[理学]药用高分子材料第一章 绪论课件.ppt
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- 理学 理学药用高分子材料 第一章 绪论课件 药用 高分子材料 绪论 课件
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1、药用高分子材料药用高分子材料任课教师:李保利任课教师:李保利授课班级:授课班级:09级应用化学级应用化学课程考核说明课程考核说明n课程考试模式课程考试模式出勤出勤10+大作业大作业10+期末考试期末考试80n期末考试形式期末考试形式开卷(时间:开卷(时间:2hr)课程学习意义课程学习意义n了解掌握药用高分子材料的基本性质表了解掌握药用高分子材料的基本性质表征;征;n了解目前药用高分子材料的类别、特性了解目前药用高分子材料的类别、特性及药用价值;及药用价值;n能够初步完成对药剂成分的作用分析。能够初步完成对药剂成分的作用分析。复方磺胺甲基异噁唑片复方磺胺甲基异噁唑片n成分:磺胺甲基异噁唑成分:磺
2、胺甲基异噁唑(SMZ)0.4g、三、三甲氧苄氨嘧啶甲氧苄氨嘧啶(TMP)0.08g、淀粉淀粉0.04g、干淀粉干淀粉0.023g、淀粉浆、淀粉浆0.024g、硬脂酸、硬脂酸镁镁0.003g第一章第一章 绪论绪论n1.1 高分子基本概念高分子基本概念n1.2 高分子结构高分子结构n1.3 聚合与高分子化学反应聚合与高分子化学反应n1.4 药用高分子材料通论药用高分子材料通论基本概念基本概念n高分子定义高分子定义 由一种或多种小分子通过共价键连接而由一种或多种小分子通过共价键连接而成的链状或网状分子,分子量常在成的链状或网状分子,分子量常在104以以上,也称高聚物。上,也称高聚物。n相关概念相关概
3、念 结构单元(重复单元、链节);构成单结构单元(重复单元、链节);构成单体;聚合度体;聚合度基本概念基本概念n单体(单体(Monomer) 能够进行聚合反应并构成高分子基本结能够进行聚合反应并构成高分子基本结构组成单元的小分子。即合成聚合物的构组成单元的小分子。即合成聚合物的起始原料。起始原料。n结构单元(结构单元(Structure unit) 在大分子链中出现的以单体结构为基础在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。即构成大分子链的基本结构的原子团。即构成大分子链的基本结构单元。单元。基本概念基本概念n聚合度聚合度 重复单元数,表征分子量的大小。重复单元数,表征分子量的大小。CH2-C
4、HCH2-CHCH2-CHClClCl思考:聚氯乙烯的结构单元、单体是?思考:聚氯乙烯的结构单元、单体是?高聚物的分类高聚物的分类来来 源源天然高分子:自然界天然存在的高分子。天然高分子:自然界天然存在的高分子。半天然高分子:经化学改性后的天然高分子。半天然高分子:经化学改性后的天然高分子。合成高分子:由单体聚合人工合成的高分子。合成高分子:由单体聚合人工合成的高分子。主链元主链元素(链素(链原子)原子)组成组成碳链高分子:主链完全由碳链高分子:主链完全由C C原子组成。原子组成。杂链高分子:链原子除杂链高分子:链原子除C C外,还含外,还含O,N,S,PO,N,S,P等等杂原子。杂原子。元素
5、有机高分子:链原子均为杂原子,侧链元素有机高分子:链原子均为杂原子,侧链为有机基团。为有机基团。无机高分子:主链和侧基均无碳原子。无机高分子:主链和侧基均无碳原子。高聚物的分类高聚物的分类性性能能和和用用途途塑料塑料纤维纤维橡胶橡胶涂料涂料胶粘剂胶粘剂功能高分子功能高分子以聚合物为基体材料,添加其它助剂(增塑剂、润滑剂、填料、抗以聚合物为基体材料,添加其它助剂(增塑剂、润滑剂、填料、抗氧剂等),经加工形成的氧剂等),经加工形成的可进行塑性加工可进行塑性加工的高分子材料。的高分子材料。 “四烯四烯”以聚合物为基体材料加入适当种类和适当数量的助剂(如硫化剂、以聚合物为基体材料加入适当种类和适当数量
