1、高分子化学Polymer Chemistry1PPT课件课程介绍课程介绍 总学时：总学时：32 学分：学分：2 周学时：周学时：4 课程性质课程性质 : 化学专业选修课化学专业选修课 预修课程预修课程 : 无机化学、有机化学、物理化学无机化学、有机化学、物理化学 教材：教材：高分子化学高分子化学，潘祖仁主编，化学工，潘祖仁主编，化学工业出版社，第五版，业出版社，第五版，2011 。 参考书籍：参考书籍：（1）高分子化学高分子化学，复旦大学高分子科学系编著，复旦大学出版社，复旦大学高分子科学系编著，复旦大学出版社（2）高分子化学高分子化学，潘才元主编，中国科学技术大学出版社，潘才元主编，中国科学
2、技术大学出版社（3）高分子科学简明教程高分子科学简明教程，夏炎主编，夏炎主编， 科学出版社科学出版社2PPT课件章节教学内容教学时数第一章 绪论绪论高分子的基本概念；聚合物的分类与命名；聚合反应；分子量与分子量分布； 聚合物结构；2学时第二章 逐步聚合反应逐步聚合反应逐步聚合反应的分类；缩聚反应；线型缩聚物聚合度的影响因素和控制方法；体型缩聚；连锁和逐步聚合反应的区别；6学时第三章 自由基聚合自由基聚合连锁聚合单体；自由基聚合机理；链引发反应；聚合速率；分子量和链转移反应；阻聚和缓聚；分子量及其分子量分布；聚合热力学；8学时第四章 自由基共聚自由基共聚共聚物类型；共聚物微结构与序列分布；共聚物
3、组成方程的偏离多元共聚；竞聚率的测定和影响因素；单体与自由基的活性；Q-e 方程；共聚合速率；6学时第五章 聚合方法聚合方法本体聚合；溶液聚合；悬浮聚合；乳液聚合；2学时第六章 离子聚合离子聚合阳离子聚合；阴离子聚合；自由基与离子聚合的比较；离子共聚；开环聚合；4学时第七章 配位聚合配位聚合配位聚合；聚合物的立构规整性；Ziegler Natta 引发剂； - 烯烃的配位聚合；2学时第八章 聚合物的化学反应聚合物的化学反应聚合物的相似转变；功能高分子；聚合度变大的化学反应；降解与老化；2学时教学内容课时安排教学内容课时安排3PPT课件教学目的及要求： 1. 1. 掌握：掌握：高分子化合物的基本
4、概念、分类和命高分子化合物的基本概念、分类和命 名、分子量及分布概念；名、分子量及分布概念； 2.2. 理解：理解：线型、支链和体型大分子以及高分子线型、支链和体型大分子以及高分子 的微观结构；的微观结构； 3.3. 了解：了解：聚合物的物理状态和主要性能，高分聚合物的物理状态和主要性能，高分 子材料和机械强度以及高分子化学简子材料和机械强度以及高分子化学简史史Chapter 1绪论 Prolegomenon4PPT课件2 化工产品十分广泛，迄今已达到 7 7 万种之多，主要包括：无机酸、碱、盐和化肥为代表的无机化工； 烷烃、烯烃、芳烃、醇、醛、酸、酯、酮、胺等为代表的基本有机化工； 合成树脂
5、及塑料、合成橡胶、合成纤维为代表的高分子化工； 医药、农药、染料、涂料、日用化学品为代表的精细化工。 还有一些逐步形成了独立的工业部门，如炼油、冶金、医药、造纸、建材、酿造、环保等。 化学工业已经而且会在较长时期内成为我国国民经济的重要支柱产业。 高分子材料的创生虽只有100100多年，但其发展速度远远快于金属和无机材料。究其原因，是合成高分子的结构具有几乎无穷变化的可能性，赋予材料性能的潜力远胜于其它物质。5PPT课件高分子高分子 ？熟悉熟悉而陌生而陌生Macromolecule（大分子）：包括天然大分子、合成大分子天然大分子：蛋白质DNA、RNA纤维素淀粉天然橡胶 人类社会毫无休止地使用着
6、各种高分子人类社会毫无休止地使用着各种高分子 : 各行各业、高新科技到手工业合成大分子：在适当条件下人工合成的大分子，称：MacromolecularCompound（大分子化合物）HighPolymer（高聚物）Polymer（聚合物） 高分子无处不在高分子无处不在生物体永不停息地生物体永不停息地合成着各种高分子合成着各种高分子人类生活依赖着各种高分子人类生活依赖着各种高分子衣衣（棉、丝绸和合成纤维）、）、食食（淀粉和蛋白质）、）、 住住（涂料和塑钢门窗）、）、 行行（鞋、车、机、船）（鞋、车、机、船）6PPT课件人类所使用的天然高分子人类所使用的天然高分子剑麻（苎麻、亚麻）纤维类高分子作为
