第十六章高分子化合物 本章要求 本章主要介绍包括高分子化学和高分子物理在内的高分子科学的 些基础知识。以高分子化学为主。本章学习的基本要求为: 1.明确高分子化合物的一些基本概念:高聚物,单体,结构单元, 聚合度,加成聚合,缩合聚合,链式聚合,逐步聚合,齐聚物,共 聚物,近程结构,远程结构,平均分子量,分子量分布,玻璃化温 度,粘流温度 2.了解高分子科学的研究对象和高分子化合物的基本应用。 3.明确高分子化合物的基本特点,了解它们的分类方法,命名方 法,及合成原理。了解高分子化合物反应类型、特征及其应用。 4了解高分子化合物的结构与性能的关系 2021/2/24
2021/2/24 1 第十六章 高分子化合物 本章要求 本章主要介绍包括高分子化学和高分子物理在内的高分子科学的 一些基础知识。以高分子化学为主。本章学习的基本要求为： 1. 明确高分子化合物的一些基本概念：高聚物，单体，结构单元， 聚合度，加成聚合，缩合聚合，链式聚合，逐步聚合，齐聚物，共 聚物，近程结构，远程结构，平均分子量，分子量分布，玻璃化温 度，粘流温度。 2. 了解高分子科学的研究对象和高分子化合物的基本应用。 3. 明确高分子化合物的基本特点，了解它们的分类方法，命名方 法，及合成原理。了解高分子化合物反应类型、特征及其应用。 4. 了解高分子化合物的结构与性能的关系
参考文献 1、潘祖仁主编.高分子化学.北京:科学出版社,1997(第2版) 2、复旦大学高分子科学系编著.高分子化学上海:复旦大学出版社, 1995 3、王善琦主编.高分子化学原理北京:化学工业出版社,1993 4、郝立新等.高分子化学与物理教程北京:化学工业出版社,1993 2021/224
2021/2/24 2 参考文献 1、潘祖仁主编. 高分子化学.北京：科学出版社，1997（第2版） 2、复旦大学高分子科学系编著. 高分子化学.上海：复旦大学出版社， 1995 3、王善琦主编. 高分子化学原理.北京：化学工业出版社，1993 4、郝立新等. 高分子化学与物理教程.北京：化学工业出版社，1993
§16.1高分子化合物概述 ●高分子科学 研究高分子化合物的合成、反应、结构及其与性能关系的科学 1611高分子科学的发展 ●早期早已使用,但不了解:木材、棉、麻、丝、毛、漆 20世纪 第一个合成的酚醛树脂1909年工业化生产;1920年,斯担丁格 (H. Staudinger)提出了链( chain)型高分子的概念,从结构上(共 价键)阐明了高分子物质的共同特征 高分子科学是20世纪30年代才从有机化学独立出来的一门科学 也是发展最迅速的学科之一。它以三大合成材料为主要研究对象 研究领域十分广阔。现已成为综合性强、跨学科的一门边缘科学 2021/224 3
2021/2/24 3 §16.1 高分子化合物概述 •高分子科学 研究高分子化合物的合成、反应、结构及其与性能关系的科学 16.1.1 高分子科学的发展 •早期 早已使用，但不了解：木材、棉、麻、丝、毛、漆 •20世纪 ——第一个合成的酚醛树脂1909年工业化生产；1920年，斯担丁格 （H．Staudinger）提出了链(chain)型高分子的概念，从结构上（共 价键）阐明了高分子物质的共同特征 ——高分子科学是20世纪30年代才从有机化学独立出来的一门科学， 也是发展最迅速的学科之一。它以三大合成材料为主要研究对象， 研究领域十分广阔。现已成为综合性强、跨学科的一门边缘科学
16.12高分子化合物的重要作用 ●在工业、农业、国防及生活中都得到了广泛的应用,产量早已 超过了全部有色金属的产量原因:原料资源丰富,种类甚多, 产品性能优良,易加工,成本低,应用广。例,日本高分子工业 的产值占整个化学工业产值的56%,从业人员占一半(专业设置 ●应用领域 (1)日常生活 (12)工业 (23)农(牧、渔)业 (34)交通运输、建筑 (45)国防建设、尖端科学技术 (6)医药卫生 2021/2/24
2021/2/24 4 16.1.2 高分子化合物的重要作用 •在工业、农业、国防及生活中都得到了广泛的应用，产量早已 超过了全部有色金属的产量 原因：原料资源丰富，种类甚多， 产品性能优良，易加工，成本低，应用广。例，日本高分子工业 的产值占整个化学工业产值的56%，从业人员占一半(专业设置) •应用领域 （1）日常生活 （12）工业 （23）农（牧、渔）业 （34）交通运输、建筑 （45）国防建设、尖端科学技术 （56）医药卫生
●高分子材料的发展方向 对现有量大面广的高分子品种,有二 寻找高活性引发剂和催化剂,配以大型高效设备,简化工艺 流程,向自动化、大型化、降低能耗、减少污染和提高劳动生产率 发展 ●通过共聚、共混、复合等途径,扩大品种、提高性能、增加 应用领域 研发特种高分子开发混合型、功能型、仿生型高分子,使其 具有减震、导电、导光、药用、医用生物高分子等 分子设计”按照意愿,设计并合成出具有指定性能的高分 2021/224
