高分子化學(xué)第一章 緒論

1、第第 一一 章章 緒緒 論論高高 分分 子子 化化 學(xué)學(xué)本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：l高分子的基本概念l聚合物分類和命名l聚合反應(yīng)l分子量l線型、支鏈和體型大分子l大分子的微觀結(jié)構(gòu)l聚合物的物理狀態(tài)和主要性能l高分子材料和機(jī)械強(qiáng)度1.高分子化學(xué)簡史教學(xué)目的及要求：教學(xué)目的及要求： l掌握：高分子化合物的基本概念、分類和命名、分子量及分布概念；l理解：線型、支鏈和體型大分子以及高分子的微觀結(jié)構(gòu)；l了解：聚合物的物理狀態(tài)和主要性能，高分子材料和機(jī)械強(qiáng)度以及高分子化學(xué)簡史。l教學(xué)重點：分子量的計算和分類；高分子化合物的基本概念l教學(xué)難點：結(jié)構(gòu)單元，重復(fù)單元和單體單元的區(qū)別l教學(xué)方法及手段：課堂學(xué)習(xí)，

2、課堂討論，課后提問，課下作業(yè)：研究高分子化合物的合成和反應(yīng)間的關(guān)系：研究高分子的結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系：研究高分子的性能與應(yīng)用間的關(guān)系高分子化學(xué)的重要性高分子化學(xué)的重要性u我們的衣食住行都離不開高分子u高分子化學(xué)是重要的基礎(chǔ)學(xué)科u高分子化學(xué)的知識是我們認(rèn)識世界，改造世界的強(qiáng)有力武器高分子材料的應(yīng)用衣衣食食行行住住用用科技科技數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)物理學(xué)物理學(xué)工程學(xué)工程學(xué)其它其它化學(xué)化學(xué)其它其它學(xué)科學(xué)科生命生命科學(xué)科學(xué)電子學(xué)電子學(xué)高分子高分子科學(xué)科學(xué)在科學(xué)的整體發(fā)展中：高分子科學(xué)處于多種學(xué)科的交匯點上，在科學(xué)的整體發(fā)展中：高分子科學(xué)處于多種學(xué)科的交匯點上， 為其發(fā)展提供了良好的學(xué)科環(huán)境。為其發(fā)展提供了良好的學(xué)科環(huán)

3、境。 l高分子具有許多優(yōu)良性能，高分子材料是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一，目前世界上合成高分子材料的年產(chǎn)量已經(jīng)超過1.4億噸。l塑料、橡膠、纖維、涂料、粘膠劑幾大類高分子材料己廣泛應(yīng)用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑、紡織等各個領(lǐng)域。l功能高分子材料：導(dǎo)電高分子、高分子半導(dǎo)體、光導(dǎo)電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等近年發(fā)展迅速，具有特殊功能。高分子材料的應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計，若人們對材料據(jù)統(tǒng)計，若人們對材料的需求是的需求是100%，其中，其中高分子材料占高分子材料占60%。下面讓我們進(jìn)入高分子世界下面讓我們進(jìn)入高分子世界去看看吧去看看吧

4、常規(guī)高分子常規(guī)高分子塑料塑料橡膠橡膠纖維纖維常規(guī)高分子常規(guī)高分子粘膠劑粘膠劑涂料涂料我們使用的以上這些產(chǎn)品，我們使用的以上這些產(chǎn)品，大都來自于這樣高塔林立的大都來自于這樣高塔林立的功能高分子功能高分子冰山全貌圖冰山全貌圖天然高分子多糖類多糖類,多肽類多肽類,核酸核酸OOOOOOODNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)deoxyribonucleic acid 兩股兩股DNA長鏈像轉(zhuǎn)圈的樓梯扶手長鏈像轉(zhuǎn)圈的樓梯扶手架，圍繞一個中心軸盤旋，走向相反，架，圍繞一個中心軸盤旋，走向相反，外側(cè)為磷酸基團(tuán)，內(nèi)側(cè)為四種堿基，通外側(cè)為磷酸基團(tuán)，內(nèi)側(cè)為四種堿基，通過堿基對過堿基對(30億億)的氫鍵形成雙螺旋結(jié)構(gòu)

