高分子化学讲义教案.docx

《高份子化学》 第一章绪论 1. 1高份子的基本概念 学好高份子化学，首先要理解并掌握相关的基本概念。 1.1.1聚合物 (polymer) 和高份子 (macromolecule) 1. 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 polyme)。 2. 高份子：由许多结构单元通过化学键连接而成的份子量巨大的化合物。与高聚物等同。 1.1.2单体( monomer )、结构单元(structural un)和重复结构单元(repeating structural unit 1. 单体：通过化学反应可形成聚合物的化合物。可为小份子化合物，也可为份子量较高的 化合物，后者常称为大份子单体 (macromonomer )。 2. 结构单元：单体转变成聚合物后的残留部份，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。 3. 重复结构单元：在聚合物中重复浮现的最小结构单位。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。它源于小份子化合物的反应，要求产物单一、单 向进行。 1.1.4聚合度(polymerization degree 份子量和份子量分布(molecular weight distribut)ion 1. 聚合度：聚合物中所含结构单元的数目。常用数均聚合度 (X ) 和重均聚合度 (X ) 来表示。 2. 份子量：常用数均份子量 (M。)、 重均份子量 (M、) 和粘均份子量(M) 来表示， 它们之间的相对大小为 3. 份子量分布：衡量份子量均一性的参数。由于聚合反应的本质，绝大多数聚合反应的产 物具有份子量的多分散性，常用份子量分布曲线和份子量分布指数(polydispersity index 来表示，后者定义为M /M )。 1.1.5末端基团 (end group)、侧基 (side group 和主链 (backbone) 1. 末端基团：聚合物份子链末端所含有的基团。与聚合反应条件相关。 2. 侧 ：如聚苯乙烯的苯 。与侧链不同。 3. 主链： 1.2 高份子的 本化学结构 学好高份子化学，其次要了解高份子的 本化学结构。 1.2.1高份子的组成 1.2.1 线形高份子（ linear polymer ）、支化高份子（ branched polymer ）和交联高份子 （ crosslinked polyme）r 1. 线形高份子： 一个高份子惟独两个末端。注意，线形高份子是可以卷曲的。 2. 支化高份子： 一个高份子具有可数的末端。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 polym e）r。 3. 交联高份子： 一个高份子具有不可数的末端， 为无数高份子链通过化学键相互连接而形成 的网状份子。该“网”非普通鱼网，可视为多张鱼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） 1. 均聚物：只含有一种重复结构单元的聚合物。 2. 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 regiostructu e 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（ regioselectiv）i t相y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-structu）re 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 或者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 高份子的分类 最重要的分类方法是依据高份子材料的性能和用途，其次是依据高份子的结构。 1.3.1按高份子材料的性能和用途 1. 塑料：力学性能 于纤维和橡胶之间；份子量分布的要求介于纤维和橡胶之间。 2. 橡胶：可逆形变大、模量低； 有轻微的交联；份子量分布宜宽。 3. 纤维： 抗拉断裂强度高、形变小、模量高；要求高度结晶； 份子量分布宜窄。 4. 涂料：涂布于物体表面能结成顽强保护膜的材料。 5.