第1章 高分子绪论PPT课件.ppt
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1、第一章第一章 绪绪 论论第第 一一 章章 绪绪 论论高高 分分 子子 化化 学学 及及 物物 理理刘艳丽刘艳丽 ( 15898581275)第一章第一章 绪绪 论论高分子高分子 日常生活用日常生活用聚合物及其复合材料聚合物及其复合材料高分子塑料高分子塑料制品制品第一章第一章 绪绪 论论高分子纤维制品高分子纤维制品第一章第一章 绪绪 论论聚合物及其复合材料聚合物及其复合材料高分子高分子 工业生产用工业生产用第一章第一章 绪绪 论论高分子橡胶制品高分子橡胶制品-橡胶坝橡胶坝第一章第一章 绪绪 论论第一章第一章 绪绪 论论第一章第一章 绪绪 论论 2003年年2月,美国月,美国“哥伦比亚哥伦比亚”号
2、航天飞机在号航天飞机在重返大气层时不幸解体,机上名宇航员全部丧生。重返大气层时不幸解体,机上名宇航员全部丧生。此后,美宇航局中断了所有航天飞机的飞行。此后,美宇航局中断了所有航天飞机的飞行。 第一章第一章 绪绪 论论事故原因:隔热材料事故原因:隔热材料 “哥伦比亚哥伦比亚”号发射升空后,从外部燃料号发射升空后,从外部燃料箱外脱落的一块泡沫材料击中飞机左翼的绝热箱外脱落的一块泡沫材料击中飞机左翼的绝热瓦形成裂孔,结果航天飞机重返大气层时,超瓦形成裂孔,结果航天飞机重返大气层时,超高温气体从裂孔处进入机体,导致飞机解体。高温气体从裂孔处进入机体,导致飞机解体。第一章第一章 绪绪 论论橡胶树什么是高
3、分子 ?怎样合成高分子 ?高分子有哪些特性?第一章第一章 绪绪 论论一、高分子的基本概念一、高分子的基本概念1 1 高分子化合物的定义高分子化合物的定义 由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物(子质量在一万以上的化合物(Macromolecule)。)。天然高分子化合物:在自然界无处不在,衣食住行用等;天然高分子化合物:在自然界无处不在,衣食住行用等;天然高分子的改性天然高分子的改性:木材造纸、橡胶硫化、纤维素硝化等;木材造纸、橡胶硫化、纤维素硝化等;合成高分子化合物:三大合成材料:塑料、橡胶、纤维等,合成高分子化合
4、物:三大合成材料:塑料、橡胶、纤维等,1.1 1.1 高分子的基本概念和聚合反应方程式高分子的基本概念和聚合反应方程式第一章第一章 绪绪 论论2 2 高分子化合物的基本特点高分子化合物的基本特点(1 1)分子量很大)分子量很大 由成千上万个原子主要以共价键结合起来的、由成千上万个原子主要以共价键结合起来的、分子量几万至几千万的化合物。分子量几万至几千万的化合物。(2 2)化学组成比较简单,分子结构有规律性)化学组成比较简单,分子结构有规律性 许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成。连接而成。第一章第一章 绪绪 论论(3 3)分子量的多分散性)分
5、子量的多分散性 聚合物是分子量不等的同系物的混合物,所说的聚合聚合物是分子量不等的同系物的混合物,所说的聚合物的分子量只是一个统计平均值。这种分子量的不均一性物的分子量只是一个统计平均值。这种分子量的不均一性称为称为分子量的多分散性分子量的多分散性(Polydispersesity) 即各种分子量均即各种分子量均占一定百分比。占一定百分比。(4 4)合成聚合物的分子形态是多种多样的)合成聚合物的分子形态是多种多样的(5 5)具有低分子化合物完全不同的物理性质)具有低分子化合物完全不同的物理性质第一章第一章 绪绪 论论二、大分子结构式与聚合反应方程式二、大分子结构式与聚合反应方程式 1 大分子结
6、构式的表示方式大分子结构式的表示方式 大分子虽然很大很长,但是由一种或两三种大分子虽然很大很长,但是由一种或两三种结构并不复杂的结构并不复杂的“基本单元基本单元”组成。组成。 聚氯乙烯聚氯乙烯 CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClCl第一章第一章 绪绪 论论高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 应应Polymerization单单 体体Monomer单单 体体Monomer 与单体的化学组成完全相同,只是化学结构不同的结构与单体的化学组成完全相同,只是化学结构不同的结构单元单元。单单 体体 单单 元元Monomeric Unit, mer常用术语第一章第一章 绪绪 论论
7、 由一种单体通过聚合反应而进入聚合由一种单体通过聚合反应而进入聚合物重复单元的那一部分称为结构单元。物重复单元的那一部分称为结构单元。CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClCl结结 构构 单单 元元Constitutional Unit第一章第一章 绪绪 论论重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。重重 复复 结结 构构 单单 元元Constitutional Repeating Unit, CRUCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCH2CHCH3()nCOCOOCH2CH2O第一章第一章 绪绪 论论每个聚合物每个聚合物分子所含单
8、体单元的数目。分子所含单体单元的数目。聚聚 合合 度度Degree of Polymerization 是衡量高分子大小的一个指标。是衡量高分子大小的一个指标。 有两种表示法:有两种表示法:o以大分子链中的结构单元数目表示,记作以大分子链中的结构单元数目表示,记作o以大分子链中的重复单元数目表示,记作以大分子链中的重复单元数目表示,记作nxDP第一章第一章 绪绪 论论CH2 CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnCH2 CHnnDPxn第一章第一章 绪绪 论论00nMDPMxM 第一章第一章 绪绪 论论H-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHnH2N(CH2)6NH2 +