7、织物使用蚕丝（蜘蛛丝）纤维类高分子作为织物使用橡胶树胶乳）橡胶类高分子作为轮胎使用甲壳（多糖）塑料、橡胶？生物医用材料人类生命活动所依赖的高分子人类生命活动所依赖的高分子食物：淀粉类、蛋白类食物：淀粉类、蛋白类机体的主要组成物质：机体的主要组成物质：蛋白质，构成肌肉、骨骼、内脏、脑、血液等组织和器官维持机体的生理活动：维持机体的生理活动：蛋白质（如酶、激素和抗体）生命的延续和进化：生命的延续和进化：DNA和RNA血血红红蛋蛋白白7PPT课件人类生活中所使用的高分子材料人类生活中所使用的高分子材料塑钢门窗（PVC+钛白粉）聚氨酯鞋底皮革鞋面中国第一架自主知识产权支线客机ARJ21效果图8PPT课
8、件高科技中的高分子材料高科技中的高分子材料B2（隐形涂料）柔性显示器（高分子基质）9PPT课件高分子高分子 熟悉而熟悉而陌生陌生陌生还不了解；新种类、新问题、新现象为什么蛋白质和DNA的合成是如此之精确和准确精确和准确？ 如何实现高分子合成的可控性？ 如何探求新的合成方法、寻找新原料？生物合成法生物合成法 如何赋予高分子材料特殊功能？ 结构和性能关系。需要新的学科需要新的学科高分子科学高分子科学10PPT课件高分子科学高分子科学高分子化学高分子化学研究高分子化合物的研究高分子化合物的合成合成和和反应反应间的关系间的关系研究高分子的研究高分子的结构结构与与性能性能间间的关系的关系高分子物理高分子
9、物理高分子加工高分子加工研究高分子的研究高分子的性能性能与与应用应用间间的关系的关系 高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它是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学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。11PPT课件高分子化学在化学学科中的地位高分子化学在化学学科中的地位无机化学有机化学分析化学物理化学高分子化学化学：高分子材料在材料科学中的地位高分子材料在材料科学中的地位高分子材料无机非金属材料金属材料复合材料材料：12PPT课件5
10、高分子化学聚合物化学（PolymerChemistry）研究聚合物合成与化学反应的一门科学。涉及到两大类反应：小分子大分子聚合物的化学反应（PolymerReaction）反应的影响因素反应的实施方法反应的机理反应的动力学大分子新的大分子小分子聚合物的合成反应（聚合反应，Polymerization）单体转变成高分子过程中的故事单体转变成高分子过程中的故事高分子的化学性质高分子的化学性质13PPT课件6什么是高分子？由原子或原子团（结构单元）以共价键形式连结而成的大分子量同系混合物结构单元共价键连结大分子量（通常104）同系混合物（具有分子量的多分散性）注：“分子量”一词国内有关标准规定称“相
11、对分子质量”。但对于高分子，国际上绝大多数专业书刊都称MolecularWeight，且考虑到以后还将引入“平均分子量”、“分子量分布”等高分子专有的概念，故我们仍坚持称“分子量”。14PPT课件高分子化学的使命高分子化学的使命 开发新材料（功能性）开发新材料（功能性） 纳米材料：纳米塑料、纳米布；吸波材料：B-2和F-117 环保材料：全淀粉塑料； 信息材料：存储，传输，显示； 合成方法的探索合成方法的探索 低级结构和高级结构的直接控制 生物体高分子合成的专一性 扩展原料来源扩展原料来源 充分利用植物合成的高分子； 酶催化和微生物合成高分子； 高分子的环境同化高分子的环境同化 高分子的循环使
12、用和再生使用； 高分子的可降解；15PPT课件1.1 高分子科学发展简史高分子科学发展简史16PPT课件1、十九世纪之前：天然高分子的加工利用、十九世纪之前：天然高分子的加工利用2、十九世纪中叶：天然高分子的化学改性、十九世纪中叶：天然高分子的化学改性高分子工业：高分子工业：公元前，蛋白质、淀粉、棉、毛、丝、麻、造纸、公元前，蛋白质、淀粉、棉、毛、丝、麻、造纸、 油漆、虫胶等油漆、虫胶等;高分子科学：高分子科学： 1833年，年，Berzelius 提出提出 “Polymer”一词，指以共价键、非共价键联结的聚集一词，指以共价键、非共价键联结的聚集体体;高分子工业：高分子工业：- 1838 C
13、.N.Goodyear 天然橡胶硫化天然橡胶硫化- 1845 C.F.Schobein 硝化纤维（二战时的炸药原料）硝化纤维（二战时的炸药原料）- 1868 J.W.Hyatt 硝化纤维塑料硝化纤维塑料- 1889 建成最早的人造丝工厂建成最早的人造丝工厂- 1900 英国建成年产英国建成年产1000t粘胶纤维工厂粘胶纤维工厂;高分子科学：高分子科学： - 1870 提出纤维素、淀粉、蛋白质是大的分子提出纤维素、淀粉、蛋白质是大的分子 - 1892 W.A.Tilden 确定天然橡胶干馏产物异戊二烯结构式确定天然橡胶干馏产物异戊二烯结构式;17PPT课件3、二十世纪初期：高分子工业和科学的创立