6、的助剂(如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、填料等),经过塑练,使其具有可塑性,加硫化促进剂、防老剂、填料等),经过塑练,使其具有可塑性,加热加压交联后成为热加压交联后成为具有高弹性具有高弹性的材料。如:的材料。如:“四胶四胶”以聚合物为基体材料加入适当助剂(溶剂、防静电剂、柔顺剂和染以聚合物为基体材料加入适当助剂(溶剂、防静电剂、柔顺剂和染料等)配制成的料等)配制成的可进行抽丝加工可进行抽丝加工的高分子材料。的高分子材料。如:如:“四纶四纶”涂于物体表面能涂于物体表面能成坚韧的薄膜成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料。、起装饰和保护作用的聚合物材料。指具有良好的指具有良好的粘合性能粘合性能,
7、可将两种相同或不相同的物体粘接在,可将两种相同或不相同的物体粘接在一起的连接一起的连接聚合物聚合物材料材料指高分子主链和侧链上指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团带有反应性功能基团,并具有可逆或,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。不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子。具有特殊功能具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。与用途但用量不大的精细高分子材料。高聚物的命名高聚物的命名n原则:原则: 要表明其结构特征;要表明其结构特征; 要反映其与原单体的联系。要反映其与原单体的联系。n命名方法:命名方法: 普通命名法;商品名命名法;英文缩写普通命名法;商品名命名法;英文缩写
8、命名。命名。普通命名法普通命名法n天然高分子天然高分子 一般有与其来源、化学性能、作用、主一般有与其来源、化学性能、作用、主要用途相关的专用名称。如纤维素(来要用途相关的专用名称。如纤维素(来源)、核酸(来源与性能)、酶(化学源)、核酸(来源与性能)、酶(化学作用)。作用)。普通命名法普通命名法n合成高分子合成高分子1.由一种单体合成的高分子由一种单体合成的高分子 -“聚聚”+ 单体名单体名称称 如聚氯乙烯、聚乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等2.由两种单体经缩聚反应合成的高分子由两种单体经缩聚反应合成的高分子表明产物类型表明产物类型-“聚聚”+ +两单体生成的产物名两单体生成的产物名称称 如对苯二甲
9、酸和乙二醇的缩聚产物叫如对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对聚对苯二甲酸乙二酯苯二甲酸乙二酯”普通命名法普通命名法不表明产物类型不表明产物类型-单体名称或简称加后缀单体名称或简称加后缀“树树脂脂”或或“橡胶橡胶” 如苯如苯酚酚和甲和甲醛醛的缩聚产物叫的缩聚产物叫“酚醛树脂酚醛树脂” 丁丁二烯和二烯和苯苯乙烯的缩聚产物叫乙烯的缩聚产物叫“丁苯橡胶丁苯橡胶”普通命名法普通命名法3. 由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物由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+“-”+“+“-”+“共聚共聚物物” 如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物
10、叫“乙烯乙烯- -乙乙酸乙烯酯共聚物酸乙烯酯共聚物” 4. “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 指的是一类高分子,而非单种高分子。指的是一类高分子,而非单种高分子。 如聚醚、聚酰胺如聚醚、聚酰胺商品名命名法商品名命名法 “纶纶”:合成纤维的后缀:合成纤维的后缀 涤纶涤纶 聚对苯二甲酸乙二酯(聚酯)聚对苯二甲酸乙二酯(聚酯) 丙纶丙纶 聚丙烯聚丙烯 “橡胶橡胶”:可作橡胶的聚合物可作橡胶的聚合物 “尼龙尼龙”:直链的脂肪族聚酰胺直链的脂肪族聚酰胺 尼龙尼龙-66-66,尼龙,尼龙-6-6 “树脂树脂”:某些缩聚物或未经加工成型某些缩聚物或未经加工成型的高分子化
