高分子化学第一章 绪论课件.ppt

1、高分子化学高分子化学课程考核课程考核祝取得好成绩！祝取得好成绩！7.http:/ （赛思高分子科学）（赛思高分子科学）8.http:/ （北京大学化学与社会）（北京大学化学与社会）11.http:/202.120.6.136/fms/index.asp （上海交通大学材料科学基础课程网站）（上海交通大学材料科学基础课程网站）12.http:/ （化学信息网）（化学信息网）研究聚合物的结构与性能的关系，为设研究聚合物的结构与性能的关系，为设计合成预定性能的聚合物提供理论指导，计合成预定性能的聚合物提供理论指导，是沟通合成与应用的桥梁。是沟通合成与应用的桥梁。高分子化学高分子化学高分子化学高分子化

2、学 高分子材料发展史大事记高分子材料发展史大事记Karl Ziegler，Giulio Natta Karl Ziegler Giulio Natta 1963年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖Paul J.Flory Paul J.Flory 高分子化学原理高分子化学原理在美国再版达在美国再版达10次之次之多，被誉为高分子科学的多，被誉为高分子科学的“圣经圣经”，是高分子，是高分子科学工作者和学生的必读书目。科学工作者和学生的必读书目。1974年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2000年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖日本筑波大学日本筑波大学白川英树白川英树美国加利福尼亚大学美国加利福尼亚大学艾伦艾伦-J-黑

3、格黑格美国宾夕法尼亚大学美国宾夕法尼亚大学艾伦艾伦-G-马克迪尔米德马克迪尔米德 日本筑波大学日本筑波大学白川英树白川英树(Hideki Shirakawa)，美国加利福尼亚大学的，美国加利福尼亚大学的黑格黑格(Alan J.Hegger)和美国宾夕法尼亚大学的和美国宾夕法尼亚大学的马克迪尔米德马克迪尔米德(Alan G.MacDiarmid)因对因对导电聚合物导电聚合物的发现和发展而获得的发现和发展而获得2000年度诺贝尔化学年度诺贝尔化学奖奖。教学目的及要求：教学目的及要求：聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）：）：CH CH2CH CH2CH CH2CH CH2n通过反应能制备高分子化合物的物质称

4、做通过反应能制备高分子化合物的物质称做。CH CH2ClnCH CH2ClnH2N(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOHnnOC(CH2)4CONH(CH2)6NHnCH CH2CH CH2CH CH2CH CH2nCH CH2ClCH CH2ClCH CH2ClCH CH2ClCH CH2ClnOC(CH2)4CONH(CH2)6NH OC(CH2)4CONH(CH2)6NHOC(CH2)4CONH(CH2)6NHnCH CH2ClnOC(CH2)4CONH(CH2)6NHnCH CH2ClnOC(CH2)4CONH(CH2)6NHnOC(CH2)8CONH(CH2)6NHnCH

5、CH2CONH2nCH2CHnCH CH2COO(CH2)2OCOn 聚合度（聚合度（Degree of polymerization）聚合度：聚合度：大分子链所包含的大分子链所包含的重复结构单元重复结构单元平均平均数目，用数目，用 表示。表示。DP 聚合度：聚合度：大分子链所包含的大分子链所包含的结构单元结构单元平均数目，平均数目，用用 表示。表示。Xnv由一种结构单元组成的高分子：由一种结构单元组成的高分子：CH CH2ClnnXnDPv由两种结构单元组成的高分子：由两种结构单元组成的高分子：nDPXn22OC(CH2)4CONH(CH2)6NHn重复单元重复单元结构单元结构单元结构单元结

6、构单元Xn 聚合物的分子量聚合物的分子量0MXnMn M0=MM0=(M1+M2)/2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：经化学改性后的天然高分子。经化学改性后的天然高分子。合成高分子合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。碳链高分子碳链高分子：主链（链原子）完全由主链（链原子）完全由C C原子组成。原子组成。杂链高分子杂链高分子：链原子除链原子除C外，还含外，还含O,N,S等杂原子。等杂原子。元素有机高分子元素有机高分子：链原子由链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组等杂原子组成。成。聚酯聚酯聚酰

7、胺聚酰胺聚氨酯聚氨酯聚烯烃聚烯烃。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。热塑性聚合物：热塑性聚合物：热固性聚合物：热固性聚合物：橡胶态橡胶态玻璃态玻璃态粘谈态粘谈态CH CH2ClnCH2CH2nCH CH2nCH CH2OHnCOO(CH2)2OCOnOC(CH2)4C