14、时期、二十世纪初期：高分子工业和科学的创立时期高分子工业：高分子工业：- 1907 L.Backeland 酚醛树脂酚醛树脂- 1911 丁钠橡胶丁钠橡胶- 1914 醋酸纤维和塑料醋酸纤维和塑料- 1925 醋酸乙烯工业化醋酸乙烯工业化- 1928 聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯高分子科学：高分子科学：- 1902 提出蛋白质是由氨基酸残基组成的多肽结构提出蛋白质是由氨基酸残基组成的多肽结构- 1907 W.Ostwold 提出分子胶体概念提出分子胶体概念- 1920 H.Staudinger 提出提出“共价键联结的大分子共价键联结的大分子” 之现代高分子概念之现代高分
15、子概念4、二十世纪、二十世纪50年代：现代高分子工业确立、高分子合成化学大发展时期年代：现代高分子工业确立、高分子合成化学大发展时期高分子工业：高分子工业：塑料：塑料：PVC(1931)、PS(1934)、LDPE(1939)、ABS (1948) 橡胶：氯丁胶橡胶：氯丁胶(1931)、丁基胶、丁基胶(1940)、丁苯胶、丁苯胶(1940)纤维：纤维：PVC(1931)、尼龙、尼龙-66(1938)、PET(1941)、维纶（、维纶（1948）高分子科学：高分子科学：- 1932 H.Staudinger 高分子有机化合物高分子有机化合物出版出版 - 192940 W.H.Carothers.
16、 P.J.Floury 缩聚反应理论缩聚反应理论- 193238 W.Kuhn, K.H.Mayer 橡胶弹性理论橡胶弹性理论 193548 H.Mark, F.R.Mayo, et al 链式聚合反应和共聚合理论链式聚合反应和共聚合理论- 194249 P.J.Flory, M.L.Huggins, et al 高分子溶液理论高分子溶液理论- 40年代年代 Harkin-Smith-Ewart 乳液聚合理论乳液聚合理论18PPT课件5、二十世纪、二十世纪60年代：高分子物理大发展时期年代：高分子物理大发展时期高分子工业：高分子工业： HDPE （195355）、）、PP（195557）、）、
17、BR（1959）、）、PC（1957）- 石油化工产品的石油化工产品的80%用于高分子工业用于高分子工业- 塑料以两倍于钢铁的速率增长（塑料以两倍于钢铁的速率增长（1215% / 年）年）高分子科学：高分子科学：- 195356 Ziegler-Natta 催化剂和配位阴离子聚合催化剂和配位阴离子聚合- 50年代年代 Szwarc 阴离子活性聚合阴离子活性聚合 Kennedy 阳离子聚合阳离子聚合- 1957 A.Keller 获得聚乙烯单晶获得聚乙烯单晶高分子工业：高分子工业：通用塑料：通用塑料：PE、PP、PVC、PS (80%)、PF、UF、PU、UP（20%）- 工程塑料：工程塑料：A
18、BS、PA、PC、PPO、POM、PBT、合成橡胶：丁苯胶、顺丁胶、乙丙胶、异戊胶、丁基胶、丁腈胶合成橡胶：丁苯胶、顺丁胶、乙丙胶、异戊胶、丁基胶、丁腈胶- 合成纤维：合成纤维：PET、PAN、PP、PVA、nylon6、二十世纪、二十世纪70年代：高分子工程科学大发展时期年代：高分子工程科学大发展时期高分子科学：高分子科学：- 各种热谱、力谱、电镜、各种热谱、力谱、电镜、IR手段的应用：手段的应用：1960 高分辨率高分辨率NMR、 1964 GPC的使用的使用 - 结晶高分子、高分子粘弹性、流变学理论研究的深入结晶高分子、高分子粘弹性、流变学理论研究的深入19PPT课件7、二十世纪末期：高
19、分子科学的扩展与深化、二十世纪末期：高分子科学的扩展与深化高分子工业：高分子工业：- 生产的高效化、自动化、大型化：生产的高效化、自动化、大型化： 塑料塑料6000万万t、橡胶、橡胶700万万t、化纤、化纤6000万万t、- 高分子合金，如高分子合金，如HIPS- 高分子复合材料，如碳纤维增强复合材料高分子复合材料，如碳纤维增强复合材料高分子科学：高分子科学：- 197178 白川英树等白川英树等 导电高分子导电高分子- 1973 Kevlar 纤维纤维8、二十世纪末期：高分子科学的扩展与深化、二十世纪末期：高分子科学的扩展与深化高分子工业：高分子工业： 80年代初，三大合成材料产量超过年代初
