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高分子的设计与合成高分子的设计与合成 洪春雁洪春雁 高分子科学与工程系 高分子化学的主要研究内容高分子化学的主要研究内容 合成高分子的合成高分子的合成方法合成方法、聚合反应机理聚合反应机理、反应动力学反应动力学， 及高分子本身的及高分子本身的化学反应化学反应 （（包括天然高分子的化学反应包括天然高分子的化学反应）。）。 高分子的结构、反应与结构的关系也是重要的研究内容。 合成高分子开辟了用化学方法制造新物质、新材料的广 阔天地阔天地，展现了无穷的创新可能性展现了无穷的创新可能性。 与有生物活性的天然高分子相比与有生物活性的天然高分子相比，，合成高分子在结构的合成高分子在结构的 精细、复杂程度和功能的特异性、高效性方面有很大差距。 “仿生高分子”是一个重要的方向。 聚合反应聚合反应 （（polymerization ））是指由低分子是指由低分子 单体合成高分子化合物的化学反应单体合成高分子化合物的化学反应。。 按照单体与聚合物在元素组成和结构上的变化， 聚合反应分为加聚反应 （additive polymerization ）和 缩聚反应 （condensation polymerization ）。 11. 加聚反应加聚反应 单体单体间通过加成反应的形式形成高分子化合物的反应叫间通过加成反应的形式形成高分子化合物的反应叫 加成聚合反应；简称加聚反应，所得产物称之为加聚物。 特点特点：a. 加聚反应过程中加聚反应过程中没有小分子生成没有小分子生成，，往往是烯类往往是烯类 单体π键加成的聚合反应，无官能团结构特征，得到的多 是碳链聚合物。 bb. 加聚物的元素组成与其单体相同加聚物的元素组成与其单体相同，，只是电子结构有所只是电子结构有所 改变 。c. 加聚物的分子量是单体分子量的整数倍。 nCH22 CH CH22 CH nn Cl Cl 一些烯类、炔类、醛类等具有不饱和键的单体， 通常进行加成聚合反应而生成加聚物。 2. 缩聚反应 单体间通过缩合反应单体间通过缩合反应，脱去小分子脱去小分子，聚合成高聚合成高 分子的反应，所得产物称之为缩聚物。 nH N(CH ) NH nHOOC(CH ) COOH 2 2 6 2 + 2 4 HH NNHH((CCHH )) NNHHCCOO((CCHH )) CCOO OOHH ++ ((22nn-11))HH OO 22 66 22 44 22 nn • 特点： 酰胺键 a. 缩聚反应通常是官能团间的聚合反应缩聚反应通常是官能团间的聚合反应； b. 反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等； c. 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故大部分缩聚物都是杂链聚合物； d. 缩聚物的结构单元比其单体少若干原子缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，，故分子量故分子量 不再是单体分子量的整数倍。 聚合反应按照聚合机理的不同分为链式聚合 （chain reaction polymerization ）和逐步聚合 （step reactiion polymeriizatiion ））。 1.1. 链式聚合链式聚合 整个聚合反应是由链引发，链增长，链终止等 基元反应