9、HOOC(CH2)4COOH(2n-1) H2O+nDPxn22002MDPMxMn第一章第一章 绪绪 论论n H2N-R-NH2+n HOOC-R-COOH(2n-1) H2O+缩聚反应HOOCRCO-(HNRNH-OCRCO)n-1-HNRNH2末端基团重复结构单元重复结构单元数单体单元 HNRNH-OCRCO- -HNRNH-OCRCO- -HNRNH-OCRCO-(HNRNH-OCRCO)n-第一章第一章 绪绪 论论2 2 聚合反应方程式的书写规范聚合反应方程式的书写规范(1) (1) 正确书写单体;正确书写单体;(2) (2) 正确书写重复单元;正确书写重复单元;(3) (3) 正确
10、书写端基和小分子;正确书写端基和小分子;(4) (4) 配平方程式。:配平方程式。:第一章第一章 绪绪 论论1.2 聚合物的分类和命名聚合物的分类和命名性性 质质 和和 用用 途途塑塑 料料纤纤 维维橡橡 胶胶涂涂 料料胶粘剂胶粘剂功能高分子功能高分子以聚合物为基础,加入(或不加)各种助剂和填以聚合物为基础,加入(或不加)各种助剂和填料,经加工形成的塑性材料或刚性材料。料,经加工形成的塑性材料或刚性材料。具有可逆形变的高弹性材料。具有可逆形变的高弹性材料。纤细而柔软的丝状物,长度至少为直径的纤细而柔软的丝状物,长度至少为直径的100倍。倍。一、聚合物的分类第一章第一章 绪绪 论论线形高分子线形
11、高分子环状高分子环状高分子支化高分子支化高分子梳形高分子梳形高分子梯形高分子梯形高分子网状高分子网状高分子星形高分子星形高分子体型高分子体型高分子根据聚合物结构:线型、支化、交联线型、支化、交联高聚物第一章第一章 绪绪 论论碳链高分子碳链高分子杂链高分子杂链高分子元素有机高分子元素有机高分子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尼龙尼龙6聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷SiCH3CH3OSiCH3CH3SiCH3CH3O线链型高聚
12、物一般以有机化合物为基分为:第一章第一章 绪绪 论论二、聚合物的命名聚丁二烯聚丁二烯;酚醛树脂酚醛树脂;聚酯聚酯、聚酰胺聚酰胺;涤纶、尼龙涤纶、尼龙66、有机玻璃、有机玻璃 按单体按单体按结构按结构商品名商品名第一章第一章 绪绪 论论1 1、习惯命名法、习惯命名法天然高分子天然高分子一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名称。如纤维素(来源)、核酸相关的专用名称。如纤维素(来源)、核酸(来源与化学性能)、酶(化学作用)。(来源与化学性能)、酶(化学作用)。OOOOOOO第一章第一章 绪绪 论论(1)一种单体一种单体:“聚聚”+ + 单体名称单
13、体名称 如聚氯乙烯、聚乙烯、如聚氯乙烯、聚乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯等。聚甲基丙烯酸甲酯等。 合成高分子合成高分子第一章第一章 绪绪 论论(2)由由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物: 两单体名称或简称之间两单体名称或简称之间 +“-”+“+“-”+“共聚物共聚物”:如:如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯乙烯- -乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物”(3) “聚聚”+ +高分子主链结构中的特征功能团高分子主链结构中的特征功能团: 指的是一类的高分子,而非单种高分子,如:指的是一类的高分子,而非单种高分子,如: 聚酯聚酯: HO C
14、OCOOCH2CH2O H()n聚酰胺聚酰胺:HN(CH2)6HNHCO(CH2)4CO OHn第一章第一章 绪绪 论论(4)由两种单体通过缩聚反应合成的高分子由两种单体通过缩聚反应合成的高分子:表明或不表明:表明或不表明产物类型产物类型表明产物类型表明产物类型:“聚聚”+ + 两单体生成的产物名称两单体生成的产物名称,如,如对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的缩聚产物叫己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺”不表明产物类型不表明产物类型:两单体名称或简称加后缀两单体名称或简称加后缀“树脂树脂”,
15、如,如 苯酚和甲醛的缩聚产物叫苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂酚醛树脂” 尿素和甲醛的缩聚产物叫尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂脲醛树脂”第一章第一章 绪绪 论论命名原则命名原则1 1 体现聚合物结构特征:聚醚、聚酯、体现聚合物结构特征:聚醚、聚酯、聚酰胺。聚酰胺。 2 2 体现单体。体现单体。第一章第一章 绪绪 论论2 2、 IUPACIUPAC系统命名法系统命名法(1) 确定重复结构单元;(2) 按规定排出重复结构单元中的二级单元循序:规定主链上带取代基的C原子写在前,含原子最少的基团先写;(3) 给重复结构单元命名:按小分子有机化合物的IUPAC命名规则给重复结构单元命名;(4) 给重复
16、结构单元的命名加括弧,并冠以前缀“聚”。第一章第一章 绪绪 论论重复结构单元为:重复结构单元为:1聚(聚(1-1-氯代撑乙基)氯代撑乙基)Ethylene: (1) CHEthylene: (1) CH2 2=CH=CH2 2, , 乙烯;(乙烯;(2 2)-CH-CH2 2-CH-CH2 2-, 1,2-, 1,2-亚乙基,撑乙基亚乙基,撑乙基举举 例例CHHCClHCHHCClHCHHCClHCHHCClH聚(聚(1-氯代乙烯)氯代乙烯)聚聚1-1-甲氧基羰基)甲氧基羰基)-1-1-甲基乙甲基乙烯烯 ? 冗长繁琐,一般用于新聚合物的命名和在学术交流中冗长繁琐,一般用于新聚合物的命名和在学术
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