20、，三大合成材料产量超过10亿亿t，其中塑料，其中塑料8500万万t，以体积计超过钢，以体积计超过钢铁产量铁产量- 精细高分子、功能高分子、生物医学高分子精细高分子、功能高分子、生物医学高分子高分子科学：高分子科学：- 提出分子设计概念提出分子设计概念- 1983 O.W.Webster 基团转移聚合基团转移聚合- 1994 王锦山王锦山 原子（基团）转移自由基聚合原子（基团）转移自由基聚合20PPT课件德国人，德国人，1903年在年在Halla大学完成博士论大学完成博士论文。文。毕业后在多所大学毕业后在多所大学任教。任教。早期研究有机化学，早期研究有机化学，后转向对天然有机物后转向对天然有机物
21、的结构研究。的结构研究。1920年，在年，在德国化学会志德国化学会志上发表划时代的文章上发表划时代的文章论聚合论聚合,首次提出高分子的概念。首次提出高分子的概念。1932年，发表专著年，发表专著高分子有机化合物高分子有机化合物，标志着高分子化学，标志着高分子化学的诞生。的诞生。H.Staudinger（18811965）19531953年因年因“链状大分子物质的发现链状大分子物质的发现”获获诺贝尔化学诺贝尔化学奖奖21PPT课件19631963年，年， K.Ziegler和和G.Natta因因“在高分子合成在高分子合成和工艺领域中的重大发现和工艺领域中的重大发现”共同获共同获诺贝尔化学诺贝尔化
22、学奖奖意大利人，主要从事有机合成和高分子研究。意大利人，主要从事有机合成和高分子研究。1954年，年，用用TiCl3和和Al(C2H5)3组成的组成的催化体系得到聚丙烯催化体系得到聚丙烯，并对，并对PP的结构的结构进行研究发现为进行研究发现为“全同立构全同立构”G.Natta（19031979）K.Ziegler（18981973）德国人，德国人，主要从事金属有机化合物研究。主要从事金属有机化合物研究。1955年，进一步的研究发现用年，进一步的研究发现用TiCl4/Al(C2H5)3组成的催化体系，组成的催化体系，能使乙烯能使乙烯在室温低压下迅速聚合在室温低压下迅速聚合成为成为HDPE，Zie
23、gler催催化剂由此化剂由此诞生。诞生。22PPT课件美国人，美国人，1934年获博士学位年获博士学位后，作为物理化学家进入杜邦后，作为物理化学家进入杜邦公司，在公司，在Carothers手下工作。手下工作。Carothers鼓励他从事将数学方鼓励他从事将数学方法用于高分子领域的研究。法用于高分子领域的研究。按照这一思路，按照这一思路，Flory的研的研究在许多重要的理论方面多有究在许多重要的理论方面多有建树：高分子分子量分布、等建树：高分子分子量分布、等活性反应原理、高分子溶液的活性反应原理、高分子溶液的热力学研究等。热力学研究等。P.J.Flory(19101985)19741974年因在
24、长链分子物理化学性质方面的研究年因在长链分子物理化学性质方面的研究获获诺贝尔化学诺贝尔化学奖奖23PPT课件Paul Berg； Walter Gilbert； Frederick Sanger 1980年年Noble 化学奖得主化学奖得主for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-DNA “for their contributions concerning the determination of base sequences（
25、共聚物的序列结构）（共聚物的序列结构） in nucleic acids 24PPT课件Robert Bruce Merrifield 1984年年Noble 化学奖得主化学奖得主“for his development of methodology for chemical synthesis on a solid matrix (固相合成以高分子作为载体)25PPT课件Alan.G.MacDiarmid(1927)Alan.J.Heeger(1936)白川英树白川英树（1936）美国人，现任宾美国人，现任宾夕法尼亚大学化学夕法尼亚大学化学教授教授美国人，现任加美国人，现任加利福尼亚大学巴巴
26、利福尼亚大学巴巴拉分校聚合物和有拉分校聚合物和有机固体研究所所长机固体研究所所长日本人，现任筑日本人，现任筑波大学材料科学研波大学材料科学研究所化学教授究所化学教授20002000年因在导电聚合物领域的开创性工作共同年因在导电聚合物领域的开创性工作共同获获诺贝尔化学诺贝尔化学奖奖26PPT课件2002年年Noble 化学奖得主化学奖得主“for the development of methods for identification and structure analyses of biological macromolecules”；“for their development of s