5、。的氫鍵形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。HOC、N ： 在堿基中在堿基中C ：在磷酸酯鍵中在磷酸酯鍵中PDNA and RNA H |H2NCCOOH | R COOH |H-NHCH | R+ H COOH | |H2NCCONHCH | | RR肽鍵肽鍵 C，H，O，N，S 蛋白質(zhì)Protein蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)Protein通過人工方法合成或重組天然高分子u了解生命的起源與生命活動的規(guī)律是人類的渴望了解生命的起源與生命活動的規(guī)律是人類的渴望u蛋白質(zhì)與核酸是生命和遺傳的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)與核酸是生命和遺傳的基礎(chǔ)u蛋白質(zhì)與核酸結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變蛋白質(zhì)與核酸結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變u蛋白質(zhì)與核酸的合成與重組一直是生物化學(xué)及高分子化學(xué)蛋白質(zhì)與

6、核酸的合成與重組一直是生物化學(xué)及高分子化學(xué)領(lǐng)域最具有挑戰(zhàn)性的課題領(lǐng)域最具有挑戰(zhàn)性的課題u我們一直在努力我們一直在努力結(jié)晶牛胰島素的晶體結(jié)構(gòu)含 51個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)核糖核酸酶A (ribonuclease A)124個氨基酸殘基個氨基酸殘基高分子高分子也叫也叫高高分子化合物分子化合物，是指分子量很是指分子量很高并由多個重高并由多個重復(fù)單元以共價復(fù)單元以共價鍵連接的一類鍵連接的一類化合物，并且化合物，并且這些重復(fù)單元這些重復(fù)單元實際上或概念實際上或概念上是由相應(yīng)的上是由相應(yīng)的小分子衍生而小分子衍生而來來 Macromolecules, Polymer1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概

7、念念CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClCl聚氯乙烯聚氯乙烯H2CCHCl實際上1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念注意：聚乙烯醇（注意：聚乙烯醇（PVA）CH2CHOHnCH2CHOHn聚乙烯醇聚乙烯醇概念上的概念上的單體，實單體，實際并不存際并不存在在1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng)Polymerization單單 體體單體單體能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子。單元的小分子。Monomer1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念

8、念結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 單單 元元Constitutional units單單 體體 單單 元元monomer Units聚丙烯聚丙烯CCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙二醇聚乙二醇CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO聚合物分子結(jié)構(gòu)中聚合物分子結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的以出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán)的原子團(tuán)聚合物分子結(jié)構(gòu)中由聚合物分子結(jié)構(gòu)中由單個單個單體分子生成的單體分子生成的最大最大的結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)單元1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念u 對于聚烯烴類采用加成聚合的高分子單體單元與單體對于聚烯烴類采用加成聚合的高分子單體單元與單體的結(jié)構(gòu)是一致的，僅電子排布不同

9、的結(jié)構(gòu)是一致的，僅電子排布不同u 對于縮聚，開環(huán)聚合或者在聚合中存在異構(gòu)化反應(yīng)的對于縮聚，開環(huán)聚合或者在聚合中存在異構(gòu)化反應(yīng)的高分子單體單元與單體的結(jié)構(gòu)不一致高分子單體單元與單體的結(jié)構(gòu)不一致Attention!1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念重復(fù)重復(fù)組成高分子的組成高分子的最小最小的結(jié)構(gòu)單元。的結(jié)構(gòu)單元。重重 復(fù)復(fù) 單單 元元Repeating UnitsCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCH2CHCH3()n單體單元，結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元一致單體單元，結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元一致1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念重復(fù)單元與結(jié)構(gòu)單元不一致重復(fù)單元與結(jié)構(gòu)單元不

