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發(fā)展迅速，具有特殊功能。高分子材料的應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計(jì)，若人們對材料據(jù)統(tǒng)計(jì)，若人們對材料的需求是的需求是100%，其中，其中高分子材料占高分子材料占60%。8下面讓我們進(jìn)入高分子世界下面讓我們進(jìn)入高分子世界去看看吧去看看吧常規(guī)高分子常規(guī)高分子塑料塑料橡膠橡膠纖維纖維9常規(guī)高分子常規(guī)高分子粘膠劑粘膠劑涂料涂料1011我們使用的以上這些產(chǎn)品，我們使用的以上這些產(chǎn)品，大都來自于這樣高塔林立的大都來自于這樣高塔林立的12功能高分子功能高分子1314天然高分子多糖類多糖類,多肽類多肽類,核酸核酸OOOOOOO15DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)deoxyribonucleic acid 兩股兩股DNA長鏈像轉(zhuǎn)圈的樓梯扶手長鏈像轉(zhuǎn)圈的樓梯扶手架，圍繞一個中心軸盤旋，走向相反，架，圍繞一個中心軸盤旋，走向相反，外側(cè)為磷酸基團(tuán)，內(nèi)側(cè)為四種堿基，通外側(cè)為磷酸基團(tuán)，內(nèi)側(cè)為四種堿基，通過堿基對過堿基對(30億億)的氫鍵形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。的氫鍵形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。HOC、N ： 在堿基中在堿基中C ：在磷酸酯鍵中在磷酸酯鍵中P16 H |H2NCCOOH | R COOH |H-NHCH | R+ H COOH | |H2NCCONHCH | | RR肽鍵肽鍵 C，H，O，N，S 蛋白質(zhì)Protein17蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)Protein18通過人工方法合成或重組天然高分子u了解生命的起源與生命活動的規(guī)律是人類的渴望了解生命的起源與生命活動的規(guī)律是人類的渴望u蛋白質(zhì)與核酸是生命和遺傳的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)與核酸是生命和遺傳的基礎(chǔ)u蛋白質(zhì)與核酸結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變蛋白質(zhì)與核酸結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變u蛋白質(zhì)與核酸的合成與重組一直是生物化學(xué)及高分子化學(xué)領(lǐng)蛋白質(zhì)與核酸的合成與重組一直是生物化學(xué)及高分子化學(xué)領(lǐng)域最具有挑戰(zhàn)性的課題域最具有挑戰(zhàn)性的課題19結(jié)晶牛胰島素的晶體結(jié)構(gòu)含 51個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)20核糖核酸酶A (ribonuclease A)124個氨基酸殘基個氨基酸殘基2122高分子高分子也叫也叫高高分子化合物分子化合物，是指分子量很是指分子量很高并由多個重高并由多個重復(fù)單元以共價復(fù)單元以共價鍵連接的一類鍵連接的一類化合物?；衔?。 Macromolecule, Polymer1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念23CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClCl聚氯乙烯聚氯乙烯H2CCHCl1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念24注意：聚乙烯醇（注意：聚乙烯醇（PVA）CH2CHOHnCH2CHOHn聚乙烯醇聚乙烯醇1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念25高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng)Polymerization單單 體體單體單體能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子。單元的小分子。Monomer1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念26結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 單單 元元Constitutional units單單 體體 單單 元元monomer Units聚丙烯聚丙烯CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙二醇聚乙二醇CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO聚合物分子結(jié)構(gòu)中聚合物分子結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的以出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán)的原子團(tuán) 如果結(jié)構(gòu)單元的如果結(jié)構(gòu)單元的元素組成和排列都與單體相同元素組成和排列都與單體相同，僅電子，僅電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可稱其為單體單元。結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可稱其為單體單元。1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念27重復(fù)重復(fù)組成高分子的組成高分子的最小最小的結(jié)構(gòu)單元。的結(jié)構(gòu)單元。