蘇花衛(wèi)高分子化合物

1、第七單元第七單元 一一 高分子概述高分子概述 二二 高分子的分類和命名高分子的分類和命名 三三 高分子的合成高分子的合成 四四 高分子的特性高分子的特性 五五 高分子溶液高分子溶液 六六 常用高分子的合成和性質(zhì)常用高分子的合成和性質(zhì) 一一 高分子概述高分子概述 聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) （1）高分子化合物組成簡單，相對分子質(zhì)量大，具有）高分子化合物組成簡單，相對分子質(zhì)量大，具有“多分散多分散 性性”。是多分子的混合物。是多分子的混合物。 （2）高分子化合物可歸納為）高分子化合物可歸納為線型線型和和體型體型兩種結(jié)構(gòu)。線型結(jié)構(gòu)中兩種結(jié)構(gòu)。線型結(jié)構(gòu)中 包括鏈型和支鏈型。包括

2、鏈型和支鏈型。 （3 3）高分子化合物由于其相對分子質(zhì)量很大，有較好的）高分子化合物由于其相對分子質(zhì)量很大，有較好的機(jī)械強(qiáng)機(jī)械強(qiáng) 度。度。又由于其分子是由共價(jià)鍵結(jié)合而成，故有較好的又由于其分子是由共價(jià)鍵結(jié)合而成，故有較好的絕緣性絕緣性和和 耐腐蝕性耐腐蝕性，由于其分子鏈很長，呈卷曲狀，故有較好的，由于其分子鏈很長，呈卷曲狀，故有較好的可塑性可塑性 和和高彈性高彈性。 （4 4）高分子化合物在常溫常壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在，幾乎）高分子化合物在常溫常壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在，幾乎 無揮發(fā)性，無揮發(fā)性，溶解性溶解性也很差，有時(shí)只發(fā)生也很差，有時(shí)只發(fā)生溶脹溶脹。 （二）高分子化合物的特點(diǎn) （三）高分

3、子的分子量（三）高分子的分子量 由于高分子的多分散性，所以高分子的分子 量是平均分子量是平均分子量。而且由于平均方法不同，所得 的平均分子量也不同。 1 數(shù)均分子量數(shù)均分子量 eg:eg:體系中分子量為體系中分子量為M M1 1，M M2 2，M M3 3，MMn n同系物的同系物的 分子數(shù)為分子數(shù)為N N1 1，N N2 2，N N3 3，NNn n，則數(shù)均分子量是以，則數(shù)均分子量是以 高分子的分子數(shù)為統(tǒng)計(jì)單元，可由下式計(jì)算：高分子的分子數(shù)為統(tǒng)計(jì)單元，可由下式計(jì)算： 2 2 重均分子量重均分子量 如果以高分子的重量作為統(tǒng)計(jì)單元，可以得到另如果以高分子的重量作為統(tǒng)計(jì)單元，可以得到另 一種平均值

4、，稱為重均分子量，計(jì)算一種平均值，稱為重均分子量，計(jì)算 3 Z3 Z均分子量均分子量 M MZ Z 以以 為統(tǒng)計(jì)單元為統(tǒng)計(jì)單元 用粘度法測得的分子量是用粘度法測得的分子量是 粘均分子量。粘均分子量。 4 4 粘均分子量粘均分子量 M MV V 對于一種高分子，幾種平均分子量有如下的關(guān)系：對于一種高分子，幾種平均分子量有如下的關(guān)系： 1 1、 Z Z均分子量最大，重均分子量其次，數(shù)均分均分子量最大，重均分子量其次，數(shù)均分 子量最小。子量最小。只有當(dāng)高分子是均一的情況下，這三 種平均分子量相等。數(shù)均分子量與重均分子量或 數(shù)均分子量與Z均分子量相差越大，表示高分子 的分子越不整齊。 一般情況下，重均

5、分子量來表征高聚物比一般情況下，重均分子量來表征高聚物比 用數(shù)均分子量更恰當(dāng)。用數(shù)均分子量更恰當(dāng)。 2 2、 只有當(dāng)只有當(dāng) =1 =1時(shí)，粘均分子量才與重均分子時(shí)，粘均分子量才與重均分子 量相等，而當(dāng)量相等，而當(dāng)0 10 1時(shí)，則有如下關(guān)系，即時(shí)，則有如下關(guān)系，即 MnMvMwMnMvMw。 eg eg：設(shè)一種高聚物有：設(shè)一種高聚物有300300個大分子，其中個大分子，其中100100個的個的 分子量為分子量為10104 4，另外，另外100100個的分子量為個的分子量為10105 5，另外，另外 100100個的分子量為個的分子量為10106 6，計(jì)算各種平均分子量如下：，計(jì)算各種平均分子量