10、一致重重 復(fù)復(fù) 單單 元與結(jié)構(gòu)單元元與結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元重復(fù)單元CHHOCHHOCOOHHCO1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念A(yù)ttention!u對于均聚物，即使用一種單體聚合所得的高分子，其結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元是相同的u對于共聚物，即使用兩種或者兩者以上的單體共同聚合所得的高分子，其結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元是不同的1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念OHHOOOOn1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念nOHHOOOOnPoly(6-hydroxy-2-naphthoic acid)Polypropylene1.1 高高 分分 子

11、子 基基 本本 概概 念念尼龍66結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元H2NNH2HOOHOO+NHHNOO2nH2On+1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念n HOCH2CH2OHn HOOCCOOH HOCCOCH2CH2OHOOn重復(fù)單元重復(fù)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元重復(fù)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)論結(jié)論1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念nxDP1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHHHOCOOHCO+nXn= 2n =2DPnx、n及及DP易混淆的易混淆的1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念

12、CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHCOOHCOnXn= n =DP仔細(xì)看看與前面有什么不同！仔細(xì)看看與前面有什么不同！1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念nXn= n =DP1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念含有含有反應(yīng)性反應(yīng)性末端基團(tuán)、能進(jìn)一步聚合的高分子。末端基團(tuán)、能進(jìn)一步聚合的高分子。遙爪高分子遙爪高分子Telechelic Polymers 高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。末端基團(tuán)末端基團(tuán)End GroupsHO COCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2OH聚乙烯：聚乙烯：滌綸：滌綸：CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2

13、CH31.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。如：如：均均 聚聚 物物Homopolymer氯乙烯單體氯乙烯單體由對苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)由對苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)生成的生成的“隱含單體隱含單體”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH“假設(shè)單體假設(shè)單體”：乙烯醇：乙烯醇CH2CHClCOCOOCH2CH2OCH2CHOH生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均聚反應(yīng)生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均聚反應(yīng) （Homopolymerization) )。1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念由一種以

14、上（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚由一種以上（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)共共 聚聚 物物Copolymer判別均聚物判別均聚物：聚合物分子有且只有一種聚合物分子有且只有一種重復(fù)單元，重復(fù)單元，并且該并且該重復(fù)重復(fù)單元只可以由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單元只可以由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體衍生而來單體衍生而來1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念l特例l均聚物，一種重復(fù)單元，但是可以由一種單體均聚或兩種單體共聚而成CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHCOOHCOn

15、CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHHHOCOOHCO+n1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念來來 源源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：經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。主鏈元素主鏈元素（鏈原子）（鏈原子）組成組成碳鏈高分子碳鏈高分子：主鏈（鏈原子）完全由主鏈（鏈原子）完全由C C原子組成。原子組成。雜鏈高分子雜鏈高分子：鏈原子除鏈原子除C外，還含外，還含O,N,S等雜原子。等雜原子。元素有機(jī)高分子元素有機(jī)高分子：鏈原子由鏈原子由Si,B,Al,O,N,S,P等雜原子組等雜原子組成。成。

16、合成高分子合成高分子：由單體聚合人工合成的高分子。由單體聚合人工合成的高分子。1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念碳鏈高分子碳鏈高分子雜鏈高分子雜鏈高分子元素有機(jī)高分子元素有機(jī)高分子CHHCHHCHHCHHCHHCHHCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯CHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO聚乙二醇聚乙二醇NHCHHCHHCHHCHHCHHCO尼龍尼龍6聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷SiCH3CH3OSiCH3CH3SiCH3CH3O1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念性性 質(zhì)質(zhì) 和和 用用 途途塑塑 料料纖纖 維維橡橡 膠膠涂

17、涂 料料粘粘膠劑膠劑功能高分子功能高分子以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。具有可逆形變的高彈性材料。具有可逆形變的高彈性材料。纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的100倍。倍。1.3 高高 分分 子子 的的 分分 類類涂布于物體表面能成堅韌的薄膜、起裝飾和涂布于物體表面能成堅韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料保護(hù)作用的聚合物材料能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料一起的聚合物材料具

