高分子化学ppt 优秀PPT.ppt

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1、高分子化学ppt 第一页，本课件共有85页大大学学大大学学之之道道在在明明明明德德在在亲亲民民在在止止于于至至善善第二页，本课件共有85页格格物物 致致知知诚诚意意 正正心心修修身身 齐齐家家治治国国 平平天天下下第三页，本课件共有85页格物致知格物致知：现代汉语词典现代汉语词典解释为：穷究事物的原理法解释为：穷究事物的原理法则而总结为理性知识。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学大学。格格，至也。，至也。物物，犹事也。，犹事也。致致，推极也，推极也，知知，犹识也。格物，犹识也。格物致知是儒家的一个十分重要的哲学概念。凡事都要弄个致知是儒家的一个十分重要的哲学概念。凡事

2、都要弄个明白明白 即做个真正的明白人即做个真正的明白人第四页，本课件共有85页n世事洞明皆学问 人情练达即文章n洞明世事皆化学 练达结构要分析n琳琅满目高分子 格物致知低姿态第五页，本课件共有85页天地乾坤，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。第六页，本课件共有85页第七页，本课件共有85页第八页，本课件共有85页第九页，本课件共有85页材料与文明第十页，本课件共有85页n n天然材料天然材料n n金属材料金属材料n n无机非金

3、属材料无机非金属材料n n 高分子材料高分子材料n n高分子时代：高分子材料体积已经超过高分子时代：高分子材料体积已经超过金属材料金属材料第十一页，本课件共有85页第一章 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，Macromolecue、highPolymer、Polymer 第十二页，本课件共有85页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

4、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。第十三页，本课件共有85页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。第

5、十四页，本课件共有85页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。第十五页，本课件共有85页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。第十六页，本课件共有85页1.1.2高分子化合物的基本特点2

6、、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。第十七页，本课件共有85页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。

7、第十八页，本课件共有85页1.1.2高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第十九页，本课件共有85页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）第二十页，本课件共有85页 温温 度度 比比 容容非晶态高聚物的温度比容曲线非晶态高聚物的温度比容曲线

8、非晶态高聚物的温度比容曲线非晶态高聚物的温度比容曲线将将将将一一一一非非非非态态态态晶晶晶晶高高高高聚聚聚聚物物物物试试试试样样样样，施施施施一一一一恒恒恒恒定定定定外外外外力力力力，记记记记录录录录试试试试样样样样的的的的形形形形变变变变随随随随温温温温度度度度的的的的变变变变化化化化，可可可可得得得得到到到到温温温温度度度度形形形形变变变变曲曲曲曲线线线线或或或或热热热热机机机机械曲线械曲线械曲线械曲线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 态态非晶态高聚物的温度形变曲线非晶态高聚物的温度形变曲线非晶态高聚物的温度形变曲线非晶态高聚物的温度形变曲线

9、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，玻璃化转变温度，Tg粘流温度，粘流温度，TfT Tg g 是非晶态高聚物的主要热转是非晶态高聚物的主要热转是非晶态高聚物的主要热转是非晶态高聚物的主要热转变温度变温度变温度变温度第二十一页，本课件共有85页1.2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Monomer第二十二页，本课件共有85页1.2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，可包含一个一部分的单个原子或原子团，可

10、包含一个或多个链单元。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Constitutional Unit重重 复复 结结 构构 单单 元元Constitutional Repeating Unit,CRU第二十三页，本课件共有85页单个聚合物分子所含单体单元的数目。单个聚合物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,

11、mer 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第二十四页，本课件共有85页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 GroupsCH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙烯：聚乙烯：涤纶：涤纶：第二十五页，本课件共有85页由一种（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

12、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)。第二十六页，本课件共有85页HOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-HOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OHHO(CH2)3OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-(OC-Ph-COOCH2CH2CH2O)m-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

13、设假设隐含单体隐含单体？交替共聚物交替共聚物隐含单体隐含单体HOOC-Ph-COOCH2CH2OHCH2=CH2CH2=CHCH3第二十七页，本课件共有85页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

14、聚合度的整数倍。子质量为聚合度的整数倍。第二十八页，本课件共有85页1.2.1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和大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单位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n n在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元（Structure unit）第二十九页，本课件共有85页l l结构单元有时也称为结构单元有时也称为结