6、如下： eg eg：設(shè)一種高聚物有：設(shè)一種高聚物有300300個大分子，其中個大分子，其中100100個的分子量個的分子量 為為10104 4，另外，另外100100個的分子量為個的分子量為10105 5，另外，另外100100個的分子量個的分子量 為為10106 6，計(jì)算各種平均分子量如下：，計(jì)算各種平均分子量如下： （四）高分子的基本結(jié)構(gòu)（四）高分子的基本結(jié)構(gòu) 1 1 高分子的幾何形狀高分子的幾何形狀 （1 1）線型結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì)）線型結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì) 分子中有獨(dú)立的大分子存在，分子鏈中以單分子中有獨(dú)立的大分子存在，分子鏈中以單 鍵相連的相鄰兩鏈節(jié)之間還可以保持一定的鍵角鍵相連的相鄰兩鏈節(jié)之

7、間還可以保持一定的鍵角 而旋轉(zhuǎn)，因此，一個分子鏈在無外力作用時(shí)會有而旋轉(zhuǎn)，因此，一個分子鏈在無外力作用時(shí)會有 眾多的分子空間形態(tài)，絕大部分為眾多的分子空間形態(tài)，絕大部分為卷曲狀卷曲狀。高分。高分 子鏈這種強(qiáng)烈卷曲的傾向稱為（分子）鏈的子鏈這種強(qiáng)烈卷曲的傾向稱為（分子）鏈的柔順柔順 性性，它對高聚物的彈性和塑性等有重要影響。，它對高聚物的彈性和塑性等有重要影響。 （2 2）體形結(jié)構(gòu)的高聚物）體形結(jié)構(gòu)的高聚物 分子中無獨(dú)立的大分子存在，因此只有分子中無獨(dú)立的大分子存在，因此只有交聚度交聚度 的概念。的概念。 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7C8 C9 C10 C11 鍵角固定的高鍵角固定的

8、高 分子鏈節(jié)的旋分子鏈節(jié)的旋 轉(zhuǎn)示意圖轉(zhuǎn)示意圖 （1 1）線型結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì)）線型結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì) 2 2 高分子的聚集狀態(tài)高分子的聚集狀態(tài) 從結(jié)晶狀態(tài)來看，線型結(jié)構(gòu)的從結(jié)晶狀態(tài)來看，線型結(jié)構(gòu)的 高聚物分為高聚物分為晶態(tài)高聚物晶態(tài)高聚物和和非晶非晶 態(tài)高聚物態(tài)高聚物，或者兩者共存。，或者兩者共存。 高聚物中結(jié)晶性區(qū)域稱為結(jié)晶區(qū)，高聚物中結(jié)晶性區(qū)域稱為結(jié)晶區(qū)， 非結(jié)晶區(qū)域稱非結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶的非結(jié)晶區(qū)域稱非結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶的 多少稱多少稱結(jié)晶度結(jié)晶度（高聚物含晶體結(jié)（高聚物含晶體結(jié) 構(gòu)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）構(gòu)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。 體型結(jié)構(gòu)的高聚物，由于分子鏈體型結(jié)構(gòu)的高聚物，由于分子鏈 間有大量的交聯(lián)，分子鏈不可能間

9、有大量的交聯(lián)，分子鏈不可能 產(chǎn)生有序排列，因而都是非晶態(tài)產(chǎn)生有序排列，因而都是非晶態(tài) 的。的。 3 3 線型非晶態(tài)高聚物的物理形態(tài)線型非晶態(tài)高聚物的物理形態(tài) 玻璃態(tài)玻璃態(tài) 分子鏈節(jié)或整個分子鏈無法產(chǎn)生運(yùn)動無法產(chǎn)生運(yùn)動， 高聚物呈現(xiàn)如玻璃體狀的固態(tài)高聚物呈現(xiàn)如玻璃體狀的固態(tài)。例如常溫下的塑常溫下的塑 料。料。 高彈態(tài)高彈態(tài) 鏈節(jié)可以較自由地旋轉(zhuǎn)，但整個分子鏈較自由地旋轉(zhuǎn)，但整個分子鏈 不能移動不能移動。例如常溫下的橡膠。高彈態(tài)是高聚物 所獨(dú)有的罕見的一種物理形態(tài)，能產(chǎn)生很大形變， 除去外力后能可逆恢復(fù)原狀。常溫下的橡膠。 粘流態(tài)粘流態(tài) 高聚物分子鏈節(jié)可以自由地旋轉(zhuǎn)自由地旋轉(zhuǎn)，整個整個 分子鏈也能