18、有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)高分子材料高分子材料I. I. 習(xí)習(xí) 慣慣 命命 名名 法法天然高分子天然高分子一般有與其來源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專一般有與其來源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與化學(xué)性能）、用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與化學(xué)性能）、酶（化學(xué)作用）。酶（化學(xué)作用）。合成高分子合成高分子（1）由一種單體合成的高分子由一種單體合成的高分子：“聚聚”+ + 單體名稱單體名稱 如聚氯乙烯、聚乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等1.4 高高 分分 子子 的的 命命 名名（2）由兩種單體通過縮聚反應(yīng)合成的高分

19、子由兩種單體通過縮聚反應(yīng)合成的高分子：表明或不表明：表明或不表明產(chǎn)物類型產(chǎn)物類型表明產(chǎn)物類型表明產(chǎn)物類型：“聚聚”+ + 兩單體生成的產(chǎn)物名稱兩單體生成的產(chǎn)物名稱，如，如對苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫對苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺”不表明產(chǎn)物類型不表明產(chǎn)物類型：兩單體名稱或簡稱加后綴兩單體名稱或簡稱加后綴“樹脂樹脂”，如，如 苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“酚醛樹脂酚醛樹脂” 尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“脲醛樹脂脲醛樹脂”1.4 高高 分分

20、子子 的的 命命 名名（3）由由兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物： 兩單體名稱或簡稱之間兩單體名稱或簡稱之間 +“-”+“+“-”+“共聚物共聚物”：如：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯乙烯- -乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物”（4） “聚聚”+ +高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)： 指的是一類的高分子，而非單種高分子，指的是一類的高分子，而非單種高分子，如：如： 聚酯聚酯： HO COCOOCH2CH2O H()n聚酰胺聚酰胺：HN(CH2)6HNHCO(CH2)4COOHn1.4 高高 分分

21、子子 的的 命命 名名早期，根據(jù)單體與其生成的聚合物之間在分子組成與結(jié)構(gòu)上的早期，根據(jù)單體與其生成的聚合物之間在分子組成與結(jié)構(gòu)上的變化把聚合反應(yīng)分為變化把聚合反應(yīng)分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。加聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的組成與單體相同的聚加聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的組成與單體相同的聚合反應(yīng)，其聚合產(chǎn)物稱合反應(yīng)，其聚合產(chǎn)物稱加聚物加聚物；縮聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的分子組成比單體分子少若干原子，即縮聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的分子組成比單體分子少若干原子，即在聚合反應(yīng)過程中伴隨有水等小分子副產(chǎn)物生成，其聚合產(chǎn)物在聚合反應(yīng)過程中伴隨有水等小分子副產(chǎn)物生成，其聚合產(chǎn)物稱稱縮聚物縮聚物。

22、開環(huán)聚合開環(huán)聚合異構(gòu)化聚合異構(gòu)化聚合聚加成聚加成1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別根據(jù)根據(jù)反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理和和動力學(xué)動力學(xué)性質(zhì)的不同，分為逐步聚合反應(yīng)性質(zhì)的不同，分為逐步聚合反應(yīng)( (Step-Growth Polymerization) )和鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)和鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)( (Chain-Growth polymerization) )。逐步聚合反應(yīng)逐步聚合反應(yīng)是指在反應(yīng)過程中，聚合物鏈?zhǔn)怯审w系中是指在反應(yīng)過程中，聚合物鏈?zhǔn)怯审w系中所有聚所有聚合度分子之間合度分子之間通過縮合或加成反應(yīng)生成的。其中通過縮合反應(yīng)通過縮合或加成反應(yīng)生成的。其中通過縮合反應(yīng)生成聚合物鏈的稱生成聚合物鏈的稱