2021/2/24 5 •高分子材料的发展方向 ——对现有量大面广的高分子品种，有二 •寻找高活性引发剂和催化剂，配以大型高效设备，简化工艺 流程，向自动化、大型化、降低能耗、减少污染和提高劳动生产率 发展 •通过共聚、共混、复合等途径，扩大品种、提高性能、增加 应用领域 ——研发特种高分子 开发混合型、功能型、仿生型高分子，使其 具有减震、导电、导光、药用、医用生物高分子等 ——“分子设计” 按照意愿，设计并合成出具有指定性能的高分 子
16.13高分子科学的研究对象 ●高分子化学 研究高分子的合成方法及其化学反应。包括聚合的原理、方法,原 料的选择,催化剂的寻找,工艺条件的确定 高分子物理 研究高分子的结构与性能之间的关系及分子运动的规律,为高聚物 的成型加工提供理论基础 ●说明 高分子化学与高分子物理紧密相关、相辅相成:材料具备一定的结 构才会体现出相应的性能;要得到预定性能的材料,必须设计、合 成一定结构的高分子 2021/2/24 6
2021/2/24 6 16.1.3 高分子科学的研究对象 •高分子化学 研究高分子的合成方法及其化学反应。包括聚合的原理、方法，原 料的选择，催化剂的寻找，工艺条件的确定 •高分子物理 研究高分子的结构与性能之间的关系及分子运动的规律，为高聚物 的成型加工提供理论基础 •说明 高分子化学与高分子物理紧密相关、相辅相成：材料具备一定的结 构才会体现出相应的性能；要得到预定性能的材料，必须设计、合 成一定结构的高分子
16.14高分子化合物的基本概念 ●高分子( macromolecule)相对分子质量(简称分子量)高达几 千到几百万(103~10)(104~107)最高达10的分子;此类分子构成的 化合物称高分子化合物( macromolecular compound),又称高聚物 ( high polymer)或聚合物( polymer)或大分子 类型 天然高分子化合物动物的毛发、淀粉、纤维素 合成高分子化合物有机玻璃、涤纶、合成橡胶 有机高分子和无机高分子 2021/224
2021/2/24 7 16.1.4 高分子化合物的基本概念 •高分子(macromolecule) 相对分子质量（简称分子量）高达几 千到几百万(103~106 ) (104~107 ) 最高达109的分子；此类分子构成的 化合物称高分子化合物(macromolecular compound)，又称高聚物 (high polymer)或聚合物(polymer)或大分子 •类型 ——天然高分子化合物 动物的毛发、淀粉、纤维素 ——合成高分子化合物 有机玻璃、涤纶、合成橡胶 ——有机高分子和无机高分子
●基本概念 单体( monomer)合成的高分子化合物常由低分子化合物通过 聚合反应形成。这些低分子化合物称为单体 均聚物和共聚物由一种单体聚合而成的聚合物称均聚物,由 两种以上单体聚合而成的聚合物称共聚物 结构单元( (structural unit)一个高分子链中重复出现的一段结构 也可称链节(link, chain element)或重复单元( repeating unit) 注意有二种单体参与聚合时,链节或重复单元由两个结构单 元组成。例 n hooc(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2→ [CO(CH2)4CO-HN(CH2)6NH-In ←结构单元→〉←结构单元→ 重复单元(链节) 2021/224 8
2021/2/24 8 •基本概念 ——单体(monomer) 合成的高分子化合物常由低分子化合物通过 聚合反应形成。这些低分子化合物称为单体 ——均聚物和共聚物 由一种单体聚合而成的聚合物称均聚物，由 两种以上单体聚合而成的聚合物称共聚物 ——结构单元(structural unit) 一个高分子链中重复出现的一段结构 ，也可称链节(link, chain element) 或重复单元(repeating unit) ——注意 有二种单体参与聚合时，链节或重复单元由两个结构单 元组成。例 n HOOC(CH2)4COOH+n H2N(CH2)6NH2→ [－CO(CH2)4CO－HN(CH2)6NH－]n 结构单元→ 结构单元→ 重复单元(链节)
端基( end group)高分子链端的基团,只占高分子的极小 部分,可略去不计 示例1聚苯乙烯 CH2CHCH2- CH-CH2 CH 式中,M代表碳链骨架,可缩写为+ch- []—结构单元,该例中即重复单元 侧基 2021/224
2021/2/24 9 ——端基(end group) 高分子链端的基团，只占高分子的极小 一部分，可略去不计 •示例1 聚苯乙烯 式中， 代表碳链骨架，可缩写为 ［ ］——结构单元，该例中即重复单元 ——侧基 CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH n
示例2、3聚氯乙烯( polyvinyl chloride,PVC)和纤维素 ( cellulose)的结构 CH2CH-CH2CH-CH2CH~葉氯乙婚 结构单元 ww-CSH1oO5-C6Hzoo5-CsHpOj 纤维素 埔衬单元 2021/224 10
2021/2/24 10 •示例2、 3 聚氯乙烯(polyvinyl chloride, PVC)和纤维素 (cellulose)的结构