15、构单元有时也称为结构单元有时也称为单体单元单体单元单体单元单体单元（Monomer unitMonomer unit）重复单元重复单元重复单元重复单元(Repeating unit(Repeating unit）,链节链节链节链节(Chain element(Chain element）l ln n 表示重复单元数，也称为链节数表示重复单元数，也称为链节数,在此等于在此等于聚合度聚合度第三十页，本课件共有85页l l聚合度（Degree of polymerization）聚合度是衡量高分子大小的一个指标。有两种表示法：oo以大分子链中的结构单元数目表示，记作以大分子链中的结构单元数目表示，记

16、作oo以大分子链中的重复单元数目表示，记作以大分子链中的重复单元数目表示，记作第三十一页，本课件共有85页结构单元重复单元链节结构单元重复单元链节结构单元重复单元链节结构单元重复单元链节 单体单元单体单元单体单元单体单元结构单元结构单元结构单元结构单元 结构单元结构单元结构单元结构单元重复结构单元重复结构单元重复结构单元重复结构单元n第三十二页，本课件共有85页n HO-R-OH+n HOOC-Rn HO-R-OH+n HOOC-R-COOH-COOHH-(ORO-OCRH-(ORO-OCRCO)CO)n n n n-OH+-OH+(2n-1)H(2n-1)H2 2 2 2O On Hn H2

17、 2N-R-NHN-R-NH2 2+n ClOC-R-COCl+n ClOC-R-COClH-(HNRNH-OCRCO)H-(HNRNH-OCRCO)n n-Cl+-Cl+(2n-1)HCl(2n-1)HCl第三十三页，本课件共有85页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配平反应方程式第三十四页，本课件共有85页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：由单体聚合人工合成的高分子

18、。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。第三十五页，本课件共有85页性性 质质 和和 用用 途途以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填以聚合物为基础，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

19、材料。料，经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高分子具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料材料塑塑 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第三十六页，本课件共有85页1.3.

20、1 分类n按照合成高分子化合物的聚合反应类型 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、预聚物第三十七页，本课件共有85页1.3.2 高分子化合物的命名n n以单体名称为基础，在前面加以单体名称为基础，在前面加“聚聚”字字乙烯乙烯丙烯丙烯氯乙烯氯乙烯甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯n n取单体简名，在后面加取单体简名，在后面加“树脂树脂”、“橡胶橡胶”

21、二字二字如如苯苯酚酚甲甲醛醛酚醛树脂酚醛树脂尿尿素素甲甲醛醛脲醛树脂脲醛树脂甘油甘油邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐醇酸树脂醇酸树脂丁丁二烯二烯苯苯乙烯乙烯丁苯橡胶丁苯橡胶第三十八页，本课件共有85页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“聚对苯二甲酸乙二聚对苯二甲酸乙二酯酯”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

22、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”第三十九页，本课件共有85页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：由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：两单体名称或简称之间两单体名称或简称之间+“-”+“共聚物共聚物”乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯乙烯-乙酸乙烯酯乙酸乙烯酯共聚物共聚物”“聚聚”+高分子主链结构中的特征功能团高分子主链结构

23、中的特征功能团：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：第四十页，本课件共有85页以高分子链的结构特征命名以高分子链的结构特征命名聚酰胺聚酰胺聚酰胺聚酰胺聚酯聚酯聚酯聚酯聚氨酯聚氨酯聚氨酯聚氨酯聚醚聚醚聚醚聚醚n n商品名商品名合成纤维最普遍，我国以合成纤维最普遍，我国以“纶纶”作为合成纤维的后缀作为合成纤维的后缀 涤纶涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯）丙纶丙纶 聚丙烯聚丙烯 锦纶锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别聚酰胺（尼龙），后面加数字区别第四十一页，本课件共有85页尼龙命名n nPA6 PA66 PA610 PA101

24、0 PA613n n第一个数字表示二元胺的碳原子数第一个数字表示二元胺的碳原子数n n第二个数字表示二元酸的碳原子数第二个数字表示二元酸的碳原子数n n只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数原子数第四十二页，本课件共有85页IUPAC命名命名程序：n n确定重复单元结构确定重复单元结构n n排出次级单元（排出次级单元（subunitsubunit）的次序，两个原则）的次序，两个原则:对乙烯基聚合物，先写有取代基的部分对乙烯基聚合物，先写有取代基的部分 连接元素最少的次级单元写在前面连接元素最少的次级单元写在前面n n给重复单元命名，在前面加给重复单元命名，在

25、前面加“聚”字字例子例子:聚聚(1苯基乙烯苯基乙烯)Poly(1-phenylethylene)第四十三页，本课件共有85页 聚1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯 Poly1-(methoxycarbonyl)-1-methyl ethylene 聚(亚胺基六次甲基亚胺基己二酰）Poly(iminohexamethylene imino adipoyl)聚聚(氧羰基氧氧羰基氧-1,4-1,4-苯撑苯撑异丙叉异丙叉-1,4-1,4-苯撑苯撑)Poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-isopropylidene-1,4-phenylene)第四十四页，本课件共有85页1.