27、oft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules” ；for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution John B. Fenn； Koichi Tanaka； Kurt Wthrich 27PPT课件20
28、06年年Noble 化学奖得主化学奖得主“for the development of the metathesis （开环易位聚合）（开环易位聚合） method in organic synthesisYvesChauvin；RobertH.Grubbs；RichardR.Schrock28PPT课件29PPT课件张丽娜张丽娜 武汉大学武汉大学 天然高分子化学天然高分子化学 201130PPT课件71.2高分子的基本概念高分子（macromolecules）由许多结构单元通过化学键连接而成的分子量巨大的化合物（M 104）。聚合物（polymer）由许多结构单元通过化学键连接而成的的化合物
29、。高聚物（high polymer）高分子量聚合物，等同“高分子”。低聚物（oligomer） 低分子量聚合物，分子量为数千。一个大分子往往是由许多相同的、简单的重复结构单元连接而成。也可以指由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大的化合物。31PPT课件 CH2CHCH2CHCH2CHClClCl聚氯乙烯缩写成例如：聚苯乙烯32PPT课件尼龙-66的单体己二酸：HOOC(CH2)4COOH己二胺：NH2(CH2)6NH21）单体（Monomer）：合成聚合物的低分子量原料小分子单体：如烯烃、二元酸和二元胺等。大分子单体（macromer）：如末端含碳碳双键的聚合物
30、。8苯乙烯氯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯(Polystyrene)33PPT课件2）重复结构单元 （RepeatingStructureUnit）：大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元，可简称重复单元，又可称链节（ChainElement）以单体结构为基础重复单元的特点：聚氯乙烯的重复单元尼龙-66的重复单元在聚合物链中重复出现34PPT课件Case1：聚合物由二种单体缩聚而生成。如：3）结构单元（StructureUnit）：单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。结构单元的元素组成可以与单体的元素组成相同，也可以不同。1035PPT课件11重复单元（链节） 结构单元本例特点：因两
31、种单体参与聚合，故两种结构单元构成了一个重复结构单元。4）单体单元（MonomerUnit）：单体分子通过聚合反应形成的元素组成与单体完全相同的结构单元。因聚合反应为官能团间的缩合反应，单体分子进入大分子后失去了一些元素，故结构单元不能称单体单元。36PPT课件以大分子链中的结构单元数目表示，记作以大分子链中的重复单元数目表示，记作5）聚合度（DegreeofPolymerization）：聚合物分子量大小的一个指标，在聚合物的分子结构式中以n表示，也称为链节数。有两种表示方法：12本例中 ，因两种结构单元构成了一个重复结构单元聚合物的分子量（MolecularWeight）：式中，式中，M
32、M0 0重复单元的重复单元的“分子量分子量”，M M1010、M M2020 分别为两种结构单元的分别为两种结构单元的“分子量分子量”，且且37PPT课件38PPT课件Case3：聚合物由一种单体聚合而生成，但重复单元的元素组成与单体的元素组成不同。如：重复单元（链节）结构单元 单体单元注意：式中，M0 是重复单元（或结构单元）的“分子量”，而不是单体的分子量15DP = X n = nM = DP M 0 = X n M039PPT课件Case4：聚合物由二种单体聚合而生成，但两种结构单元的元素组成分别与两种单体的元素组成相同。如：与之对应，由一种单体聚合而成的聚合物称均聚合物（Homopo