10、自由移動分子鏈也能自由移動，從而成為能流動的粘液能流動的粘液， 比液態(tài)低分子化合物的粘度要大得多，又稱為塑又稱為塑 性態(tài)性態(tài)。例如膠粘劑或涂料。 玻璃化溫度：由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用玻璃化溫度：由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用T Tg g表示。表示。 粘流化溫度：由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用粘流化溫度：由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用T Tf f表示。表示。 塑料與纖維塑料與纖維: : 要求要求T Tg g 高，高， T Tf f 低（較耐熱，加低（較耐熱，加 工成型溫度不高）工成型溫度不高） 橡膠：橡膠：要求要求T Tg g 低，低， T Tf f 高（耐寒又耐熱）高（耐寒又耐熱） 一些

11、非晶態(tài)高聚物的一些非晶態(tài)高聚物的T Tg g和和T Tf f值：值： 聚氯乙烯聚氯乙烯 T Tg g =81 =81 T Tf f =175 =175 聚苯乙烯聚苯乙烯 T Tg g =100 =100 T Tf f =135 =135 聚丁二烯聚丁二烯( (順丁橡膠順丁橡膠) ) T Tg g =-108 =-108 T Tf f 天然橡膠天然橡膠 T Tg g =-73 =-73 T Tf f =122 =122 （一）高分子的分類（一）高分子的分類 1 1 按高分子主鏈結(jié)構(gòu)可分為：按高分子主鏈結(jié)構(gòu)可分為： （1 1）碳鏈高分子）碳鏈高分子：主鏈完全由碳原子組成；：主鏈完全由碳原子組成；

12、（2 2）雜鏈高分子：主鏈除碳原子外，還含氧、氮、）雜鏈高分子：主鏈除碳原子外，還含氧、氮、 硫等雜原子；硫等雜原子； 二二 高分子的分類和命名高分子的分類和命名 CH2 CH2 n C (CH2)4 C NH (CH2)6 NH OO n （3 3）元素有機(jī)高分子）元素有機(jī)高分子( (主鏈上沒有碳原子主鏈上沒有碳原子) )，例如，例如 硅橡膠硅橡膠 （4 4）無機(jī)高分子）無機(jī)高分子( (完全沒有碳原子完全沒有碳原子) )，例如聚二硫，例如聚二硫 化硅和聚氟磷氮等化硅和聚氟磷氮等。 硅橡膠（聚二甲基硅氧烷） 2 2 按用途可分為：按用途可分為： 塑料、橡膠塑料、橡膠( (彈性體彈性體) )、纖

13、維三大類。、纖維三大類。 PE（聚乙烯）、 PP（聚丙烯）、 PVC（聚氯乙 烯）、PS（聚苯 乙烯） BR（丁二烯橡膠）、 IR（異戊二烯橡膠） PETP、PAN（聚丙烯 腈）、PA-66（聚酰 胺） 3 3 按來源可分為：按來源可分為： (1)(1)天然高分子；天然高分子； (2)(2)合成高分子；合成高分子； (3)(3)生化高分子。生化高分子。 來自自然界，以及改性產(chǎn)物。來自自然界，以及改性產(chǎn)物。 淀粉、纖維素、棉、麻、絲、淀粉、纖維素、棉、麻、絲、 毛都是天然高分子，人體中的毛都是天然高分子，人體中的 蛋白質(zhì)、糖類、核酸等也是天蛋白質(zhì)、糖類、核酸等也是天 然高分子然高分子。 聚乙烯、

14、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、 聚丙烯腈、聚酰胺聚丙烯腈、聚酰胺 （尼龍）等（尼龍）等 由生物化學(xué)方法得到。由生物化學(xué)方法得到。 如由如由黃原單胞桿菌屬細(xì)黃原單胞桿菌屬細(xì) 菌發(fā)酵而來的黃原膠。菌發(fā)酵而來的黃原膠。 4 4 按分子的形狀可分為：按分子的形狀可分為： 線型高分子、支化高分子和交聯(lián)線型高分子、支化高分子和交聯(lián)( (或稱網(wǎng)狀或稱網(wǎng)狀) ) 高分子。高分子。 說明說明 a a 線型長鏈狀不帶支鏈的高分子通常是線型長鏈狀不帶支鏈的高分子通常是可溶可熔可溶可熔 的；的； b b 帶支鏈的線型高分子也是帶支鏈的線型高分子也是可溶可熔可溶可熔的，而且由的，而且由 于它的支鏈結(jié)構(gòu)，使它的于它的支鏈結(jié)

