高分子化学课件-绪论.ppt
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- 高分子 化学课件 绪论
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1、1 2 聚乙烯丙纶高分子聚乙烯丙纶高分子 防水胶防水胶 复合防水卷材复合防水卷材 高分子化学高分子化学3高分子化学高分子化学尼龙尼龙四大塑料四大塑料“四烯四烯”聚乙烯、聚丙烯聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纤维合成纤维“六纶六纶”涤纶、涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶合成橡胶合成橡胶“四胶四胶”顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶etcNNOONOetcHH4我被高分子我被高分子包围了呀!包围了呀!酚醛塑料酚醛塑料涤纶涤纶聚氯乙烯聚氯乙烯有机玻璃有机玻璃聚苯乙烯聚苯乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯塑料塑料聚丙
2、烯聚丙烯56全塑汽车时代即将来临全塑汽车时代即将来临 神七出舱服神七出舱服请同学们课外阅读请同学们课外阅读news.mechnet/content/2019-10-18/116455.html7高分子化学高分子化学阿斯匹林阿斯匹林(Aspirin)是一个是一个“古老古老”的解热镇痛药物,而缓释长效的解热镇痛药物,而缓释长效阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年,科学家通过乙二醇的阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年,科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上,制成缓释长效阿斯匹林,桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上,制成缓释长效阿斯匹林,用于关节炎和冠心病的辅助治疗,用于关节炎和冠心病的辅
3、助治疗,缓释长效阿斯匹林可分为三部缓释长效阿斯匹林可分为三部分分:高分子载体(:高分子载体(聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸);低分子药物();低分子药物(阿斯匹阿斯匹林)林);作为桥梁作用的;作为桥梁作用的乙二醇乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林。肠胃中水解变为阿斯匹林 。【】现代医药发展方向之一:合成药物长效化和低现代医药发展方向之一:合成药物长效化和低毒化,其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连毒化,其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连在安全无毒的高分子链上。在安全无毒的高分子链上。缓释长效阿斯匹林缓释长效阿斯匹林的结构简式如下:的结构简式如下:8高分子化学高分子化学缓释长
4、效阿斯匹林缓释长效阿斯匹林在体内的分解过程在体内的分解过程人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 9高分子化学高分子化学人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织【】由于某些合成高分子材料(如:有机硅聚由于某些合成高分子材料(如:有机硅聚合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤维素等)醋酸纤维素等)与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结构,生物相容性较好,较少受到排斥,安全无毒,构,生物相容性较好,较少受到排斥,安全无毒,可用于制作可用于制作医用组织和人造器官的高分子材料。医用组
5、织和人造器官的高分子材料。从皮肤到内脏,从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人从皮肤到内脏,从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人造器官组织,如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、造器官组织,如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等,最早应用的医用高分子材料是代替手术缝合线的人造骨髓等,最早应用的医用高分子材料是代替手术缝合线的聚乳酸聚乳酸 。使聚乳酸作为外科手术的缝合线,因聚乳酸极易水解、。使聚乳酸作为外科手术的缝合线,因聚乳酸极易水解、缝合伤口愈合后,不需拆线,缝合线经体液水解为乳酸,由代缝合伤口愈合后,不需拆线,缝合线经体液水解为乳酸,由代谢循环排出体外。谢循环排出体