26、4相对分子质量、聚合度相对分子质量分布n1.4.1相对分子质量聚合物最基本特征聚合物最基本特征分子量大分子量大聚合物作为材料许多聚合物作为材料许多优良性能优良性能都与分子量有关都与分子量有关如：抗张强度、冲击强度、断裂伸长、可逆弹性如：抗张强度、冲击强度、断裂伸长、可逆弹性聚合物的多分散性聚合物的多分散性聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高聚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，这些同系物高分子之间的分子量差为重复结分子组成，这些同系物高分子之间的分子量差为重复结构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的构单元分子量的倍数，这种同种聚合物分子长短不一的特征称

27、为特征称为聚合物的多分散性聚合物的多分散性第四十五页，本课件共有85页n n分子量多大才算是高分子？其实，并无明确界限，一般n n高分子的强度与分子量密切相关-1000 -10000 -1000 -10000 -低分子低分子低分子低分子 过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）过渡区（齐聚物）高聚物高聚物高聚物高聚物一般高分子的分子量在一般高分子的分子量在一般高分子的分子量在一般高分子的分子量在 101010104 4 4 4 101010106 6 6 6 范围范围范围范围超高分子量的聚合物超高分子量的聚合物超高分子量的聚合物超高分子量的聚合物的分子量高达的分子量高达的分子量高达的分

28、子量高达101010106666以上以上以上以上AC强强强强度度度度聚合度聚合度聚合度聚合度B第四十六页，本课件共有85页1.4 平均分子量平均分子量n 低分子化合物低分子化合物固定分子量固定分子量n水：水：18，甲烷：，甲烷：16，甘油：，甘油：92n 高分子化合物（聚合物）高分子化合物（聚合物）在聚合过程中，在聚合过程中，由于反应几率的不同，即使是由于反应几率的不同，即使是“纯粹纯粹”的聚合物，的聚合物，也是由分子量不等的同系物组成，即分子量为一平也是由分子量不等的同系物组成，即分子量为一平均值。均值。n平均分子量的数值与测定和统计方法有关。平均分子量的数值与测定和统计方法有关。第四十七页

29、，本课件共有85页 数均分子量聚合物中用不同分子量的分子数目平均聚合物中用不同分子量的分子数目平均的统计平均分子量的统计平均分子量N1，N2Ni：分子量为：分子量为M1，M2Mi的分子数；的分子数；Ni：相应分子所占的：相应分子所占的数量分数数量分数。第四十八页，本课件共有85页数均分子量数均分子量n数均分子量的数均分子量的物理意义：物理意义：n 试样总质量按分子总数来平均。试样总质量按分子总数来平均。n 测定方法：测定方法：n利用物化中的利用物化中的依数性依数性所测得的分子量均所测得的分子量均为数均分子量。如：为数均分子量。如：端基分析、端基分析、沸点沸点升高、升高、冰点下降、冰点下降、蒸气

30、压、蒸气压、渗透压等。渗透压等。n 低分子部份低分子部份对数均分子量有较大的贡献。对数均分子量有较大的贡献。第四十九页，本课件共有85页重均分子量聚合物中用不同分子量的分子重量聚合物中用不同分子量的分子重量平均的统计平均分子量。平均的统计平均分子量。W1，W2Wi：分子量为：分子量为M1，M2Mi的聚合物分子的的聚合物分子的重量。重量。Wi：相应的分子所占的：相应的分子所占的重量分数重量分数。第五十页，本课件共有85页蚊子蚊子4质量：质量：1小象小象1质量：质量：10000第五十一页，本课件共有85页数均分子量数均分子量第五十二页，本课件共有85页重均分子量重均分子量第五十三页，本课件共有85

