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 高分子化学 化工与材料学院 王莹 第一章 绪论 1.1 高分子的基本概念 高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的科学。 高分子化合物是由许多结构单元相同的小分子化合物 通过化学键连接而成的。例如，聚氯乙烯的化学结构为： 第一章 绪论 其中方括弧中的化学式表示高分子链中的重复单元，也叫结构单元、单体单元和链节。 n为重复单元的数量，称为聚合度，用DP表示。 一个高分子化合物的分子量M可用下式表示： M = DP×M0 （1—1） M0为单体的分子量。高分子化合物的分子量为聚合度的整数倍。 第一章 绪论 由此可见，高分子化合物是由小分子单体聚合而成的， 因此又称为聚合物。 通常，根据化合物的分子量大小来划分高分子和小分子。 分子量小于1000的，一般为小分子化合物；而分子量大于10000的，称为高分子或高聚物；处于中间范围的可能为高分子（低聚物），也可能为小分子。 重要概念： 当一个化合物的分子量足够大，以至多一个链节或少一个链节不会影响其基本性能时，称为高分子。 第一章 绪论 由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。聚合物也 可由两种或两种以上的单体共同聚合而成。例如由氯乙烯 和醋酸乙烯酯共同聚合时，产物为： 其中n和m为分子链中两种单体单元的数量，但并不表示n个 氯乙烯单元后面接m个醋酸乙烯酯单元。两种单体单元通常 是无规分布的。 第一章 绪论 由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物称为共聚物。 根据各种单体单元在分子链中的排列状况，可将共聚物分为 无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。 通过普通的聚合方法，只能得到无规共聚物和交替共聚 物，嵌段共聚物和接枝共聚物必须通过特殊方法制备。 共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。 第一章 绪论 以上介绍的高分子化合物，其结构单元与单体的化学 结构和原子数量都是相同的。这类聚合物一般是采用加成 聚合方法制备的，分子主链上全部由碳和氢组成，因此称 为碳链聚合物。除此之外还有一类聚合物，其结构单元 与单体的化学结构和原子数量不相等。例如由对苯二甲酸 和乙二醇聚合而成的聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂）。 第一章 绪论 这类聚合物通常是采用缩合聚合方法制备的，其结构单 元的化学结构与元素组成均与单体不同，因此其结构单元不 能称为单体单元。分子主链上除了碳原子外，还有O、N、 S、P等杂原子，因此称为杂链聚合物。 这类聚合物的聚合度可用重复单元的数量表示，即： DP = n （1—2） 也可用结构单元的数量表示，记为Xn，则： Xn = 2 DP = 2 n （1—3） 第一章 绪论 重要的碳链聚合物： 第一章 绪论 重要的杂链聚合物： 第一章 绪论 第一章 绪论 元素有机聚合物的主链上没有碳元素，一般由Si、B、 N、P、Ge和O等元素组成，但侧链上含有有机基团。例如有机硅聚合物。 无机高分子无论在主链还是侧链上均没有碳元素。例 如玻璃、陶瓷等均属此类。不在本课程讨论之列。 第一章 绪论 2）根据高分子受热后的形态变化分类 根据受热后发生的形态变化，可将高分子化合物分为 热塑性高分子和热固性高分子两大类。 热塑性高分子在受热后会从固体状态逐步转变为流动 状态。这种转变理论上可重复无穷多次。或者说，热塑性高 分子是可以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯 和涤纶树脂等均为热塑性高分子。 目前，绝大多数高分子化合物为热塑性高分子。 第一章 绪论 热固性高分子在受热后先转变为流动状态，进一步加热 则转变为固体状态。这种转变是不可逆的。换言之，热固性 高分子是不可再生的。 能通过加入固化剂使流体状转变为固体状的高分子，也 称为热固性高分子。 典型的热固性高分子如：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树 脂、不饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。 第一章 绪论 3）根据高分子的用途分类 根据高分子的实际用途，可将其分为塑料、橡胶、化学 纤