6、外。10高分子化学人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织【】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光致变色化合物,将其引入纤维素类聚合物分子链上,用这种致变色化合物,将其引入纤维素类聚合物分子链上,用这种聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下:聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下:共轭链变化引起颜色变化通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。NMeOCH2NO2MeMeNO2CH2NMeO-+hu11主要成份主要成份是聚氯乙是聚氯乙烯,表面烯,表面附着一层附着一层金属。金属。
7、光光 盘盘12Chapter 1 高分子化学高分子化学13教学目的及要求教学目的及要求掌握掌握 基本概念、聚合反应分类基本概念、聚合反应分类;聚合物平均分子量、分聚合物平均分子量、分子量分布的几种表示方法;子量分布的几种表示方法;熟悉熟悉 高分子特点;线型、支链和体型大分子以及高分子高分子特点;线型、支链和体型大分子以及高分子的微观结构、聚合物分类及命名方法;的微观结构、聚合物分类及命名方法;了解了解 高分子化学研究的主要问题,聚合物分子量、分子高分子化学研究的主要问题,聚合物分子量、分子量分布对聚合物性能影响,聚合物的物理状态和主量分布对聚合物性能影响,聚合物的物理状态和主要性能、高分子材料
8、和机械强度、高分子化学简史。要性能、高分子材料和机械强度、高分子化学简史。14高分子高分子化学化学既是一门应用科学,又是一门基础科学既是一门应用科学,又是一门基础科学.它是建立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。础上逐渐发展而成的一门新兴学科。目前,已经发展成四个主目前,已经发展成四个主要分支要分支.高分子化学继高分子化学继“四大化学四大化学”之后之后被称为被称为“第五大化第五大化学学”。属于高分子科学的一个分支属于高分子科学的一个分支.高分子化学高分子化学高分子科学高分子科学高分子
9、化学高分子化学高分子物理高分子物理高分子材料高分子材料高分子工艺高分子工艺15高分子化学高分子化学高分子化学高分子化学是是研究研究高分子合成和化学反应的科学高分子合成和化学反应的科学。学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和聚合方法聚合方法 ,以便合成出具有指定相对分子质量,以便合成出具有指定相对分子质量和相对分子质量分布、指定性能、能满足实际需和相对分子质量分布、指定性能、能满足实际需要的高分子化合物。要的高分子化合物。研究目的研究目的16高分子化学高分子化学提高产量、增加品种、改进性能、处理三废、拓宽应用领域;提高产量、增加品种、改进性能、处理三
10、废、拓宽应用领域;研制新型引发剂,降低能源和材料消耗,使得合成方便易行;研制新型引发剂,降低能源和材料消耗,使得合成方便易行;采用新的聚合方法获得新性能、新品种、新用途的高聚物;采用新的聚合方法获得新性能、新品种、新用途的高聚物;开发功能高分子材料和生物工程高分子材料。开发功能高分子材料和生物工程高分子材料。发展方向发展方向17 高分子是由高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的等元素组成的分子量分子量足够高足够高的有机物。的有机物。高分子量高分子量对化合物性质的影响就是使它具有对化合物性质的影响就是使它具有一一定强度定强度,从而可,从而可作材料作材料使用。又因高分子
11、一般具有长链结构,每个使用。又因高分子一般具有长链结构,每个分子好像一条长长的线,许多分子纠集在一起,就成了一个扯不开的分子好像一条长长的线,许多分子纠集在一起,就成了一个扯不开的线团,这就是高分子化合物具有线团,这就是高分子化合物具有较高强度较高强度,可以作为结构材料使用,可以作为结构材料使用的根本原因。另一方面,还可以通过各种物理的或化学的方法,使高的根本原因。另一方面,还可以通过各种物理的或化学的方法,使高分子成为能完成特殊功能的功能高分子材料。分子成为能完成特殊功能的功能高分子材料。高分子化合物高分子化合物 简介简介高分子化学高分子化学18又称高分子化合物、大分子化合物、又称高分子化合
12、物、大分子化合物、高分高分子子、大分子、高聚物、大分子、高聚物、聚合物聚合物。Macromolecules,High Polymer,Polymer什么是高分子什么是高分子?高分子高分子是是由许多简单由许多简单结构单元结构单元主要通过主要通过共价共价键重复键接键重复键接而成而成.且且相对分子量相对分子量高达高达.19高分子的特征高分子的特征相对分子质量很大相对分子质量很大一般高分子的分子量在一般高分子的分子量在10410720CH2CHCln高分子的特征高分子的特征共价键连接、共价键连接、由相同简单化学结构重复键接由相同简单化学结构重复键接2122CH2-CH CH2-CH CH2-CHClC