23、縮合聚合反應(yīng)縮合聚合反應(yīng)（Polycondensation），），簡簡稱稱縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)；如果聚合物鏈?zhǔn)峭ㄟ^加成反應(yīng)生成的稱如果聚合物鏈?zhǔn)峭ㄟ^加成反應(yīng)生成的稱逐步加成逐步加成聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)（Polyaddition）. .連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng)是指在聚合反應(yīng)過程中，聚合物鏈?zhǔn)鞘侵冈诰酆戏磻?yīng)過程中，聚合物鏈?zhǔn)莾H由單體和僅由單體和聚合物鏈上的反應(yīng)活性中心之間聚合物鏈上的反應(yīng)活性中心之間的反應(yīng)生成，并且在新的聚合的反應(yīng)生成，并且在新的聚合物鏈上再生反應(yīng)活性點。物鏈上再生反應(yīng)活性點。1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別逐步縮合反應(yīng)，逐步縮合反應(yīng)，反應(yīng)中有小分反應(yīng)中有小分子物質(zhì)生成子物

24、質(zhì)生成CHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHCOOHCOnCHHOCHHOCOOHHCOCHHOCHHOHHHOCOOHCO+n1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別逐步加成聚合反應(yīng)逐步加成聚合反應(yīng)HOOHN+OOHNNHCON C OOOnbutane-1,4-diol1,6-diisocyanatohexane1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別縮和聚合歷程H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NHCO(CH2)4COOHH2N(CH2)6NHCO(CH2)4COOH + HOOC(CH2)4COOHHOOC(CH2)4

25、CONH(CH2)6NHCO(CH2)4COOHH2N(CH2)6NHCO(CH2)4COOH+ H2N(CH2)6NH2H2N(CH2)6NHCO(CH2)4CONH(CH2)6NH2-H2O-H2O-H2OHN(CH2)6NHCO(CH2)4COn1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別CH2-CH CH2-CH CH2-CHClClClC CHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H連鎖聚合反應(yīng)連鎖聚合反應(yīng)烯烴烯烴、二、二烯烴烯烴、炔烴類含不飽和炔烴類含不飽和碳碳雙鍵或叁鍵碳碳雙鍵或叁鍵的物質(zhì)發(fā)生連鎖的物質(zhì)發(fā)生連鎖聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別

26、連鎖聚合歷程*RMMRRI鏈引發(fā)：鏈增長：*322RMMRMRMMRM*11nniiRMMRMRMMRM鏈終止：*整個過程瞬間完成*nRM 死聚合物1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別轉(zhuǎn)化率/%分子量轉(zhuǎn)化率/%分子量 自由基連鎖聚合自由基連鎖聚合 逐步聚合逐步聚合 活性陰離子連鎖聚合活性陰離子連鎖聚合轉(zhuǎn)化率/%分子量不同機(jī)理的聚合反應(yīng)中分子量與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系不同機(jī)理的聚合反應(yīng)中分子量與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系1.5 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 類類 別別所有單體必須至少是雙功能化的所有單體必須至少是

27、雙功能化的（1）含兩個（或以上）末）含兩個（或以上）末端功能基的單體端功能基的單體，如：，如： 羥基酸：羥基酸：HO-Z-COOH 氨基酸：氨基酸：H2N-Z-COOH 二元二元 胺：胺：H2N-Z-NH2 二元羧酸：二元羧酸：HOOC-Z-COOH 二元醇：二元醇：HO-Z-OH等等 通過單體功能基之間的反應(yīng)進(jìn)行，為逐步聚合反應(yīng)通過單體功能基之間的反應(yīng)進(jìn)行，為逐步聚合反應(yīng)1.6 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 單單 體體（2）含多重鍵的單體，）含多重鍵的單體，如：如： C=C雙鍵：乙烯、丙烯、苯乙烯等雙鍵：乙烯、丙烯、苯乙烯等 CC三鍵：乙炔及取代乙炔三鍵：乙炔及取代乙炔 C=O雙鍵：甲醛等雙