33、lymer）该聚合物（称共聚物，Copolymer）由丁二烯和苯乙烯二种单体共聚而成，存在着两种与各自单体元素组成完全相同的结构单元。1640PPT课件注意到，式中x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的，即 M1M2M1M1M2M1M2M2M2 这种由无规排列的结构单元组成的高分子，无法确定它的重复单元，仅结构单元单体单元M = X n1 M 10 + X n 2 M 201741PPT课件单体？单体？聚合物聚合物？Monomer Polymer主链主链侧链侧链侧基侧基端基？端基？Main Chain/Backbone 结构单元结构单元重复单元重复单元单体单元单体单元链节？链节？
34、H-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHnH2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH(2n-1) H2O+42PPT课件例例1：以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根以氯乙烯单体为原料，聚合得到的聚氯乙烯的分子量，根据其用途不同可在据其用途不同可在5万至万至15万之间，其结构单元的分子量万之间，其结构单元的分子量为为62.5，计算其聚合度。，计算其聚合度。ClCH2CHCH2 CHClnn解：解： = = 50000-150000/62.5=800-2400= 50000-150000/62.5=800-2400 通过计算可知，通过计算可知，聚氯乙烯的平
35、均聚合度应在聚氯乙烯的平均聚合度应在800-2400800-2400聚氯乙烯聚氯乙烯 分子约由分子约由800-2400800-2400个氯乙烯单元组成。个氯乙烯单元组成。X0MM43PPT课件例例2 2：以对苯二甲酸与乙二醇为原料，经缩聚制得聚对苯二甲酸以对苯二甲酸与乙二醇为原料，经缩聚制得聚对苯二甲酸 乙二醇酯，其分子量一般在乙二醇酯，其分子量一般在2 2万左右，计算万左右，计算 及及 。 DPnX解解：已知已知-O(CH-O(CH2 2) )2 2O-O-结构单元分子量为结构单元分子量为6060，-OC-C-OC-C6 6H H5 5-CO-CO- 结构单元分子量为结构单元分子量为1321
36、32。 由 = （M + M ）/2得： 2000 = （60+132）/2 则 =208 = /2=104nMnX0102nXnXDPnX44PPT课件18塑料（Plastics）橡胶（Rubber）称为“三大合成材料”，产量大，应用面广。纤维（Fiber）涂料（Coating,Paint）胶粘剂（Adhesive）功能高分子（Functionalpolymer) (生物医用高分子、光电功能高分子、分离功能高分子、）1.3高分子化合物的分类和命名A.分类（Classification）1）根据产品的性能和用途分45PPT课件塑料（塑料（plasticsplastics）：常温下有一定形状，强
37、度较大，受力后能够发生一定形变的聚常温下有一定形状，强度较大，受力后能够发生一定形变的聚合物。目前五大通用塑料为合物。目前五大通用塑料为聚乙烯聚乙烯（PE)PE)、聚丙烯聚丙烯（PP)PP)、聚氯聚氯乙烯乙烯（PVC)PVC)、聚苯乙烯聚苯乙烯（PS)PS)、ABSABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯（丙烯腈丁二烯苯乙烯的三元共聚物）的三元共聚物）橡胶（橡胶（rubberrubber）：在室温下具有高弹性，即使受到很小外力，形变可高达在室温下具有高弹性，即使受到很小外力，形变可高达1010倍以倍以上，去除外力后又恢复原状。如上，去除外力后又恢复原状。如天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、丁
38、苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶乙丙橡胶、异戊橡胶等。等。纤维（纤维（fiberfiber）：在室温下轴向（沿主链方向）强度很大，受：在室温下轴向（沿主链方向）强度很大，受力后形变很小，在较广的温度范围内（力后形变很小，在较广的温度范围内（-50-50150150）机械性能）机械性能变化不大。如变化不大。如涤纶、涤纶、 锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶等。等。 塑料、橡胶和纤维称为三大合成材料！塑料、橡胶和纤维称为三大合成材料！按高分子的可塑性按高分子的可塑性热塑性（thermo-plastic）高分子：可重复热塑成型。为线形、支化高分子。热固性（thermo-setting