重重 復(fù)復(fù) 單單 元元Repeating UnitsCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCH2CHCH3()n單體單元，結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元一致單體單元，結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元一致1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念28重復(fù)單元與結(jié)構(gòu)單元不一致重復(fù)單元與結(jié)構(gòu)單元不一致重重 復(fù)復(fù) 單單 元與結(jié)構(gòu)單元元與結(jié)構(gòu)單元1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念n HOCH2CH2OHn HOOCCOOH HOCCOCH2CH2OHOOn重復(fù)單元重復(fù)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元29Attention!u對于均聚物，即用一種單體聚合所得的高分子，其結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元是相同的u對于共聚物，即用兩種或者兩者以上的單體共同聚合所得的高分子，其結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元是不同的1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念30OHHOOOOn1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念31OHHOOOOnPoly(6-hydroxy-2-naphthoic acid)Polypropylene1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念CH2CHCH3()n32尼龍66結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元H2NNH2HOOHOO+NHHNOO2nH2On+1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念33n HOCH2CH2OHn HOOCCOOH HOCCOCH2CH2OHOOn重復(fù)單元重復(fù)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元重復(fù)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)論結(jié)論1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念34nxDP1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念35CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHHHOCOOHCO+nXn= 2n =2DPnx、n及及DP易混淆的易混淆的1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念36CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHCOOHCOnXn= n =DP仔細(xì)看看與前面有什么不同！仔細(xì)看看與前面有什么不同！1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念37nXn= n =DP1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念38含有含有反應(yīng)性反應(yīng)性末端基團(tuán)、能進(jìn)一步聚合的高分子。末端基團(tuán)、能進(jìn)一步聚合的高分子。遙爪高分子遙爪高分子Telechelic Polymers 高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。末端基團(tuán)末端基團(tuán)End GroupsHO COCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2OH聚乙烯：聚乙烯：滌綸：滌綸：CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH31.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念39由一種（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。由一種（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。如：如：均均 聚聚 物物Homopolymer氯乙烯單體氯乙烯單體由對苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)由對苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)生成的生成的“隱含單體隱含單體”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH“假設(shè)單體假設(shè)單體”：乙烯醇：乙烯醇CH2CHClCOCOOCH2CH2OCH2CHOH生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均聚反應(yīng)生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均聚反應(yīng) （Homopolymerization) )。1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念40由一種以上（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚由一種以上（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)共共 聚聚 物物Copolymer判別均聚物判別均聚物：聚合物分子有且只有一種聚合物分子有且只有一種重復(fù)單元，重復(fù)單元，并且該并且該重復(fù)重復(fù)單元只可以由一種（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單元只可以由一種（真實(shí)的、隱含的或假設(shè)的）單體衍生而來單體衍生而來1. 1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念41l特例CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHCOOHCOnCHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHHHOCOOHCO+n1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念42來來 源源天然高分子天然高分子：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。