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1、 高分子化学大学大学大学之道大学之道在明明德在明明德在亲民在亲民在止于至善在止于至善格物格物 致知致知诚意诚意 正心正心修身修身 齐家齐家治国治国 平天下平天下格物致知格物致知：现代汉语词典现代汉语词典解释为：穷究事物的原理解释为：穷究事物的原理法则而总结为理性知识。法则而总结为理性知识。“格物致知格物致知”一词出自一词出自大大学学。格格，至也。，至也。物物，犹事也。，犹事也。致致，推极也，推极也，知知，犹，犹识也。格物致知是儒家的一个十分重要的哲学概念。识也。格物致知是儒家的一个十分重要的哲学概念。凡事都要弄个明白凡事都要弄个明白 即做个真正的明白人即做个真正的明白人n世事洞明皆学问 人情练
2、达即文章n洞明世事皆化学 练达结构要分析n琳琅满目高分子 格物致知低姿态天地乾坤，万物归一。天地乾坤，万物归一。化宏入微，由微而真，由杂致纯，化宏入微，由微而真，由杂致纯，融奥秘为智慧，变瞬间为永恒融奥秘为智慧，变瞬间为永恒 是是化学化学的神奇，的神奇， 也是生命的追求。也是生命的追求。材料与文明第一章 绪论n1.1高分子基本概念n1.1.1高分子化合物的定义高分子化合物：高分子化合物： Polymeric Substance或称聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分子）或称聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的物质。组成的物质。Macromolecular compound，Macro
3、molecue、highPolymer 、Polymer 高分子化合物的定义 高分子化合物：指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在1万以上的化合物。具有：高熔点、高强度、高弹性，溶液或者熔体具有高粘度。众多原子或原子团、共价键、相对分子量众多原子或原子团：组成大分子的原子数目成千上万，但是涉及的元素种类相当有限主要有H、C、O、N；S、Cl、P、Si、F也存在一些高分子化合物中。高分子化合物的定义n构成生物大分子的微量元素还有Fe、Ca、Mg、Na、K、I等。n共价键：构成绝大多数高分子化合物大分子主链的原子间，几乎都是通过共价键实现相互连接的，只有少数高分子化合物大分子主
4、链的原子间可能含有配位键。特殊高分子化合物分子链的侧基或者侧链可能有离子键和配位键。高分子化合物的定义相对分子量： 高分子化合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子组成，聚合物的分子量或聚合度是统计的，是一个平均值。 相对分子量在1万以上的，是一个大概数值，有的达到数百万，甚至上千万。1.1.2高分子化合物的基本特点1、相对分子质量很大，而且具有多分散性 通常，根据化合物的相对分子质量大小来划分高分子和小分子。 相对分子质量小于1000的，一般为小分子化合物；而相对分子质量大于10000的，称为高分子或高聚物；处于中间范围的可能为高分子（低聚物），也可能为小分子。1.1.2高分子化合
5、物的基本特点2、化学组成比较简单，分子结构有规律n高分子化合物组成相对比较简单，通常由有限的几种非金属元素组成。n高分子化合物分子结构存在一定规律 其结构是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子衍生而来。1.1.2高分子化合物的基本特点高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 应应Polymerization单单 体体能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元的小分子。的小分子。Monomer聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的物质。聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的物质。1.1.2高
6、分子化合物的基本特点3、分子形态多种多样线形高分子线形高分子环状高分子环状高分子支化高分子支化高分子梳形高分子梳形高分子梯形高分子梯形高分子网状高分子网状高分子星形高分子星形高分子体型高分子体型高分子1.1.2高分子化合物的基本特点4、高分子化合物具有粘弹性高分子化合物的聚集态与小分子不同n小分子状态：气、液、固n高分子化合物的聚集态：n玻璃态、高弹态、粘流态粘弹性表现：蠕变（暂时形变变为永久形变）和应力松弛（随时间延长应力减小） 温温 度度 比比 容容TgTf 温温 度度 形形 变变 玻玻 璃璃 态态 高高 弹弹 态态 粘粘 流流 态态玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态玻璃化转变温度，玻璃
7、化转变温度，Tg粘流温度，粘流温度，Tf1.2大分子结构式与聚合反应方程式n1.2.1聚合物大分子结构式的书面表达C CHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 应应Polymerization单单 体体MonomerCHHCHHO CHHCHHO CHHCHHO1.2大分子结构式与聚合反应方程式构成高分子构成高分子主链结构主链结构一部分的单个原子或原子团，可包含一一部分的单个原子或原子团，可包含一个或多个链单元。个或多个链单元。重复重复组成高分子分子结构的组成高分子分子结构的最小最小的结构单元。的结构单元。结结 构构 单单 元元Consti
8、tutional Unit重重 复复 结结 构构 单单 元元Constitutional Repeating Unit, CRUCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3HCH2CHCH3()nCCHHCH3HCHHCCH3HCHHCCH3H单个聚合物单个聚合物分子所含单体单元的数目。分子所含单体单元的数目。聚聚 合合 度度Degree of Polymerization，DP聚合物分子结构中由聚合物分子结构中由单个单个单体分子生成的单体分子生成的最大最大的结构单元。的结构单元。单单 体体 单单 元元Monomer(ic) Unit, merCOCOOCH2CH2O()nCOCOHOOH+
9、HOCH2CH2OHCOCOOCH2CH2OHHOCOCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2O 聚合物聚合物 单单 体体 单体单元单体单元 聚合度聚合度2n聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸乙二酯，涤纶，涤纶，PETn含有含有反应性反应性末端基团、能进一步聚合的高分子。末端基团、能进一步聚合的高分子。遥遥 爪爪 高高 分分 子子Telechelic Polymers 高分子链的末端结构单元。高分子链的末端结构单元。末末 端端 基基 团团End GroupsHO COCOOCH2CH2OCOCOOCH2CH2OHCH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：聚乙烯：涤纶：涤纶：由一种（