15、構(gòu)，使它的密度減小，結(jié)晶能力降密度減小，結(jié)晶能力降 低低，比線型長鏈狀不帶支鏈的高分子易溶易熔比線型長鏈狀不帶支鏈的高分子易溶易熔；。 c c 體型網(wǎng)狀的是體型網(wǎng)狀的是不溶不熔不溶不熔的，耐熱性高和剛性好的，耐熱性高和剛性好 的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 線型高分子可呈蜷曲、彎折或呈螺旋線型高分子可呈蜷曲、彎折或呈螺旋 狀，加熱可熔化，也可溶于有機(jī)溶劑，狀，加熱可熔化，也可溶于有機(jī)溶劑， 易于結(jié)晶，合成纖維和大多數(shù)塑料都易于結(jié)晶，合成纖維和大多數(shù)塑料都 是線型高分子是線型高分子。 5 5 按單體組成可分為：按單體組成可分為： (1)(1)均聚物均聚物(homopolymer)(homopolymer) 一

16、種單體一種單體加聚反應(yīng)而成 (2) (2)共聚物共聚物(copolymer)(copolymer) 兩種或兩種以上單體兩種以上單體發(fā)生共聚反應(yīng)而成；性質(zhì)一般 比均聚物好。如ABSABS樹脂樹脂（丙烯腈（A）、丁二烯（B）/ 苯乙烯（S）共聚而得），比單個單體形成的均聚物性 能優(yōu)異。 (3) (3)高分子共混物高分子共混物(plymer alloy(plymer alloy，又稱高分子合金，又稱高分子合金) ) 一類表現(xiàn)均一、含有兩種或兩種以上不同結(jié)構(gòu)的多 組分聚合物體系的材料。通過共混可提高高分子材料的 物理力學(xué)性能、加工性能，降低成本，擴(kuò)大使用范圍。 （二）高分子的命名（二）高分子的命名 1

17、 1 生化高分子的命名生化高分子的命名：主要按：主要按來源來源命名。命名。 eg:eg:黃原膠（或叫黃胞膠）黃原膠（或叫黃胞膠）( (淀粉經(jīng)黃原單胞桿菌淀粉經(jīng)黃原單胞桿菌 屬細(xì)菌發(fā)酵而來的膠）。屬細(xì)菌發(fā)酵而來的膠）。 2 2 天然高分子的命名天然高分子的命名：主要按：主要按來源來源命名。命名。 eg:eg:藻膠（海洋低等植物褐藻來的膠）、田菁膠藻膠（海洋低等植物褐藻來的膠）、田菁膠 （豆科植物田菁種子胚乳來的膠）等。（豆科植物田菁種子胚乳來的膠）等。 3 3 合成高分子的命名合成高分子的命名：按：按合成的基本反應(yīng)和原料合成的基本反應(yīng)和原料命命 名。名。 （1 1）若為）若為均加聚物均加聚物，則

18、在合成單體前面加一，則在合成單體前面加一“聚聚” 字。字。 eg：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺 等。 （2 2）若為）若為共加聚物共加聚物，則在合成單體的后面加，則在合成單體的后面加 “共共 聚物聚物”等字。等字。 eg：乙烯與苯乙烯共聚物、辛基苯乙烯與苯乙 烯磺酸鈉共聚物等。 （3 3）若為）若為均縮聚物均縮聚物，則同均加聚物，在合成單體，則同均加聚物，在合成單體 前面加一前面加一“聚聚”字。字。 （4 4）若為）若為共縮聚物共縮聚物，則在合成單體后面加，則在合成單體后面加“樹脂樹脂” 兩字或直接在單體后面加縮聚物等。兩字或直接在單體后面加縮聚物等。 有些高分子還有簡單的代號（常用

19、英文名稱最前有些高分子還有簡單的代號（常用英文名稱最前 面的字母）。面的字母）。 高分子還有習(xí)慣的商品名稱（高分子還有習(xí)慣的商品名稱（聚酰胺叫尼龍、聚聚酰胺叫尼龍、聚 丙烯腈叫腈綸、聚甲基丙烯酸甲酯叫有機(jī)玻璃丙烯腈叫腈綸、聚甲基丙烯酸甲酯叫有機(jī)玻璃 等）。等）。 我國習(xí)慣以我國習(xí)慣以“綸綸”作為作為合成纖維合成纖維商品商品名的后綴名的后綴， 如滌綸、氯綸、腈綸、錦綸、丙綸等。如滌綸、氯綸、腈綸、錦綸、丙綸等。 聚合物聚合物 單體單體 名稱名稱 商品名稱商品名稱 符號符號 名稱名稱 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 聚氯乙烯聚氯乙烯 氯綸氯綸 PVC PVC 氯乙烯氯乙烯 聚丙烯聚丙烯 丙綸丙綸 PPPP丙烯丙烯 聚丙烯腈聚丙烯腈 腈綸腈綸 PANPAN丙烯腈丙烯腈 聚己內(nèi)酰胺聚己內(nèi)酰胺 錦綸錦綸6 6 （或尼龍（或尼龍-6-6） PA6PA6己內(nèi)酰胺己內(nèi)酰胺 聚己二酰己二聚己二酰己二 胺胺 錦綸錦綸66 66 （尼龍（尼龍6666）