11、合物的高分子化合物英文缩写命名法英文缩写命名法PE(polyethylene)聚乙烯聚乙烯PAM (Poly acrylamide)聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺PP (Poly propylene)聚丙烯聚丙烯PMA(Poly methacrylate)聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯PTFE (Poly tetrafluoroethylene)聚四氟乙烯聚四氟乙烯PMMA (Poly methyl methacrylate)聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯甲酯(有机玻璃有机玻璃)PS(polystyrene)聚苯乙烯聚苯乙烯PVA(Polyvinyl alcohol)聚乙烯醇聚乙烯醇PVC(polyvinyl
12、chloride)聚氯乙烯聚氯乙烯PVAc (Polyvinyl acetate)聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯PAA (Poly acrylic acid)聚丙烯酸聚丙烯酸PA (Polyamides) 尼龙(聚酰胺)尼龙(聚酰胺)部分常见高分子化合物的英文缩写名称部分常见高分子化合物的英文缩写名称返回高聚物结构特点高聚物结构特点n高分子链由很大数目的结构单元组成,这些结高分子链由很大数目的结构单元组成,这些结构单元通过构单元通过共价键共价键连成不同的结构线形、支连成不同的结构线形、支化、星形、梳形、树枝状、梯形、网状。化、星形、梳形、树枝状、梯形、网状。n一般高分子的主链都有一定的一般高分子的主
13、链都有一定的内旋转自由度内旋转自由度,可以弯曲,从而使高分子长链具有可以弯曲,从而使高分子长链具有柔性柔性。且由。且由于分子的热运动,柔性链的形态可时刻改变,于分子的热运动,柔性链的形态可时刻改变,呈现无数可能的构象。如果组成高分子的化学呈现无数可能的构象。如果组成高分子的化学键不能内旋转,或结构单元间有强烈的相互作键不能内旋转,或结构单元间有强烈的相互作用,则成刚性链,使高分子链具有一定构象和用,则成刚性链,使高分子链具有一定构象和构型。构型。高聚物结构特点高聚物结构特点n高分子链间一旦存在高分子链间一旦存在交联交联结构,即使交联度很结构,即使交联度很小,高聚物的物理力学性能也会发生很大变化
14、,小,高聚物的物理力学性能也会发生很大变化,主要是主要是不溶和不熔不溶和不熔;高分子链之间的范德华相;高分子链之间的范德华相互作用力对高聚物的聚集态结构及材料的物理互作用力对高聚物的聚集态结构及材料的物理力学性能有重要的影响;力学性能有重要的影响;高聚物结构特点高聚物结构特点n高聚物分子聚集态结构是决定高聚物材料使用高聚物分子聚集态结构是决定高聚物材料使用性能的主要因素,高聚物的分子聚集态结构存性能的主要因素,高聚物的分子聚集态结构存在在晶态和非晶态晶态和非晶态。高聚物的晶态比小分子晶态。高聚物的晶态比小分子晶态的有序程度差的多,但非晶态却比小分子液态的有序程度差的多,但非晶态却比小分子液态的
15、有序程度高。这是由于高分子的分子移动比的有序程度高。这是由于高分子的分子移动比较困难,分子的几何不对称性大,致使高分子较困难,分子的几何不对称性大,致使高分子链的聚集体具有一定程度的有序排列。链的聚集体具有一定程度的有序排列。高聚物结构特点高聚物结构特点高分子结构高分子结构近程近程(一级)结构一级)结构远程(二级)结构远程(二级)结构聚集态(三级)结构聚集态(三级)结构链结构(单个高分子)链结构(单个高分子) 聚集态结构(许多高分子)聚集态结构(许多高分子)近程(一级)结构近程(一级)结构n链节的化学组成链节的化学组成主链化学组成主链化学组成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