8、ONH(CH2)6NHnHO COCOOCH2CH2O H()nHN(CH2)6HNHCO(CH2)4CO OHnCH CH2ClnOCH2CH2氧化氧化撑乙基撑乙基（）聚聚聚（氧化亚乙基）聚（氧化亚乙基）（polymerization）Polycondensation）OC(CH2)4CONH(CH2)6NHn+(2n-1)H2OH2N(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOHnnCH CH2ClnCH CH2ClnCH2CH2OCH2CH2OnnNH(CH2)5COnNH(CH2)5COOCNH(CH2)6NHCOO(CH2)4On分子间氢转移分子间氢转移nOCN(CH2)6NCO+

9、nHO(CH2)4OHCH2CH2CONHnCH2=CHCONH2nnCH2N2BF3加热CH2n+nN21.1.逐步聚合逐步聚合（Stepwise Polymerization）（Chain Polymerization）反应时间反应时间分分子子量量121：连锁聚合反应：连锁聚合反应2：逐步聚合反应：逐步聚合反应图图1 分子量与反应时间分子量与反应时间ACBiiiiiiiiinMN)MW(WNMNNWMNi、Mi分别为分别为i-聚体（聚合度为聚体（聚合度为i 的聚合物）的的聚合物）的分子数分子数和和分子量分子量，为为i-聚体的聚体的分子分率分子分率。NiiiiiiiiiiwMWMNMNWWM

10、2MW Wi i和和 为为i i-聚体的重量和重量分率聚体的重量和重量分率W Wi i MKMark-Houwink方程K,方程1iiii1iiivMNMNWMWM1一般，一般，值在值在0.50.9之间，故之间，故wvMM iiinNMNMiiiiwMNMNM2800001051010)10(5)10(106.015416.0516.04vM40000510105101054850001051010)10(5)10(10542524（1）分布指数）分布指数d 表征分子量分布宽度表征分子量分布宽度d=Mw/Mnu 单分散性聚合物：单分散性聚合物：DI=1，即，即u 常见聚合物常见聚合物DI值：值

11、：250u 缩聚物的缩聚物的DI一般小于加聚物一般小于加聚物WnMM（2）分子量分布曲线）分子量分布曲线分子量分子量聚合物的质量分数聚合物的质量分数WMMWMM n分子量过高的部分使聚合物强度增加，但加工成型分子量过高的部分使聚合物强度增加，但加工成型时塑化困难。时塑化困难。低分子量部分使聚合物强度降低，但易于加工。低分子量部分使聚合物强度降低，但易于加工。合成纤维：合成纤维：分子量分布宜窄分子量分布宜窄橡胶、塑料薄膜：橡胶、塑料薄膜：分子量分布可宽分子量分布可宽 线 型支链型体 型宏观结构重复单元结构序列结构立体异构对映体结构几何异构构 象微观结构大分子链结构结 晶无定型态玻 璃 态高 弹

12、态粘 流 态聚集态结构聚合物结构 u线形高分子上带有侧枝线形高分子上带有侧枝,侧枝的长短和数量可不同侧枝的长短和数量可不同u高分子上的支链，有的是聚合中自然形成的；有的则是人高分子上的支链，有的是聚合中自然形成的；有的则是人为的通过反应接枝上去的为的通过反应接枝上去的u可溶解在适当溶剂中可溶解在适当溶剂中,加热可以熔融，即加热可以熔融，即可溶可熔可溶可熔u支链形高分子一般有多官能团的单体合成，进一步发展可支链形高分子一般有多官能团的单体合成，进一步发展可成交联网状或体型高分子。成交联网状或体型高分子。u 可以看成是线型或支链高分子以化学键交联可以看成是线型或支链高分子以化学键交联（Crossl

13、inking）而成；而成；u 整个高分子已键合成一个整体，已无单个大分子而言；整个高分子已键合成一个整体，已无单个大分子而言；u 交联程度浅的，受热可软化，适当溶剂可溶胀；交联程度浅的，受热可软化，适当溶剂可溶胀；u交联程度深的，既不溶解交联程度深的，既不溶解,又不熔融，即又不熔融，即不溶不熔不溶不熔，称，称热固性聚合物热固性聚合物。u 一旦成型，不能进一步加工。一旦成型，不能进一步加工。CH2-CH-CH2-CHClClCH2-CH-CH-CH2-CH2-CHCl ClCla C bdc粘流态（粘流态（Viscous State）液态聚合物液态聚合物固态聚合物固态聚合物结晶态（结晶态（Crystalline）无定型态（无定型态（Amorphous）形变形变温度温度TgTfTm 温 度 比 容形变形变温度温度TgTf