39、）高分子：只可一次热塑成型。为化学交联高分子。热塑性弹性体（thermoplastic elastomer）：可重复热塑成型。为物理交联的线形、支化高分子。46PPT课件192）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、双烯类聚合物属于这一类，如：PE，PP，PS，PVC等。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、聚醚等。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：硅橡胶等。无机高分子主链和侧链均无碳原子，如：硅酸盐等。NHCHHCHHCHHCHHC
40、HHCOSiCH3CH3OSiCH3CH3SiCH3CH3OCHHCHHCHHCHHCHHCHH47PPT课件20均聚物：“聚（Poly）”单体名，如：乙烯聚乙烯Polyethylene,PE甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯PolymethylMethacrylate,PMMAB.命名（Nomenclature）也有以假想单体为基础命名，如聚乙烯醇（PolyvinylAlcohol)乙烯醇为假想的单体，聚乙烯醇实际上是聚乙酸乙烯酯（PolyvinylAcetate）的水解产物。1）习惯命名法:以单体名称为基础命名48PPT课件21尿素+甲醛甘油+邻苯二甲酸酐脲醛树脂醇酸树脂共聚物：取单体简名，在
41、后面加“树脂（Resin）”或“橡胶（Rubber）”合成树脂：苯酚（Phenol）+甲醛（Formaldehyde)酚醛树脂（PFResin）环氧树脂（含环氧基的聚合物）49PPT课件22丁二烯（Butadiene）+苯乙烯（Styrene）丁二烯（Butadiene）+丙烯腈（Acrylonitrile）丁苯橡胶（SBR）丁腈橡胶乙丙橡胶（EPR）乙烯（Ethylene）+丙烯（Propylene）以高分子链的结构特征命名O-C-O-聚酯-NH-C-O-聚氨酯OO-C-NH-聚酰胺-O-聚醚合成橡胶：丁基橡胶（异丁烯和二烯烃）氯丁橡胶（2-氯-丁二烯）50PPT课件商品名（合成纤维最普遍，
42、我国以“纶”作为后缀）如涤纶丙纶锦纶聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）纤维聚丙烯纤维聚酰胺纤维，常称尼龙（Nylon）尼龙的品种很多，常以数字作后缀，以示区别。其中第一个数字表示二元胺的碳原子数，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。2351PPT课件24尼龙-66己二胺（Hexanediamine）和己二酸（AdipicAcid）合成的产物，学名聚己二酰己二胺。尼龙-610己二胺（Hexanediamine）和癸二酸（SebacicAcid）合成的产物，学名聚癸二酰己二胺。尼龙-6己内酰胺（Caprolactam）或-氨基已酸的产物，学名：聚己内酰胺。52PPT
43、课件25英文缩写ABS：丙烯腈（Acrylonitrile）-丁二烯（Butadiene）-苯乙烯（Styrene）共聚物SBR：丁苯橡胶（Styrene-ButadieneRubber）EVA：乙烯（Ethylene）-乙酸乙烯酯（VinylAcetate）的共聚物53PPT课件名称俗名英文名称俗名英文聚乙烯PEPolyethylene聚碳酸酯PCPolycarbonate聚丙烯PPPolypropylene聚丙烯酰胺PAMPolyacrylamide聚异丁烯PIBPolyisobutylene聚丙烯酸甲酯PMAPolymethylacrylate聚苯乙烯PSPolystyrene聚甲基丙烯
44、酯甲酯PMMAPolymethylmethacrylate聚氯乙烯PVCPolyvinylChloride聚醋酸乙烯PVAcPolyvinylAcetate聚四氟乙烯PTFEPolytetra-fluoroethylene聚乙烯醇PVAPolyvinylAlcohol聚丙烯酸PAAPolyacrylicAcid聚丁二烯PBPolybutadiene聚酯PETPolyester聚丙烯腈PANPolyacrylnitrile26常用聚合物的俗名及英文54PPT课件272）结构系统命名法：由（InternationalUnionofPureandAppliedChemistry,IUPAC）提出杂环