28、鍵：甲醛等 多通過單體中重鍵加成反應(yīng)進(jìn)行，為鏈?zhǔn)蕉嗤ㄟ^單體中重鍵加成反應(yīng)進(jìn)行，為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)聚合反應(yīng)1.6 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 單單 體體（3）雜環(huán)單體，）雜環(huán)單體，如：如： OOCNHOOCO開環(huán)聚合，依條件不同可為逐步或為鏈?zhǔn)介_環(huán)聚合，依條件不同可為逐步或為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)聚合反應(yīng)1.6 聚聚 合合 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 單單 體體聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的結(jié)構(gòu)特點特點：多重性多重性和和復(fù)雜性復(fù)雜性高 分 子 聚 集 態(tài) 結(jié) 構(gòu)高 分 子 鏈 結(jié) 構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)（共混物結(jié)構(gòu)）液晶態(tài)結(jié)構(gòu)取向態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)結(jié)構(gòu)近 程 結(jié) 構(gòu)（ 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) ）遠(yuǎn) 程 結(jié) 構(gòu)結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)單元的連接順序

29、結(jié)構(gòu)單元的立方體構(gòu)型支化與交聯(lián)高分子鏈的大?。ǚ肿恿浚└叻肿渔湹男螒B(tài)（構(gòu)象）復(fù) 合 材 料 等（ 高 次 結(jié) 構(gòu) ）聚 合 物 結(jié) 構(gòu)一 級 結(jié) 構(gòu)二 級 結(jié) 構(gòu)三 級 結(jié) 構(gòu)1.7 高高 分分 子子 的的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)I. I. 單體單元的結(jié)構(gòu)排列單體單元的結(jié)構(gòu)排列首首- -尾連接尾連接首首- -首連接首連接尾尾- -尾連接尾連接如單體如單體CH2=CHX聚合時，所得單體單元結(jié)構(gòu)如下：聚合時，所得單體單元結(jié)構(gòu)如下：CH2CHCH2XCHXCH2CH CHXCH2XCH CH2CH2CHXXCH2CHX首首尾尾單體單元連接方式可有如下三種：單體單元連接方式可有如下三種：1.7.1 高高 分分 子

30、子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)若高分子中含有手性若高分子中含有手性C原子原子,則其立體構(gòu)型可有則其立體構(gòu)型可有D型和型和L型，型，據(jù)其連接方式可分為如下三種：（以聚丙烯為例）據(jù)其連接方式可分為如下三種：（以聚丙烯為例）（1） 全同立構(gòu)高分子全同立構(gòu)高分子（isotactic polymer)：主鏈上的：主鏈上的C*的立體構(gòu)型全部為的立體構(gòu)型全部為D型或型或L 型型, 即即DDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLL；II. II. 高分子的立體異構(gòu)高分子的立體異構(gòu)CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)1.7.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀

31、觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)（2） 間同立構(gòu)高分子間同立構(gòu)高分子（syndiotactic polymer)：主鏈上的：主鏈上的C*的的立體構(gòu)型各不相同立體構(gòu)型各不相同, 即即D型與型與L型相間連接，型相間連接，LDLDLDLDLDLDLD；立構(gòu)規(guī)整性高分子立構(gòu)規(guī)整性高分子（tactic polymer): C*的立體構(gòu)型有的立體構(gòu)型有規(guī)則連接，簡稱規(guī)則連接，簡稱等規(guī)高分子等規(guī)高分子。CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3CH2CHCH31.7.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)（3） 無規(guī)立構(gòu)高分子無規(guī)立構(gòu)高分子（atactic polymer)：主鏈上的：主鏈上的C*的立體

32、構(gòu)型紊亂無規(guī)則連接。的立體構(gòu)型紊亂無規(guī)則連接。CH2CH CH2CH3CH CH2CHCH3CH3CH2CHCH31.7.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)III. III. 高分子的高分子的幾何異構(gòu)幾何異構(gòu)共軛雙烯單體聚合時可形成結(jié)構(gòu)不同的單體單元，如最簡單共軛雙烯單體聚合時可形成結(jié)構(gòu)不同的單體單元，如最簡單的共軛雙烯丁二烯可形成三種不同的單體單元：的共軛雙烯丁二烯可形成三種不同的單體單元：1,2-1,2-加成結(jié)構(gòu)加成結(jié)構(gòu) 反式反式1,4-1,4-加成結(jié)構(gòu)加成結(jié)構(gòu) 順式順式1,4-1,4-加成結(jié)構(gòu)加成結(jié)構(gòu)CH2CHCHCH2CH2CHCCH2HCH2CHCCH2H丁二烯：丁二