半天然高分子半天然高分子：經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。主鏈元素主鏈元素（鏈原子）（鏈原子）組成組成碳鏈高分子碳鏈高分子：主鏈（鏈原子）完全由主鏈（鏈原子）完全由C C原子組成。原子組成。雜鏈高分子雜鏈高分子：鏈原子除鏈原子除C外，還含外，還含O,N,S等雜原子。等雜原子。元素有機(jī)高分子元素有機(jī)高分子：鏈原子由鏈原子由Si,B,Al,O,N,S,P等雜原子組等雜原子組成。成。合成高分子合成高分子：由單體聚合人工合成的高分子。由單體聚合人工合成的高分子。1. 2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念43碳鏈高分子碳鏈高分子雜鏈高分子雜鏈高分子元素有機(jī)高分子元素有機(jī)高分子CHHCHHCHHCHHCHHCHHCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO聚乙二醇聚乙二醇NHCHHCHHCHHCHHCHHCO尼龍尼龍6聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷SiCH3CH3OSiCH3CH3SiCH3CH3O1. 1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念44性性 質(zhì)質(zhì) 和和 用用 途途塑塑 料料纖纖 維維橡橡 膠膠涂涂 料料粘粘膠劑膠劑功能高分子功能高分子以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。具有可逆形變的高彈性材料。具有可逆形變的高彈性材料。纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的100倍。倍。1. 2 高高 分分 子子 的的 分分 類類涂布于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜、起裝飾和涂布于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料保護(hù)作用的聚合物材料能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料一起的聚合物材料具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)高分子材料高分子材料45I. I. 習(xí)習(xí) 慣慣 命命 名名 法法天然高分子天然高分子一般有與其來源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專一般有與其來源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與化學(xué)性能）、用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與化學(xué)性能）、酶（化學(xué)作用）。酶（化學(xué)作用）。合成高分子合成高分子（1）由一種單體合成的高分子由一種單體合成的高分子：“聚聚”+ + 單體名稱單體名稱 如聚氯乙烯、聚乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等1. 3 高高 分分 子子 的的 命命 名名46（2）由兩種單體通過縮聚反應(yīng)合成的高分子由兩種單體通過縮聚反應(yīng)合成的高分子 “聚聚”+ + 兩單體生成的產(chǎn)物名稱兩單體生成的產(chǎn)物名稱，如，如對苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫對苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺” 1. 3 高高 分分 子子 的的 命命 名名47（3）由由兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物： 兩單體名稱或簡稱之間兩單體名稱或簡稱之間 加加“-”-”加加“共聚物共聚物”：如：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯乙烯- -乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物”（4） “聚聚”+ +高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)： 指的是一類的高分子，而非單種高分子，指的是一類的高分子，而非單種高分子，如：如： 聚酯聚酯： HO COCOOCH2CH2O H()n聚酰胺聚酰胺：HN(CH2)6HNHCO(CH2)4CO OHn1. 3 高高 分分 子子 的的 命命 名名48（5）根據(jù)商品名稱命名）根據(jù)商品名稱命名 用后綴用后綴“綸綸”命名合成纖維命名合成纖維 聚丙烯腈聚丙烯腈 腈綸腈綸 聚氯乙烯聚氯乙烯 氯綸氯綸 聚丙烯聚丙烯 丙綸丙綸 聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯 滌綸滌綸 聚己內(nèi)酰胺聚己內(nèi)酰胺 錦綸錦綸 聚乙烯醇縮甲醛聚乙烯醇縮甲醛 維尼綸維尼綸 用后綴用后綴“橡膠橡膠”命名合成橡膠命名合成橡膠 丁二烯丁二烯- -苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物 丁苯橡膠丁苯橡膠 丁二烯共聚物丁二烯共聚物 順丁橡膠順丁橡膠 用后綴用后綴“樹脂樹脂”命名合成塑料命名合成塑料 酚醛樹脂酚醛樹脂 脲醛樹脂脲醛樹脂 1. 3 高高 分分 子子 的的 命命 名名49 1. 3 高高 分分 子子 的的 命命 名名（6）直接引用國外商品名稱的譯音）直接引用國外商品名稱的譯音 如如聚酰胺聚酰胺成為成為尼龍尼龍（nylonnylon） 若由一種單體聚合而成，則在尼龍后加一表示碳若由一種單體聚合而成，則在尼龍后加一表示碳原子個數(shù)的數(shù)字原子個數(shù)的數(shù)字 例如由己內(nèi)酰胺聚合得到的尼龍例如由己內(nèi)酰胺聚合得到的尼龍-6-6 若由兩種單體聚合。則第一個數(shù)字表示二元胺的若由兩種單體聚合。則第一個數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)，第二個數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)。碳原子數(shù)，第二個數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)。 例如尼龍例如尼龍-6,6 -6,6 尼龍尼龍-6,10-6,1050早期，根據(jù)單體與其生成的聚合物之間在分子組成與結(jié)構(gòu)上的早期，根據(jù)單體與其生成的聚合物之間在分子組成與結(jié)構(gòu)上的變化把聚合反應(yīng)分為變化把聚合反應(yīng)分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。加聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的組成與單體相同的聚加聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的組成與單體相同的聚合反應(yīng)，其聚合產(chǎn)物稱合反應(yīng)，其聚合產(chǎn)物稱加聚物加聚物；縮聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的分子組成比單體分子少若干原子，即縮聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的分子組成比單體分子少若干原子，即在聚合反應(yīng)過程中伴隨有水等小分子副產(chǎn)物生成，其聚合產(chǎn)物在聚合反應(yīng)過程中伴隨有水等小分子副產(chǎn)物生成，其聚合產(chǎn)物稱稱縮聚物縮聚物。開環(huán)聚合開環(huán)聚合異構(gòu)化聚合異構(gòu)化聚合聚加成聚加成1. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別51根據(jù)根據(jù)反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理和和動力學(xué)動力學(xué)性質(zhì)的不同，分為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)性質(zhì)的不同，分為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)( (Chain-Growth polymerization) )和逐步聚合反應(yīng)和逐步聚合反應(yīng)( (Step-Growth Polymerization) )。連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng)是指在聚合反應(yīng)過程中，聚合物鏈?zhǔn)鞘侵冈诰酆戏磻?yīng)過程中，聚合物鏈?zhǔn)莾H由單體和僅由單體和聚合物鏈上的反應(yīng)活性中心之間聚合物鏈上的反應(yīng)活性中心之間的反應(yīng)生成，并且在新的聚合的反應(yīng)生成，并且在新的聚合物鏈上再生反應(yīng)活性點(diǎn)。物鏈上再生反應(yīng)活性點(diǎn)。逐步聚合反應(yīng)逐步聚合反應(yīng)是指在反應(yīng)過程中，單體首先形成二聚體、逐步是指在反應(yīng)過程中，單體首先形成二聚體、逐步形成三聚體、四聚體、五聚體等等，最后形成了高分子量的大形成三聚體、四聚體、五聚體等等，最后形成了高分子量的大分子。分為逐步縮合反應(yīng)和逐步加成聚合反應(yīng)。分子。分為逐步縮合反應(yīng)和逐步加成聚合反應(yīng)。1. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別52逐步縮合反應(yīng)，逐步縮合反應(yīng)，反應(yīng)中有小分反應(yīng)中有小分子物質(zhì)生成子物質(zhì)生成CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHCOOHCOnCHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHHHOCOOHCO+n1. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別53逐步加成聚合反應(yīng)逐步加成聚合反應(yīng)HOOHN+OOHNNHCON C OOOnbutane-1,4-diol1,6-diisocyanatohexane1. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別1,6-二異氰酸根合己烷 54縮和聚合歷程H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NHCO(CH2)4COOHH2N(CH2)6NHCO(CH2)4COOH + HOOC(CH2)4COOHHOOC(CH2)4CONH(CH2)6NHCO(CH2)4COOHH2N(CH2)6NHCO(CH2)4COOH+ H2N(CH2)6NH2H2N(CH2)6NHCO(CH2)4CONH(CH2)6NH2-H2O-H2O-H2OHN(CH2)6NHCO(CH2)4COn1. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別55CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClC CHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng)烯烴烯烴、二、二烯烴烯烴、炔烴類含不飽和炔烴類含不飽和碳碳雙鍵或叁鍵碳碳雙鍵或叁鍵的物質(zhì)發(fā)生連鎖的物質(zhì)發(fā)生連鎖聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)1. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別56連鎖聚合歷程*RMMRRI鏈引發(fā)：鏈增長：*322RMMRMRMMRM*11nniiRMMRMRMMRM*整個過程瞬間完成鏈終止：*nRM 死聚合物1. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別571. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別581. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別59轉(zhuǎn)化率/%分子量轉(zhuǎn)化率/%分子量 自由基連鎖聚合自由基連鎖聚合 逐步聚合逐步聚合不同機(jī)理的聚合反應(yīng)中分子量與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系不同機(jī)理的聚合反應(yīng)中分子量與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系1. 4 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別60所有單體必須至少是雙功能化的所有單體必須至少是雙功能化的（1）含兩個（或以上）末）含兩個（或以上）末端功能基的單體端功能基的單體，如：，如： 羥基酸：羥基酸：HO-Z-COOH 氨基酸：氨基酸：H2N-Z-COOH 二元二元 胺：胺：H2N-Z-NH2 二元羧酸：二元羧酸：HOOC-Z-COOH 二元醇：二元醇：HO-Z-OH等等 通過單體功能基之間的反應(yīng)進(jìn)行，為逐步聚合反應(yīng)通過單體功能基之間的反應(yīng)進(jìn)行，為逐步聚合反應(yīng)1. 