[工学]高分子化学第一章.ppt

* * 第一章 绪 论 高分子或称聚合物分子或大分子 由许多重复单元通过共价键有规律地连接而成的分子，具有高的分子量. 高的分子量： 相对于一般小分子，无严格分界 104～106 ：高聚物分子 104 : 低聚物分子 重复单元 由实际上或概念上是相应的小分子衍生而来: 1.1 高分子的基本概念 实际上 聚氯乙烯 聚乙烯醇 概念上 氯乙烯 “乙烯醇” 高分子化合物或称聚合物: 由许多单个高分子（聚合物分子）组成的物质。 高分子与高分子化合物（或聚合物）是两个不同层面上的概念,但在实际应用中常常并不对两者加以区分。 聚合反应与单体 由小分子生成高分子的反应过程 聚 合 反 应 小 分 子 Polymerization 高 分 子 单 体 Monomer 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化合物。 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 结构单元：构成高分子主链结构组成的单个原子或原子团。 重复结构单元：重复组成高分子分子结构的最小的结构单元 ( )n 高分子结构式 重复结构单元 单体单元：高分子分子结构中由单个单体分子衍生而来的最大的 结构单元 单体单元与重复结构单元不同: 单体单元是一个基于聚合反应过程的概念，而重复结构单元是基于高分子结构的概念。如聚乙烯由乙烯聚合而成： 在写聚乙烯结构式时，习惯上还是以其单体单元来表示. 单体单元 重复结构单元 又如聚对苯二甲酸乙二酯: 不管它由何种单体聚合而成，其重复结构单元始终是： 但单体单元则可能因所用单体不同而异，如果使用的单体是对苯二甲酸和乙二醇两种单体： 生成两种单体单元. 而假设聚合反应时用的是对苯二甲酸二乙二酯一种单体： 单体单元与重复结构单元相同 聚合度（Degree of Polymerization，DP）： 单个聚合物分子中所含单体单元的数目。 与单体单元相似，它也是一个基于聚合反应过程的概念，即使是同一聚合物，也可能因使用的单体不同而具有不同的聚合度。 DP = 2n DP = n 末端基团（End Groups）：高分子链的末端结构单元 由于通常聚合物的分子量很大，末端基团相对于整个高分子而言是很小的组成单元，而且通常是未知的，因此若非需要特别指出末端基团，在书写高分子结构式时，常忽略不写。 假如高分子的末端基团是反应性的，能进一步进行聚合反应，这样的高分子称为遥爪高分子或预聚物分子，其反应性末端基团常常是有目的引入的。 1.2???聚合反应与聚合反应的单体 (1)聚合反应分类 早期由于合成聚合物的聚合反应为数不多，根据单体分子与其所生成的聚合物分子在组成和结构上的变化，把聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。 加聚反应是指聚合产物分子的单体单元的组成与相应的单体分子相同的聚合反应，其聚合产物称加聚物，如由氯乙烯合成聚氯乙烯. 缩聚反应是指聚合产物分子的单体单元组成比相应单体分子少若干原子的聚合反应，在聚合反应过程中伴随有水、醇等小分子副产物生成，其聚合产物称缩聚物。如己二酸和己二胺合成聚酰胺-6,6（尼龙-6,6）： 但随着高分子化学的发展，新的聚合反应不断开发，这种分类方法就越来越难以适应，如聚酰胺-6的合成： 当它由氨基己酸聚合而得时，其单体单元的组成比单体分子的组成少一分子的H2O： 因此，很难以上述的分类方法将聚酰胺-6归属于加聚物或缩聚物. 根据聚合反应机理和动力学的不同，把聚合反应分为逐步聚合反应(Step-Growth Polymerization)和链式聚合反应(Chain-Growth polymerization)两大类. 但如果由己内酰胺开环聚合合成时，所得产物分子的单体单元的组成与单体分子一致： 逐步聚合反应是指在聚合反应过程中，聚合物分子是由体系中的单体分子以及所有聚合度不同的中间产物分子之间通过缩合或加成反应生成的，聚合反应可在单体分子以及任何中间产物分子之间进行。 特征：单体分子及所有聚合度分子之间都能相互反应生成更高聚合度的聚合物分子。 链式聚合反应是指在聚合反应过程中，单体分子之间不能发生聚合反应，聚合反应只能发生在单体分子和聚合反应活性中心之间，单体和聚合反应活性中心反应后生成聚合度更大的新的活性中心，如此反复生成聚合物分