高分子化学 第一章 序论(wfy).ppt

高分子化学 教材：潘祖仁主编《高分子化学》 1. 绪 论 高分子的基本概念 高分子化合物的基本特征 高分子化合物的命名和分类 聚合反应 在这里,两种聚合度相等，都等于 n 另一种情况： x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的： ? ?M1M2M1M1M2M1M2M2M2 ? ? 在这种情况下，无法确定它的重复单元 即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成 这种高分子的分子量不均一(即分子量大小不一、参差不齐）的特性，就称为分子量的多分散性 因此应注意： 一般测得的高分子的分子量都是平均分子量 聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同 式中符号意义同前 测定方法：光散射法 Z均分子量（Z-average molecular weight ） 按照Z值统计平均的分子量 测定方法：超离心法 三种分子量可用通式表示： 对于一定的聚合物－溶剂体系，其特性粘数[η]和分子量的关系如下： 一般， α值在0.5～0.9之间，故 Mz Mw Mv Mn，Mv略低于Mw Mn靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分对Mn影响较大 Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分对Mw影响较大 一般用Mw来表征聚合物比Mn更恰当，因为聚合物的性能如强度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子 序列结构 具有取代基的乙烯基单体可能存在头－尾或头－头或尾－尾连接 顺反异构 大分子链中存在双键时，会存在顺、反异构体 分子链中的结构差异，对聚合物的性能影响很大 顺式聚丁二烯是性能很好的橡胶 反式聚丁二烯则是塑料 高分子的聚集态结构 高分子的聚集态结构，是指高聚物材料整体的内部结构，即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。分为： 非晶态结构 高聚物可以是完全的非晶态 非晶态高聚物的分子链处于无规线团状态 这种缠结、混杂的状态存在着一定程度的有序 非晶态高分子没有熔点，在比容-温度曲线上有一转折点，此点对应的温度称为玻璃化转变温度，用Tg表示 晶态结构 高聚物可以高度结晶，但不能达到100％，即结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存的状态 结晶熔融温度，Tm，是结晶高聚物的主要热转变温度 液晶态结构 取向态结构 聚丁二烯　　PB Polybutadiene 结构单元的化学组成直接影响聚合物的分子链形态和性质, 根据主链组成元素的不同，可分为以下几类。 碳链高分子: 元素有机高分子： 主链含Si、P、Se、Al、Ti等，但不含碳 原子，称为元素有机高分子。一般具有无机 物的热稳定性和有机物的弹性与塑性。如： 聚二甲基硅氧烷： 聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大 反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂 进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物 根据活性中心不同，连锁聚合反应又分为： 加聚反应（Addition Polymerization) 单体加成而聚合起来的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。其特征是： 加聚反应往往是烯类单体?键加成的聚合反应，无官能团结构特征，多是碳链聚合物 加聚物的元素组成与其单体相同，仅电子结构有所改变 加聚物分子量是单体分子量的整数倍 2。按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化分类 缩聚反应（Condensation Polymerization） 是缩合反应多次重复结果形成聚合物的过程 兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义 反应产物称为缩聚物。其特征是： 缩聚反应通常是官能团间的聚合反应 反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等 缩聚物中往往留有官能团的结构特征,如 -OCO- -NHCO-，故大部分缩聚物都是杂链聚合物 缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，故分子量不再是单体分子量的整数倍 History of Polymers 15世纪，天然橡胶，Mayan 1839年，天然橡胶的硫化，C. Goodyear 1869年，赛璐珞(Celluloid), J. W. Hyatt 1907年，酚醛塑料(Bakelite), Leo Baekeland 1920年，论聚合反应，Hermann Staudinger … PVC，Teflon(PTFE), PS，PE, 丁钠橡胶和丁苯橡胶 1938年，尼龙，W. Carothers; 聚酯纤维(1940) 1950’s, 低压PE和PP，Ziegler-Natta Catalyst