5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 單單 體體61（2）含多重鍵的單體，）含多重鍵的單體，如：如： C=C雙鍵：乙烯、丙烯、苯乙烯等雙鍵：乙烯、丙烯、苯乙烯等 CC三鍵：乙炔及取代乙炔三鍵：乙炔及取代乙炔 C=O雙鍵：甲醛等雙鍵：甲醛等 多通過單體中重鍵加成反應(yīng)進(jìn)行，為鏈多通過單體中重鍵加成反應(yīng)進(jìn)行，為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)式聚合反應(yīng)1. 5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 單單 體體62（3）雜環(huán)單體，）雜環(huán)單體，如：如： OOCNHOOCO開環(huán)聚合，依條件不同可為逐步或?yàn)殒準(zhǔn)介_環(huán)聚合，依條件不同可為逐步或?yàn)殒準(zhǔn)骄酆戏磻?yīng)聚合反應(yīng)1. 5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 單單 體體63聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)特點(diǎn)：多重性多重性和和復(fù)雜性復(fù)雜性高 分 子 聚 集 態(tài) 結(jié) 構(gòu)高 分 子 鏈 結(jié) 構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)（共混物結(jié)構(gòu)）液晶態(tài)結(jié)構(gòu)取向態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)結(jié)構(gòu)近 程 結(jié) 構(gòu)（ 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) ）遠(yuǎn) 程 結(jié) 構(gòu)結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)單元的連接順序結(jié)構(gòu)單元的立方體構(gòu)型支化與交聯(lián)高分子鏈的大?。ǚ肿恿浚└叻肿渔湹男螒B(tài)（構(gòu)象）復(fù) 合 材 料 等（ 高 次 結(jié) 構(gòu) ）聚 合 物 結(jié) 構(gòu)一 級 結(jié) 構(gòu)二 級 結(jié) 構(gòu)三 級 結(jié) 構(gòu)1. 6 高高 分分 子子 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)64I. I. 結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)排列結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)排列首首- -尾連接尾連接首首- -首連接首連接尾尾- -尾連接尾連接如單體如單體CH2=CHX聚合時，所得結(jié)構(gòu)單元如下：聚合時，所得結(jié)構(gòu)單元如下：CH2CH CH2XCHXCH2CH CHXCH2XCH CH2CH2CHXXCH2CHX首首尾尾結(jié)構(gòu)單元連接方式可有如下三種：結(jié)構(gòu)單元連接方式可有如下三種：1. 6.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)序列異構(gòu)序列異構(gòu)65若高分子中含有手性若高分子中含有手性C原子原子,則其立體構(gòu)型可有則其立體構(gòu)型可有D型和型和L型，型，據(jù)其連接方式可分為如下三種：（以聚丙烯為例）據(jù)其連接方式可分為如下三種：（以聚丙烯為例）（1） 全同立構(gòu)高分子全同立構(gòu)高分子（isotactic polymer)：主鏈上的：主鏈上的C*的立體構(gòu)型全部為的立體構(gòu)型全部為D型或型或L 型型, 即即DDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLL；II. II. 高分子的立體異構(gòu)高分子的立體異構(gòu)CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)1. 6.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)66（2） 間同立構(gòu)高分子間同立構(gòu)高分子（syndiotactic polymer)：主鏈上的：主鏈上的C*的的立體構(gòu)型各不相同立體構(gòu)型各不相同, 即即D型與型與L型相間連接，型相間連接，LDLDLDLDLDLDLD；立構(gòu)規(guī)整性高分子立構(gòu)規(guī)整性高分子（tactic polymer): C*的立體構(gòu)型有的立體構(gòu)型有規(guī)則連接，簡稱規(guī)則連接，簡稱等規(guī)高分子等規(guī)高分子。CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3CH2CHCH31. 6.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)67（3） 無規(guī)立構(gòu)高分子無規(guī)立構(gòu)高分子（atactic polymer)：主鏈上的：主鏈上的C*的立體構(gòu)型紊亂無規(guī)則連接。的立體構(gòu)型紊亂無規(guī)則連接。CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3CH2CHCH31.6.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)68III. III. 高分子的高分子的幾何異構(gòu)幾何異構(gòu)共軛雙烯單體聚合時可形成結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)單元，如最簡單共軛雙烯單體聚合時可形成結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)單元，如最簡單的共軛雙烯丁二烯可形成三種不同的結(jié)構(gòu)單元：的共軛雙烯丁二烯可形成三種不同的結(jié)構(gòu)單元：1,2-1,2-加成結(jié)構(gòu)加成結(jié)構(gòu) 反式反式1,4-1,4-加成結(jié)構(gòu)加成結(jié)構(gòu) 順式順式1,4-1,4-加成結(jié)構(gòu)加成結(jié)構(gòu)丁二烯：丁二烯：CHCH2 2=CHCH=CH=CHCH=CH2 2CH2CHCHCH2CH2CHCCH2HCH2CHCCH2H構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)1.6.