33、烯：CHCH2 2=CHCCH=CH=CHCCH=CH2 2構(gòu)型異構(gòu)構(gòu)型異構(gòu)1.7.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 3,4- 3,4-加成加成 1,2-1,2-加成加成 反式反式1,4-1,4-加成加成 順式順式1,4-1,4-加成加成CH2CHCCH2CH2CHCCH2CH3CH2CHCCH2CH3CH3CH2CCHCH2CH3而異戊二烯則可形成四種不同的單體單元：而異戊二烯則可形成四種不同的單體單元：H2C CH CCH3CH2異戊二烯異戊二烯:1.7.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)l思考思考:異異戊二烯有多少種異構(gòu)？包括構(gòu)型和構(gòu)異構(gòu)？戊二烯有多少種

34、異構(gòu)？包括構(gòu)型和構(gòu)異構(gòu)？H2C CH CCH3CH21.7.1 高高 分分 子子 的的 微微 觀觀 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)線形高分子線形高分子linear環(huán)狀高分子環(huán)狀高分子cyclic支化高分子支化高分子hyperbranched梳形高分子梳形高分子comb梯形高分子梯形高分子ladder網(wǎng)狀高分子網(wǎng)狀高分子 crosslinking, network星形高分子星形高分子star-shaped樹形高分子樹形高分子dendrimer1.7.2 高高 分分 子子 的的 鏈鏈 形形 態(tài)態(tài)1.7.2 高高 分分 子子 的的 鏈鏈 形形 態(tài)態(tài)1.7.2 高高 分分 子子 的的 鏈鏈 形形 態(tài)態(tài)1.7.3 高高 分

35、分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)CrystalLiquid CrystalLiquid液晶液晶高聚物與其他物質(zhì)形態(tài)在相態(tài)上的的差異高聚物與其他物質(zhì)形態(tài)在相態(tài)上的的差異1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)TgTm 溫溫 度度 比體積比體積 玻玻 璃璃 態(tài)態(tài) 高高 彈彈 態(tài)態(tài)粘粘 流流 態(tài)態(tài)半結(jié)晶半結(jié)晶固體固體玻璃化轉(zhuǎn)變溫度玻璃化轉(zhuǎn)變溫度熔點熔點1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)TgTf 溫溫 度度 形形 變變 玻玻 璃璃 態(tài)態(tài) 高高 彈彈 態(tài)態(tài) 粘粘 流流 態(tài)態(tài)聚合物形變聚合物形變-溫度曲線溫度曲線粘流溫度粘流溫度無定型塑料無定型塑料- Tg 應(yīng)比室溫高應(yīng)比室溫

36、高50-75結(jié)晶塑料結(jié)晶塑料- Tg 可低于室溫，但可低于室溫，但Tm高于室溫高于室溫50-75橡膠橡膠- Tg 應(yīng)比室溫低應(yīng)比室溫低75以上以上纖維纖維- Tm高于室溫高于室溫150 以上以上1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)煙草壞疽病毒的煙草壞疽病毒的單晶：單晶： 圖中每個顆粒的直徑約15nm. 這些顆粒即是組成此單晶的晶胞。這是空間點陣假設(shè)的一個直觀例證。事實上，每個顆粒就是一個病毒蛋白質(zhì)分子。 1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)聚乙烯(PE)片晶透射電鏡1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)樹枝狀晶80%支化的支化的PE1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)等規(guī)聚丙烯的球晶1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)彩色偏光照片彩色偏光照片 1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)串晶和柱晶串晶和柱晶1.7.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 態(tài)態(tài)50 mAppearance of banded texture:204 s 214 s 244 s 362 s30min40min43min120min