13、lCl 聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成,并且这些重复单元聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成,并且这些重复单元是由相应的小分子衍生而来。是由相应的小分子衍生而来。高分子化学高分子化学聚合聚合 反应反应H2CCHCln结构单元重复单元单体单元链 节元素组成元素组成同同电子结构电子结构异异CH2CHCln聚合度(DPDP)结构单元数 重复单元数表示重复连接23高高 分分 子子小小 分分 子子聚合反应聚合反应Polymerization单单 体体能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子。成单元的小分子。即即合成聚合物的合成聚合物的起
14、始原料起始原料。Monomer在大分子链中出现的在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团以单体结构为基础的原子团。即构成大分子链的基本结构单元。即构成大分子链的基本结构单元。Structure unit24Repeating unit聚合物中聚合物中化学组成相同化学组成相同的最小单位。的最小单位。Chain element即一个重复结构单元。即一个重复结构单元。Monomer unit聚合物中具有聚合物中具有与单体相同化学组成与单体相同化学组成而不同电子结构的单元。而不同电子结构的单元。CH2CHClClCH2 CH和和CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClH2CCHClMon
15、omer高分子化学高分子化学聚合反应聚合反应n25高分子的三种组成情况高分子的三种组成情况高分子化学高分子化学比较差异:比较差异:CH2 CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnn H2N-(-CH2-)-COOH-NH-(-CH2-)-CO-nn H2O+55H2N(CH2)6NH2 +HOOC(CH2)4COOHH-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHn(2n-1)H2O+n261.1.高分子的三种组成情况高分子的三种组成情况例如:聚苯乙烯例如:聚苯乙烯聚合聚合CH2 CHCH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnCH2 CHn结构单元单体单元重复单元链节结构单元单体单元
16、重复单元链节此此时时说明:n 表示重复单元数,也称为链节数,在此等于聚合度高分子化学高分子化学27 聚合度是衡量高分子大小的一个指标聚合度是衡量高分子大小的一个指标以大分子链中的以大分子链中的结构单元数目结构单元数目表示,记作表示,记作以大分子链中的以大分子链中的重复单元数目重复单元数目表示,记作表示,记作nxDP此时此时nDPxn聚合度(聚合度(Degree of polymerization,缩写为缩写为DP)说明说明:绝大多数高聚物是一组不同聚合度和不同结构形态的同:绝大多数高聚物是一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物,因此,聚合物分子量或聚合度是大小不一的大分子系物的混合物,因
17、此,聚合物分子量或聚合度是大小不一的大分子的统计平均值,或者说的统计平均值,或者说分子量或聚合度具有一定的分布范围分子量或聚合度具有一定的分布范围。一种结构单元一种结构单元组成的高分子组成的高分子28:n H2N-(-CH2-)-COOH-NH-(-CH2-)-CO-nn H2O+55 注意:聚合有小分子生成,结构单元不等于单体单元。注意:聚合有小分子生成,结构单元不等于单体单元。00nMDPMxM由聚合度可计算出高分子的分子量由聚合度可计算出高分子的分子量 29H2N(CH2)6NH2 +HOOC(CH2)4COOHH-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHn(2n-1)H2O+2
18、.2.其重复单元由其重复单元由两种结构单元两种结构单元组成,且结构组成,且结构单元与单体的单元与单体的组成不相同,组成不相同,所以,不能称所以,不能称为单体单元。为单体单元。高分子化学高分子化学30单个聚合物单个聚合物分子所含单体单元的数目。分子所含单体单元的数目。COCOOCH2CH2O()nCOCOHOOH+HOCH2CH2OHCOCOOCH2CH2OHHOCOCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2O 聚合物聚合物 单单 体体 结构单元结构单元 聚合度聚合度2n聚对苯二甲酸乙二酯,聚对苯二甲酸乙二酯,涤纶,涤纶,PETn例:nDPxn22002MDPMxMn但但,高分子化学高分子化学3
19、1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。X0MM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。ClCH
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