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)69 3,4- 3,4-加成加成 1,2-1,2-加成加成 反式反式1,4-1,4-加成加成 順式順式1,4-1,4-加成加成CH2CHCCH2CH2CHCCH2CH3CH2CHCCH2CH3CH3CH2CCHCH2CH3而異戊二烯則可形成四種不同的結(jié)構(gòu)單元：而異戊二烯則可形成四種不同的結(jié)構(gòu)單元：H2C CH CCH3CH2異戊二烯異戊二烯:1.6.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)70線形高分子線形高分子linear環(huán)狀高分子環(huán)狀高分子cyclic支化高分子支化高分子hyperbranched梳形高分子梳形高分子comb梯形高分子梯形高分子ladder網(wǎng)狀高分子網(wǎng)狀高分子 crosslinking, network星形高分子星形高分子star-shaped樹形高分子樹形高分子dendrimer1.6.2 高高 分分 子子 的的 鏈鏈 形形 態(tài)態(tài)711.6.2 高高 分分 子子 的的 鏈鏈 形形 態(tài)態(tài)721.6.2 高高 分分 子子 的的 鏈鏈 形形 態(tài)態(tài)73 1.6.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài) 74TgTm 溫溫 度度 比體積比體積 玻玻 璃璃 態(tài)態(tài) 高高 彈彈 態(tài)態(tài)粘粘 流流 態(tài)態(tài)半結(jié)晶半結(jié)晶固體固體玻璃化轉(zhuǎn)變溫度玻璃化轉(zhuǎn)變溫度熔點(diǎn)熔點(diǎn)1. 6.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)75TgTf 溫溫 度度 形形 變變 玻玻 璃璃 態(tài)態(tài) 高高 彈彈 態(tài)態(tài) 粘粘 流流 態(tài)態(tài)聚合物形變聚合物形變-溫度曲線溫度曲線粘流溫度粘流溫度無定型塑料無定型塑料- Tg 應(yīng)比室溫高應(yīng)比室溫高50-75結(jié)晶塑料結(jié)晶塑料- Tg 可低于室溫，但可低于室溫，但Tm高于室溫高于室溫50-75橡膠橡膠- Tg 應(yīng)比室溫低應(yīng)比室溫低75以上以上纖維纖維- Tm高于室溫高于室溫150 以上以上1. 6.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)767778791. 7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布801. 7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布81ACBA A B尼龍尼龍 40 15040 150纖維素纖維素 60 25060 250乙烯基乙烯基 100100 400400聚合物聚合物1. 7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布821. 7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布831. 7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布84聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子組成，這些同系物高分等的同系物高分子組成，這些同系物高分子之間的分子量差為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元分子量子之間的分子量差為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元分子量的倍數(shù)，這種同種聚合物分子長短不一的的倍數(shù)，這種同種聚合物分子長短不一的特征稱為特征稱為聚合物分子量的多分散性。聚合物分子量的多分散性。1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布85 平均值，平均值，叫叫平均分子量平均分子量或或平均聚合度平均聚合度。B平均分子量的統(tǒng)計(jì)可有多種標(biāo)準(zhǔn)，其中最常見的平均分子量的統(tǒng)計(jì)可有多種標(biāo)準(zhǔn)，其中最常見的是是重均分子量重均分子量和和數(shù)均分子量數(shù)均分子量1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布86()iiiniiiiiinMmmMxMnnm M1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布872iiiiwiiiiimMnMMwMmnM1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布88 一般， 值在0.50.9之間Mark-Houwink方程K, 方程K, 是與聚合物、溶劑有關(guān)的常數(shù)是與聚合物、溶劑有關(guān)的常數(shù)111iiiiiiimMnMMmnM KM1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布89 40000510105101054NiNiMiMn850001051010)10(5)10(105425242NiMiNiMiMw1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布90140.6 150.6 10.64510 (10 )5 (10 )8000010 105 10M 1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布911.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布92 1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布931.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布94教學(xué)目的及要求：教學(xué)目的及要求： 1.掌握：高分子化合物的基本概念、分類和命名、分子量及分布概念；2.理解：線型、支鏈和體型大分子以及高分子的微觀結(jié)構(gòu)；3.了解：聚合物的物理狀態(tài)和各狀態(tài)主要性能，高分子材料及其機(jī)械強(qiáng)度。