高分子化学讲义教案-页WORD完整版.doc

《高分子化学》 第一章 绪论 1.1 高分子的基本概念 学好高分子化学，首先要理解并掌握相关的基本概念。 1.1.1 聚合物（polymer）和高分子（macromolecule） 聚合物：由许多结构单元通过化学键连接而成的化合物。根据结构单元的数目可分为低聚体（oligomer）和高聚物（high polymer）。 高分子：由许多结构单元通过化学键连接而成的分子量巨大的化合物。与高聚物等同。 1.1.2 单体（monomer）、结构单元（structural unit）和重复结构单元（repeating structural unit） 单体：通过化学反应可形成聚合物的化合物。可为小分子化合物，也可为分子量较高的化合物，后者常称为大分子单体（macromonomer）。 结构单元：单体转变成聚合物后的残留部分，故又称为单体残基（monomer residue）。缩聚反应的单体和结构单元在元素组成上存在差异，烯烃加成聚合的单体和结构单元在元素组成上相同，但是电子结构上存在差异。 重复结构单元：在聚合物中重复出现的最小结构单位。对于二元醇和二元羧酸的缩聚反应而言，重复结构单元为两种结构单元的组合；对于链式聚合而言，结构单元和重复结构单元等同。 1.1.3 聚合反应（polymerization） 聚合反应为单体转变成聚合物的反应。它源于小分子化合物的反应，要求产物单一、单向进行。 1.1.4 聚合度（polymerization degree）、分子量和分子量分布（molecular weight distribution） 聚合度：聚合物中所含结构单元的数目。常用数均聚合度（）和重均聚合度（）来表示。 分子量：常用数均分子量（）、重均分子量（）和粘均分子量（）来表示，它们之间的相对大小为 。 分子量分布：衡量分子量均一性的参数。由于聚合反应的本质，绝大多数聚合反应的产物具有分子量的多分散性，常用分子量分布曲线和分子量分布指数（polydispersity index）来表示，后者定义为）。 1.1.5 末端基团（end group）、侧基（side group）和主链（backbone） 1. 末端基团：聚合物分子链末端所含有的基团。与聚合反应条件相关。 2. 侧基：如聚苯乙烯的苯基。与侧链不同。 3. 主链： 1.2 高分子的基本化学结构 学好高分子化学，其次要了解高分子的基本化学结构。 1.2.1 高分子的组成 1.2.1 线形高分子（linear polymer）、支化高分子（branched polymer）和交联高分子（crosslinked polymer） 1. 线形高分子：一个高分子只有两个末端。注意，线形高分子是可以卷曲的。 2. 支化高分子：一个高分子具有可数的末端。可能是主链和侧链可区分的支化聚合物，也可能是无主次之分的星形聚合物（star polymer）。 3. 交联高分子：一个高分子具有不可数的末端，为无数高分子链通过化学键相互连接而形成的网状分子。该“网”非普通渔网，可视为多张渔网之间又被无数根线连接成三维的网络。 1.2.2 均聚物（homopolymer）和共聚物（copolymer） 均聚物：只含有一种重复结构单元的聚合物。 共聚物：含有多种重复结构单元的聚合物。可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。 1.2.3 聚合物的局域结构（polymer regiostructure） 对于烯烃的链式聚合，结构单元的键接存在头-尾连接和头-头连接方式，与聚合反应的局域选择性（regioselectivity）相关。在通常情况下，头-尾连接方式占主导地位。 1.2.4 聚合物的立体结构（polymer stereo-structure） 主链有手性中心的聚合物存在等规立构和间规立构两种立构规整的聚合物。主链有双键或环结构的聚合物存在全顺式和全反式两种立构规整的聚合物。聚合物的立构规整性对聚合物的物理性质有很大影响。 1.3 高分子的分类 最重要的分类方法是依据高分子材料的性能和用途，其次是依据高分子的结构。 1.3.1 按高分子材料的性能和用途 塑料：力学性能处于纤维和橡胶之间；分子量分布的要求介于纤维和橡胶之间。 橡胶：可逆形变大、模量低；有轻微的交联；分子量分布宜宽。 纤维：抗拉断裂强度高、形变小、模量高；要求高度结晶；分子量分布宜窄。 涂料：涂布于物体表面能结成坚韧保护膜的材料。 粘合剂：具有良好的粘合性能。 功能高分子：具有特殊物理、化学或生物性质的高分子。 许多高分子可作为不同材料使用。 1.3.2 按主链结构 碳链高分子：完全由碳原子构成高分子主链；如烯类聚合物（PE、PP、PMMA、PTFE）； 杂链高分子：高分子主链含有杂原子；聚酯、聚酰氨、聚氨酯聚醚 元素有机