10、真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。如：如：均均 聚聚 物物Homopolymer氯乙烯单体氯乙烯单体“假设单体假设单体”：乙烯醇：乙烯醇CH2CHClCOCOOCH2CH2OCH2CHOH生成均聚物的聚合反应称生成均聚物的聚合反应称均聚反应均聚反应 （Homopolymerization) )。HOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-HOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OHHO(CH2)3OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-(OC-Ph-COOCH2CH2CH2O)m-
11、HO-(CH2)5COOHHOCH2COOH-O(CH2)5COm-OCH2COn-共聚物共聚物共聚物共聚物均聚物均聚物假设假设隐含单体隐含单体 ？交替共聚物交替共聚物CH2CH2-CH2CHCH3()n隐含单体隐含单体HOOC-Ph-COOCH2CH2OHCH2=CH2CH2=CHCH3其中方括弧中的化学式表示高分子链中的重复单元，也叫结构单元、单体单其中方括弧中的化学式表示高分子链中的重复单元，也叫结构单元、单体单元和链节。元和链节。 n为重复单元的数量，称为聚合度，用为重复单元的数量，称为聚合度，用DP表示。表示。 一个高分子化合物的相对分子质量一个高分子化合物的相对分子质量M可用下式表
12、示：可用下式表示： M = DPM0 （11） M0为单体的相对分子质量。高分子化合物的相对分为单体的相对分子质量。高分子化合物的相对分子质量为聚合度的整数倍。子质量为聚合度的整数倍。 CH2CHCln1.2.1聚合物大分子结构式的书面表达n重重 复复 结结 构构 单单 元元:大分子链上化学组成大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单位和结构均可重复的最小单位n结结 构构 单单 元：均聚聚合物的最小重复单元：均聚聚合物的最小重复单位化学组成和结构均可重复的最小单位位化学组成和结构均可重复的最小单位n单体单单体单 元：化学组成相同，结构不同元：化学组成相同，结构不同CH2 CHCH2-CH-CH
13、2-CH-CH2-CHnCH2 CHnnxnxDPnDPxn(2n-1) H2O+n H2N-(-CH2-)-COOH-NH-(-CH2-)-CO-nn H2O+55H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOHH-NH(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHnn书写反应方程式注意事项n正确写出结构单元n重复结构单元必须遵循化学规则n写出端基n注意元素价态n正确写出重复结构单元和大分子结构n配平反应方程式1.3高分子化合物的分类和命名n1.3.1 高分子化合物的分类来来 源源天然高分子天然高分子：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。合成高分子合成高分子：由单体聚合
14、人工合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。半天然高分子半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。经化学改性后的天然高分子。碳链高分子碳链高分子：主链（链原子）完全由主链（链原子）完全由C C原子组成。原子组成。主链元素主链元素（链原子）（链原子）组成组成杂链高分子杂链高分子：链原子除链原子除C外，还含外，还含O,N,S等杂原子。等杂原子。元素有机高分子元素有机高分子：链原子由链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组等杂原子组成。成。性性 质质 和和 用用 途途以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。和填料，经
15、加工形成的塑性材料或刚性材料。具有可逆形变的高弹性材料。具有可逆形变的高弹性材料。能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料一起的聚合物材料具有特殊功能与用途但用量不大的精细具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料高分子材料塑塑 料料纤纤 维维橡橡 胶胶涂涂 料料胶粘剂胶粘剂功能高分子功能高分子纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍。倍。涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料保护作用的聚合物材料1.3.1 分类n按照合成高分子化合物的聚合反应
16、类型 加聚反应（加聚物）缩聚反应（缩聚物）n按照高分子化合物的化学结构 聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚烯烃n按照高分子化合物的受热时的行为 热固性、热塑性n按照高分子化合物的相对分子质量高低 高聚物、低聚物、齐聚物oligomer、预聚物1.3.2 高分子化合物的命名1.3.2 高分子化合物的命名n由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物类型明产物类型n表明产物类型表明产物类型：“聚聚”+ 两单体生成的产物名称两单体生成的产物名称，如，如n对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙聚对苯二甲酸乙二酯二酯”n己二酸和己二胺的缩聚产物叫己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺”n不表明产物类型不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀两单体名称或简称加后缀“树脂树脂”，如如n 苯酚和甲醛的缩聚产物叫苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂酚醛树脂”n 尿素和甲醛的缩聚产物叫尿素和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂脲醛树脂”1.3.2 高分子化合物的命名n由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：由两种单体通过链