31、页：高分子稀溶液特性粘度，分子量关系：高分子稀溶液特性粘度，分子量关系式中的指数，一般在式中的指数，一般在0.50.9之间。之间。（3）粘均分子量）粘均分子量用粘度法测定，用得最普遍。用粘度法测定，用得最普遍。第五十四页，本课件共有85页 一般性的聚合物：一般性的聚合物：单分散性的聚合物：单分散性的聚合物：Mz第五十五页，本课件共有85页Z均分子量均分子量按照按照Z值统计平均的分子量值统计平均的分子量测定方法：测定方法：超离心法超离心法三种分子量可用通式表示：三种分子量可用通式表示：第五十六页，本课件共有85页 单分散性聚合物：单分散性聚合物：=1；缩聚物（如聚酯、聚酰胺等）：较小；缩聚物（如

32、聚酯、聚酰胺等）：较小；加聚物（如聚氯乙烯等）：较大；加聚物（如聚氯乙烯等）：较大；阴离子聚合的阴离子聚合的PSt：=1.021.20，标样。，标样。常见聚合物常见聚合物 =2501）分布指数分布指数比值越大，分布越宽。比值越大，分布越宽。1.4.2 分子量的分布分子量的分布聚合物的多分散性聚合物的多分散性第五十七页，本课件共有85页第五十八页，本课件共有85页1.5聚合反应的分类n按反应单体：均聚、共聚按反应单体：均聚、共聚n按反应活性中心：自由基聚合和离子按反应活性中心：自由基聚合和离子（阴、阳离子）（阴、阳离子）n按反应类型：线形，开环，环化，转移，按反应类型：线形，开环，环化，转移，异

33、构化异构化按按元素组成元素组成和和结构变化结构变化：加聚，缩聚：加聚，缩聚按按动力学机理动力学机理：连锁，逐步：连锁，逐步第五十九页，本课件共有85页缩聚缩聚官能团反应官能团反应 （逐步聚合）（逐步聚合）第六十页，本课件共有85页的确良的确良涤纶涤纶 官能团间反应，缩聚物有特征结构官能团；官能团间反应，缩聚物有特征结构官能团；有低分子副产物；有低分子副产物；缩聚物和单体分子量不成整数倍。缩聚物和单体分子量不成整数倍。第六十一页，本课件共有85页第六十二页，本课件共有85页加聚加聚缩聚缩聚烯类单体双键加成烯类单体双键加成官能团之间的缩合官能团之间的缩合以碳链为主的大分子，加聚以碳链为主的大分子，

34、加聚物物大多为杂链聚合物，缩聚物大多为杂链聚合物，缩聚物分子量是单体分子量的整数分子量是单体分子量的整数倍倍分子量不是单体的整数倍分子量不是单体的整数倍加聚物结构单元组成与其单加聚物结构单元组成与其单体相同，电子结构有所改变体相同，电子结构有所改变有低分子产生，缩聚物的结有低分子产生，缩聚物的结构单元比单体少若干原子构单元比单体少若干原子第六十三页，本课件共有85页1.6高分子科学化学工程化学工程/高分子专业高分子专业 材料类专业材料类专业高分子材料与工程宽专业高分子材料与工程宽专业高分子高分子/机械专业机械专业化学工程化学工程高分子合成高分子合成高分子材料高分子材料高分子材料加工高分子材料加

35、工机械工程机械工程个性化个性化高分子化高分子化学与物理学与物理化学化学高分子理科高分子理科无机非金属无机非金属金属材料金属材料复合材料复合材料（材料科学与工程（材料科学与工程)）第六十四页，本课件共有85页天天 然然 高高 分分 子子的的 直直 接接 利利 用用天天 然然 高高 分分 子子的的 化化 学学 改改 性性天然橡胶的硫化天然橡胶的硫化,硝化纤维的合成等硝化纤维的合成等淀粉、蛋白质、棉麻丝、竹、木等淀粉、蛋白质、棉麻丝、竹、木等缩聚反应，自由基、配位、缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等离子聚合等高高 分子合分子合 成成高分子时代高分子时代第六十五页，本课件共有85页1840前前天然高分

36、子的直接使用、简单加工天然高分子的直接使用、简单加工十九世纪中期十九世纪中期 天然高分子的化学改性天然高分子的化学改性十九世纪末十九世纪末天然高分子化学组成的确定天然高分子化学组成的确定二十世纪初二十世纪初合成高分子的出现合成高分子的出现1907酚醛树脂酚醛树脂1912丁钠橡胶丁钠橡胶1926醇酸树脂醇酸树脂 1927醋酸纤维醋酸纤维1929脲醛树脂脲醛树脂经典化学基础经典化学基础经典化学基础经典化学基础第六十六页，本课件共有85页19201920高分子概念的提出高分子概念的提出高分子概念的提出高分子概念的提出Hermann Staudinger:把把“高分子高分子”这个概这个概念引进科学领域

