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* 功能高分子材料 功能高分子 1 绪论 本 章 内 容 1.1 高分子的基本概念 1.2 聚合物的分类和命名 1.6 线形、支链形和交联 1.5 大分子微结构 1.4 分子量及其分布 1.3 聚合反应 （*） （△） （*） 1.7 聚集态和热转变 1.8 高分子材料和力学性能 教学目的及要求： 掌握：高分子化合物的基本概念、聚合反应的分类方法 ；掌握书写聚合物结构式的一般方法，掌握聚合物平均分子量、分子量分布的几种表示方法； 熟悉：高分子的特点； 线型、支链和体型大分子以及高分子的微观结构 、聚合物的分类及几种命名方法 ； 了解：高分子化学研究的主要问题，了解聚合物分子量、分子量分布对聚合物性能的影响，聚合物的物理状态和主要性能、 高分子材料和机械强度、高分子化学简史 以及高分子科学及其工业发展历史和前景。 1.1 高分子的基本概念 什么是高分子？ 由许多相同的、结构简单的单元(unit)通过共价键(covalent bond)重复键接而成的相对分子质量很大的化合物。 高分子(大分子) (macromolecule) 高聚物 (high polymer) 聚合物 (polymer) 这些术语一般可以通用 1.一般称胰岛素等化学组成和结构非常复杂的生物高分子化合物为大分子化合物，而称人工合成的塑料、橡胶和纤维等为聚合物或高聚物。 2.聚合物包括低聚物(oligomer)和高聚物,但通常所称的聚合物即指高聚物。 低聚物（Oligomer)：分子量较小的高分子化合物，重复单元数只有几个到十几个。线型或环状结构。如聚乙二醇。 现在的倾向： 高分子的特征： A、相对分子质量很大 - - - - - 103 - - - - - - - - - - - - - - 104 - - - - - - - - - 106 - - - - - - - - - - - - - - - 低分子 过渡区（齐聚物） 高聚物 超高分子量的聚合物 一般高分子的分子量在104～106 B、共价键连接 C、由相同的化学结构重复多次而成 高分子可看作是由许多重复单元所组成的一条长链 支链 主链 侧基 链原子 构成高分子主链骨架的单个原子 聚丙烯 聚乙二醇 高 分 子 单 体 聚合反应 Polymerization 能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元的小分子。即合成聚合物的起始原料。 单 体（Monomer） 聚合 例如：聚苯乙烯 单体 聚合物 缩写成 在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团。即构成大分子链的基本结构单元。结构单元的元素组成可以与单体的元素组成相同，也可以不同。 聚丙烯 尼龙—66 结构单元（Structure unit） 聚合物中化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元，又可称链节（Chain Element）。 在聚合物链节中，与单体的元素组成相同，仅部分电子状态稍有差别的（基本）结构单元。 和 聚氯乙烯的重复单元 尼龙-66的重复单元 单体单元（ Monomer unit ） 重复单元 （Repeating unit） 高分子的三种组成情况 比 较 n 1.由一种结构单元组成的高分子 高分子的三种组成情况 例如：聚苯乙烯 聚合 高分子结构可以缩写成 单体 结构单元＝单体单元＝重复单元＝链节 此时 说明：n 表示重复单元数，也称为链节数, 在此等于聚合度。 重复单元的元素组成与单体的元素组成相同 聚合度有两种表示法： 以大分子链中的结构单元数目表示，记作 以大分子链中的重复单元数目表示，记作 此时 说明：由于绝大多数高聚物都是由不同链长的大分子组成，即同一种聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此，聚合物的分子量或聚合度只是这种大小不一的大分子的统计平均值，或者说分子量或聚合度具有一定的分布范围。 一种结构单元组成的高分子 聚合度（Degree of polymerization，缩写为DP） 聚合度是衡量高分子大小的一个指标。 另一种情况： 结构单元＝重复单元＝链节? 单体单元 结构单元比其单体少了些原子（氢原子和氧原子），因为聚合时有小分子生成，所以此时的结构单元不等于单体单元。 式中:M 是高分子的分子量 M0 是结构单元的分子量 由聚合度可计算出高分子的分子量： 重复单元的元素组成与单体的元素组成不同 结构单元 结构单元 重复结构单元 2.由两种结构单元组成的高分子 其重复单元由两种结构单元组成，且结构单元与单体的组成不尽相同，所以，不能称为单体单元。 但单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子 高分子的三种组成情况 合成