高分子化学和物理学.ppt

高分子化学与物理学 周国伟 化学工程学院 第一章 绪 论 高分子科学主要研究高分子化合物合成、改性，高分子及其聚集态的结构、性能，聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。 高分子科学既是一门应用科学，又是一门基础科学。 高分子科学已经发展成高分子化学、高分子物理和高分子工程几个领域。 第一节 高分子化学的基本概念 第二节 聚合物的分类和命名 第三节 聚合物的分子量及其分布 第四节 高分子链的结构形态 第一节 高分子化学的基本概念 高分子化合物的特点 相对分子质量很大：一般在104~106 共价键连接 由相同的化学结构重复多次而成 1.2 由一种结构单元组成的高分子 单体(Monomer)：形成聚合物结构单元的小分子化合物 结构单元 (Structure unit)：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。或由一种单体分子通过聚合进入重复单元的部分 。 单体单元（Monomer unit）：与单体组成相同,只是电子结构不同的重复单元 。 重复单元(Repeating unit）：高分子链中可重复的最小单位 。 链节(Chain element）：重复单元有时也称为链节。 n 表示重复单元数，也称为链节数。 聚合度（Degree of polymerization） 聚合物分子所含单体单元的数目，称为该聚合物的聚合度。 有两种表示法： 以大分子链中的结构单元数目表示，Xn 以大分子链中的重复单元数目表示，DP 或P 1.3 由两种结构单元组成的高分子 均聚物：由一种（真实的或假设的）单体聚合而成的高分子称为均聚物。 共聚物：由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共聚物。 第二节 聚合物的分类与命名 (1) 按来源分类：天然高分子、半天然高分子和合成高分子 (2) 按用途分类：纤维、塑料、橡胶、粘合剂、涂料、功能高分子 (3) 按性能分类：结构材料和功能材料 (4) 按主链的元素组成分类：碳链、杂链、元素有机高分子 (5) 按聚合反应分类：加聚物和缩聚物 (6) 按聚合物主链结构分类：聚酯、聚醚、聚氨酯、聚烯烃 (7) 按聚合物分子链形状分类：线形、支化型、星型、梯形、体型 (8) 按聚合物受热时的不同行为分类：热塑性和热固性 (9) 按相对分子质量分类：高聚物、低聚物、齐聚物、预聚物 (10)按聚合物中单体种类分类：均聚物、共聚物 (3) 主链的元素组成 碳链聚合物 大分子主链完全由碳原子组成 绝大部分烯类、二烯类聚合物属于这一类 如：PE，PP，PS，PVC 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 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 加聚物：单体加成聚合的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。 缩聚物：单体缩合聚合反应形成的聚合物。 2.2 聚合物的命名 (1)按单体来源命名：“聚”＋“单体名称”命名法 适用于加聚物、不使用于缩聚物。 特例： 聚乙烯醇 (2)按聚合物的结构特征命名： 聚酯、聚醚、聚氨酯、聚脲、聚砜 (3)按商品名称命名： 单体简称＋聚合物用途或物性类别 三大合成材料分别以“树脂”、“橡胶”、“纶”来作为后缀 以单体名称为基础，在前面加“聚”字 乙烯 丙烯 氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 取单体简名，在后面加“树脂” 、“橡胶” 如 苯酚 甲醛 酚醛树脂 丁二烯 苯乙烯 丁苯橡胶 商品名 合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀 涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙纶 聚丙烯 锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别 以高分子链的结构特征命名： “聚”+高分子主链结构中的特征功能团。 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 加“-”加“共聚物”。 如 乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物” IUPAC系统命名法（不常用,了解） 第三节 聚合物的分子量及其分布 3.1 平均分子量的表示方法 3.2 高分子的多分散性及分子量分布 分子量分布是影响聚合物性能的因素之一 不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布: 合成纤维 分子量分布易窄 塑料薄膜 橡胶