[工学]高分子讲义 第一章.ppt

《高分子物理化学》 主讲教师：孙燕副教授 《高分子物理化学》是材料成型及控制工程专业重要的专业主干课程。 其目的和任务是通过课堂教学，使学生掌握高分子的基本概念，合成高分子化合物的基本原理及控制聚合物反应速率和分子量的方法，高分子化学反应的特征，以及聚合方法的选择；进一步掌握有关聚合物的多层次结构、分子运动及主要物理、机械性能的基本概念、基本理论和基本研究方法，建立起高分子结构与性能之间的关系，为从事相关高分子设计、改性、加工和应用奠定基础。为学生学好后续专业课做好铺垫。 使用教材： 《高分子化学与物理》，主编：魏无际、愈强、崔益华等，化学工业出版社出版，2011年1月第一版。 参考书： 1、《高分子物理》，何曼君等（第三版），复旦大学出版社，2007年。 2、《高分子物理》，金日光等编，化学工业出版社，2001年。 3、《高聚物结构与性能》，马德柱等编，科学出版社，1997年。 4、《高分子化学》，潘祖仁（第四版），化学工业出版社，2007年。 5、《高分子化学》，潘才元，中国科学技术大学出版社。 6、《Principles of Polymer Chemistry》Paul J. Flory 第一部分------高分子化学部分 第一章 高分子化学绪论 1.1 高分子的基本概念 高分子化学是研究高分子合成基本规律的科学。 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： 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相对分子质量M可用下式表示： M = DP×M0 （1—1） M0为单体的相对分子质量。高分子化合物的相对分 子质量为聚合度的整数倍。 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，根据化合物的相对分子质量大小来划分高分子 和小分子。 相对分子质量小于1000的，一般为小分子化合物；而 相对分子质量大于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： 当一个化合物的相对分子质量足够大，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。 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。 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。 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）。 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） 重要的碳链聚合物： 重要的杂链聚合物： 1.2 高分子的分类和命名 1.2.1 高分子的分类 1）根据高分子主链结构分类 根据高分子主链的结构，可将高分子化合物分为碳链聚 合物、杂链聚合物、元素有机聚合物和无机高分子四种。 碳链聚合物的主链全部由