16、子元素有机高分子近程(一级)结构近程(一级)结构n结构单元的连接方式结构单元的连接方式 如:乙烯型如:乙烯型单体单体CHCH2 2=CHX=CHX聚合时,所得结构单元聚合时,所得结构单元如下:如下:首首- -尾连接尾连接首首- -首连接首连接尾尾- -尾连接尾连接CH2CH CH2XCHXCH2CH CHXCH2XCH CH2CH2CHXXCH2CHX首首尾尾 结构单元的连接方式可有如下三种结构单元的连接方式可有如下三种:近程(一级)结构近程(一级)结构n结构单元的空间排列方式结构单元的空间排列方式 构型(构型(configurationconfiguration)指分子中由化学键所)指分子中
17、由化学键所固定的原子在空间的排列。固定的原子在空间的排列。这种排列是稳定的,这种排列是稳定的,要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。几何异构几何异构链接异构链接异构近程(一级)结构近程(一级)结构n几何异构几何异构 共轭双烯单体聚合时可形成结构不同的重复单共轭双烯单体聚合时可形成结构不同的重复单元,如最简单的共轭双烯丁二烯可形成三种不元,如最简单的共轭双烯丁二烯可形成三种不同的单体单元:同的单体单元:1,2-1,2-加成结构加成结构 反式反式1,4-1,4-加成结构加成结构 顺式顺式1,4-1,4-加成结构加成结构 (古塔波胶)(古塔波胶) (天然橡胶)(
18、天然橡胶)CH2CHCHCH2CH2CHCCH2HCH2CHCCH2H丁二烯:丁二烯:CH2=CHCH=CH2近程(一级)结构近程(一级)结构n旋光异构旋光异构 若正四面体的中心原子上四个取代基是不对称若正四面体的中心原子上四个取代基是不对称的(即四个基团不相同),此原子称为不对称的(即四个基团不相同),此原子称为不对称中心原子,这种不对称中心原子的存在会引起中心原子,这种不对称中心原子的存在会引起异构现象,其异构体互为镜影对称,各自表现异构现象,其异构体互为镜影对称,各自表现不同的旋光性,故称为不同的旋光性,故称为旋光异构旋光异构。CH2CHR-CH2C*HXChiral centre近程(
19、一级)结构近程(一级)结构Isotactic 全同立构全同立构Atactic 无规立构无规立构Syndiotactic 间同立构间同立构高分子全部由高分子全部由一种旋光异构一种旋光异构单元键接而成。单元键接而成。分子链结构规分子链结构规整,可结晶。整,可结晶。两种旋光异构两种旋光异构单元交替键接单元交替键接而成。分子链而成。分子链结构规整,可结构规整,可结晶。结晶。两种旋光异构两种旋光异构单元无规键接单元无规键接而成。分子链而成。分子链结构不规整,结构不规整,不能结晶。不能结晶。近程(一级)结构近程(一级)结构n键接异构键接异构 双烯类聚合物的键接结构较为复杂,如异戊双烯类聚合物的键接结构较为
20、复杂,如异戊二烯在聚合过程中有二烯在聚合过程中有1,21,2加成、加成、3,43,4加成和加成和1,41,4加成,分别得到如下产物:加成,分别得到如下产物:1,21,2加成:键接异构加成:键接异构1,41,4加成:顺反异构加成:顺反异构和键接异构和键接异构3,43,4加成:键接异构加成:键接异构近程(一级)结构近程(一级)结构n高分子链骨架的几何形状高分子链骨架的几何形状线形线形 支链形支链形 交联形(网状形)交联形(网状形)星形星形梯形梯形半梯形半梯形近程(一级)结构近程(一级)结构n共聚物大分子链的序列结构共聚物大分子链的序列结构 各个不同结构单元在高分子链中的排列顺序各个不同结构单元在高
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