45、杂原子或含有杂原子的非环次级单位碳环仅含有碳非环。 对于杂环：含氮环环中除含氮外，还有其它杂原子多环多个单环多个杂原子环多种杂原子环。 对于杂原子或含有杂原子非环次级单位的次序: OSSeTeNPAsSbBiSiGe,Sn,Pb,B,Hg，任何杂原子都比碳排在前面。对于碳环：多环单环。随不饱和度的增加，越排在前面；取代基的部分位于最低位置处, 所连接的侧基元素最少的先写。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。55PPT课件所连接的侧基元素最少的部分先写CH=CHCH2CH2聚（1-亚丁烯基）聚丁二烯例：先写有取代基的部分聚（1-氯代乙烯）聚氯乙烯28CH CH2n聚
46、聚(1苯基乙烯苯基乙烯)Poly(1-phenylethylene)56PPT课件以聚对苯二甲酸乙二醇酯为例以聚对苯二甲酸乙二醇酯为例聚（氧亚乙基氧羰基聚（氧亚乙基氧羰基1,4-亚苯基羰基）亚苯基羰基） 或者或者 聚（氧亚乙基氧聚（氧亚乙基氧1,4-苯二甲酰基）苯二甲酰基） Poly(oxy-ethylene-oxy-carbonyl-1,4-phenylene-carbonyl)COCOOCH2CH2OCOOCH2CH2OCOCOCOOCH2CH2OCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2OCO杂原子优先；杂原子优先；次级单元键接顺序不变次级单元键接顺序不变57PPT课件聚（聚（5-氯氯-
47、1，3-亚环己亚环己-1-烯基烯基-1，4-亚环己基亚环己基-亚甲基）亚甲基）聚（氧亚甲基）聚（氧亚甲基） ( O)n 聚（氧化聚（氧化-1，4-亚苯基）亚苯基） 聚聚1-（甲氧基羰基）亚乙基（甲氧基羰基）亚乙基聚聚（氧化（氧化（1氟代亚乙基）氟代亚乙基）Nn聚（聚（2，4-亚吡啶基亚吡啶基-1，4-亚苯基）亚苯基）ClnCH2(O-CH2)nCHCH2OCHCH2OCHCH2OCHCH20FFFFCH2CH()nCOOCH358PPT课件nPoly(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-isopropylidene-1,4-phenylene)29CH3NH(CH2)6N
48、HCO(CH2)4COCH3OCOOCnCH3nC CH2聚1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯Poly1-(methoxycarbonyl)-1-methylethyleneCOOCH3聚（亚胺基六甲叉亚胺基己二酰）Poly(iminohexamethyleneiminoadipoyl)聚（氧羰基氧-1,4-苯撑异丙叉-1,4-苯撑）59PPT课件按反应单体：均聚、共聚按反应类型：线形，开环，环化，转移，异构化按单体、聚合物的组成和结构变化分类按聚合机理或动力学分类301.4聚合反应（Polymerization）聚合反应单体聚合物60PPT课件311）按单体和聚合物的组成和结构变化分类A.加聚
49、反应（AdditionPolymerization）：烯类单体因加成而聚合起来的反应加聚反应的生成物称加聚物（AdditionPolymer）特点：聚合物的结构单元与单体组成相同，分子量是单体分子量的整数倍聚合过程无副产物生成61PPT课件32H NH(CH 2 )6 NH CO (CH 2 )4 CO n OH+ (2n-1)H 2 O特点：官能团之间反应，缩聚物有特征结构官能团；有低分子副产物；缩聚物和单体分子量不成整数倍。B.缩聚反应（Polycondensation）：单体经多次缩合而聚合起来的反应缩聚反应的主产物为缩聚物 （CondensationPolymer）。nH 2 N(CH
50、 2 )6 NH 2 +nHO O C(CH 2 )4 CO O H62PPT课件AdditionPolymerizationCondensationPolymerization烯类单体双键（DoubleBond）加成官能团（FunctionalGroup）之间的缩合形成以碳链为主的大分子，产物称加聚物大多形成杂链聚合物，产物称缩聚物分子量是单体分子量的整数倍分子量不再是单体的整数倍加聚物结构单元组成与其单体相同，电子结构有所改变有低分子产生，缩聚物的结构单元比单体少若干原子33加聚和缩聚反应的比较63PPT课件CH2CH2OOCH2CH2 n环氧乙烷聚环氧乙烷开环聚合（RingOpening
