高分子基本概念
第一章 高分子的基本概念,§11 高分子化合物 §12 高分子材料的命名 §13 高分子材料的分类 §14 高分子的分子量,高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物 这些术语一般可以通用 Polymer , Macromolecules,什么是高分子？,§11 高分子化合物,高分子也叫高分子化合物，是指分子量很高并由共价键连接的一类化合物,分子量多大才算是高分子？,一般高分子的分子量在 104 106 范围,高分子可看作是由许多重复单元所组成的一条长链,支链,主链,构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合,侧链或侧基：连接在主链原子上的原子或原子集合，又称支链。支链可以较小，称为侧基；可以较大，称为侧链。,高分子化合物的分子组成,一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成。 例如：聚苯乙烯,1.由一种结构单元组成的高分子,（1）聚合反应与单体,单体为什么能够聚合？,乙烯分子的结构,聚乙烯分子模型,由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被称为聚合物，如聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。,（2）结构单元（Structure unit）： 在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团,（3）重复结构单元： 高分子链中重复出现的单元，即链节,(4)聚合度（Degree of polymerization）： 聚合物分子中重复结构单元的数目，也称为链节数 n,聚合物的结构式：,聚合度是衡量高分子大小的一个指标。 有两种表示法： 以大分子链中的结构单元数目表示，记作 以大分子链中的重复结构单元数目表示，记作,聚合度：小孩的数目,在这里，两种聚合度相等，都等于 n,M：高分子的分子量 M0 ：结构单元的分子量,由聚合度可计算出高分子的分子量：,此时 ，两种结构单元构成一个重复结构单元,2.由两种结构单元组成的高分子,注意：Mo两种结构单元的平均分子量,举例2：,x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的： M1M2M1M1M2M1M2M2M2 ,例如：丁苯橡胶,3. 由无规排列的结构单元组成的高分子,均聚物:由一种单体聚合而成的高分子 共聚物:由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子,在这种情况下，无法确定它的重复结构单元,无规共聚物-A-B-B-A-B-A-A-A-B-A-A-B-A- 交替共聚物-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A- 嵌段共聚物-A-A-A-A-B-B-B-B-B-A-A-A-A- 接枝共聚物-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A B B B B,共聚物的几种类型,聚乙烯的结构式为,聚甲基丙烯酸甲酯的结构式为,课堂练习,聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构式为,涤纶树脂的结构式为,§12 高分子化合物的命名,一、习惯命名法,（1）以单体名称为基础，在前面加“聚”字 乙烯 丙烯 氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯,（3）以高分子链的结构特征命名,聚酰胺 如己二酸和己二胺为单体合成的聚合物称为聚己二酰己二胺；由氨基己酸为单体的聚合物称为聚己酰胺。 聚酯 聚对苯二甲酸乙二(醇)酯；由己醇酸为单体合成的聚合物称为聚己酯。 聚氨酯 如甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙二醇为单体合成的聚合物称为聚甲苯基-2,4-二氨基甲酸乙二醇酯。 聚醚,合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀 涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙纶 聚丙烯 锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别,二、商业命名法,NH(CH2)6NHCO(CH2)8COn,NH(CH2)10NHCO(CH2)8COn,第一个数字表示二元胺的碳原子数 第二个数字表示二元酸的碳原子数 只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数,数字含义,聚合物的商业名称,三、系统命名法（IUPAC命名）,聚 (1苯基乙烯 ) Poly(1-phenylethylene),例子:,1) 确定重复结构单元； 2) 按规定排出重复结构单元中的二级单元顺序：规定主链上带取代基的C原子写在前，含原子最少的基团先写； 3) 给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC命名规则给重复结构单元命名； 4) 给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀“聚”。,系统命名法较严谨，但比较烦琐，往往名称很长，使用不太方便。 一般命名法容易掌握,但不严格,有时会造成混乱,IUPAC不反对在一般场合使用习惯命名法和其能反映聚合物特征的命名法，但在学术性较强的论文中鼓励使用系统命名法。 IUPAC不提倡采用商品名和俗称。,当聚合物结构较复杂时，聚合物名称往往较长，使用不方便，因此常用英文缩写表示。 例如： PE：polyethylene； PP：polypropylene PVC：poly（vinyl chloride）； PS：polystyrene； PVA：poly（vinyl alcohol）； PC：polycarbonate PMMA：poly（methyl methacrylate） PET：poly（ethylene terephthalate） PA：polyamide；PUR： polyurethane,四、英文缩写命名法,常用聚合物英文缩写符号,按性质和用途分,§13 高分子材料的分类,1.3.1,§1.3.2 按高分子的来源分为：,纤维素 (cellulose),植物是纤维素最主要的来源 棉花是自然界中纤维素含量最高的纤维 木材是纤维素化学工业的主要原料,甲壳素,壳聚糖,壳聚糖（Chitosan）,自然界中仅次于纤维素的第二大生物多糖，同时也是自然界唯一大量存在的聚氨基的碱性多糖。它是由甲壳素经过脱乙酰作用得到的，具有良好的生物相容性、生物可降解性及抗菌、防腐、止血和促进伤口愈合等优良的特性。,硫酸软骨素 （Chondroitin Sulphate）,一种重要的酸性糖胺多糖，由动物喉骨、鼻软骨、气管等软骨组织提取，在免疫抑制、调脂、抑制结石形成等方面有广泛的用途,割胶季节海南从每年3月25日至12月25日，云南从每年的4月至11月25日,天然橡胶 天然橡胶是由人工栽培的三叶橡胶树分泌的乳汁，经凝固、加工而制得的，它是以聚异戊二烯为主要成分的不饱和状态的天然高分子化合物，其结构式为：,主链（链原子）完全由C原子组成,链原子除C外，还含O,N,S等杂原子,链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组成,聚二甲基硅氧烷,§1.3.3 按主链元素（链原子）组成来分：,高分子链的三种基本形状：线形、支链形、体形,线形 支链形 体形,按高分子链几何形状分类,其它新型结构的高分子，如星形聚合物、梯形聚合物等。,星形,梯形,§14 高聚物的分子量,1.4.1 高聚物分子量的多分散性,什么是分子量的多分散性（Polydispersity）,天然橡胶,n 约为10000左右，分子量分布在10-180万之间，平均分子量70万左右。实际天然橡胶是多种不同分子量的聚异戊二烯的混合体，橡胶烃含量约91%94%，其余为少量的蛋白质、脂肪酸、糖分、灰分等，含杂质的天然橡胶透明而略带黄色。,分子量分布 Molecular weight distribution,Monodispersity,polydispersity,一般测得的高分子的分子量都是平均分子量,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，称为分子量的多分散性,高分子不是由单一分子量的化合物所组成 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、结构相似的同系聚合物的混合物所组成,高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数,1.4.2 高聚物平均分子量的表示方法,按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量,每种链的重量：,按照聚合物的重量进行统计平均的分子量,举例：设一聚合物样品，其中分子量为104的分子有10 mol, 分子量为105的分子有5 mol, 求分子量。（ 设 =0.6）,1.4.3 高聚物分子量分布,单独一种平均分子量不足以表征聚合物的性能，还需要了解分子量多分散性的程度,（2）以分子量分布曲线表示,可通过曲线形状，直观判断分子量分布的宽窄,（1） 高分子的强度与分子量密切相关,各种聚乙烯室温下的性能与分子量的关系,1.4.4 分子量大小及分布对性能的影响,分子量分布越宽，熔融的范围越宽，加工性能越好（塑料）,分布越窄，机械性能越好，抗撕裂（纤维）,（3）分子量分布是影响聚合物性能的因素之一,