37、，并确立了高分子溶液的粘度与分子念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系（量之间的关系（19531953年诺贝尔奖）。年诺贝尔奖）。1935缩聚反应研究缩聚反应研究Carothers第六十七页，本课件共有85页经典经典化学化学概念概念的突的突破破 三、四十年代三、四十年代三、四十年代三、四十年代高分子的蓬勃发展高分子的蓬勃发展高分子的蓬勃发展高分子的蓬勃发展尼龙尼龙尼龙尼龙-66-6619351935PVC 1927 1937PVAc 1936PMMA1927 1931PSt 1934 1937LDPE1939第六十八页，本课件共有85页丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶(19

38、37)(1937)乳液聚合、共聚合乳液聚合、共聚合乳液聚合、共聚合乳液聚合、共聚合丁腈橡胶丁腈橡胶(1937)不饱和聚酯不饱和聚酯(1942)丁基橡胶丁基橡胶丁基橡胶丁基橡胶(1940)(1940)有机硅有机硅有机硅有机硅 (1943)(1943)F F树脂树脂树脂树脂 (1943)(1943)聚胺酯聚胺酯聚胺酯聚胺酯 (1943)(1943)ABS树脂树脂(1948)环氧树脂环氧树脂 (1947)Paul J.Flory:溶液理论、分子量测定、溶液理论、分子量测定、聚合反应聚合反应原理、高分子物理性质与结构的关系原理、高分子物理性质与结构的关系（1974年诺贝尔奖）。年诺贝尔奖）。第六十九页

39、，本课件共有85页五十年代五十年代配位聚合、工程塑料配位聚合、工程塑料配位聚合配位聚合 Karl Ziegler、Giulio Natta:乙烯、丙烯配位聚合乙烯、丙烯配位聚合 （1963年诺贝尔奖）年诺贝尔奖）HDPE 1953 1955PP 1955 1957顺丁橡胶顺丁橡胶 1959异戊橡胶、乙丙橡胶异戊橡胶、乙丙橡胶1960第七十页，本课件共有85页活性阴离子活性阴离子Living Anionic聚合聚合SzwarcSBS热塑弹性体热塑弹性体 工程塑料工程塑料 Engineering Plastics聚甲醛聚甲醛 (1956)聚碳酸酯聚碳酸酯(1957)聚酰亚胺聚酰亚胺(1962)聚苯

40、醚聚苯醚 (1964)聚砜聚砜 (1965)第七十一页，本课件共有85页六、七十年代六、七十年代提高产量、改进性能、发展功能提高产量、改进性能、发展功能七十年代七十年代功能高分子功能高分子 Functional Polymer如：如：Hideki Shirakawa（白川英树）（白川英树）,Alan G.MacDiarmid,Alan J.Heeger：对导电聚合物：对导电聚合物的发现和发展（的发现和发展（2000年诺贝尔奖）。年诺贝尔奖）。第七十二页，本课件共有85页八十年代八十年代高分子的精密合成高分子的精密合成 立构规整性聚合立构规整性聚合活性聚合活性聚合活性聚合活性聚合阳离子阳离子阳离

41、子阳离子自由基自由基自由基自由基九十年代九十年代超分子与高分子的超分子与高分子的超分子与高分子的超分子与高分子的自组装自组装自组装自组装 Supra-molecule,Supra-molecule,Self-Assembly艺术性高分子？！艺术性高分子？！第七十三页，本课件共有85页制制 约约 因因 素素解解 决决 途途 径径（1）延长使用寿命：减少废弃）延长使用寿命：减少废弃（2）回收利用：低性能应用；降解）回收利用：低性能应用；降解（3）自然降解：自然分解回归自然）自然降解：自然分解回归自然：高分子制品废弃后对环境的污染高分子制品废弃后对环境的污染在人类历史上在人类历史上,几乎没有什么科学

42、技术象高分子科几乎没有什么科学技术象高分子科学这样对人类社会做出如此巨大的贡献。学这样对人类社会做出如此巨大的贡献。第七十四页，本课件共有85页扩大高分子的品种和应用范围扩大高分子的品种和应用范围在理论上研究和验证高分子的结构在理论上研究和验证高分子的结构研究影响老化的因素和性能变化之间的关系研究影响老化的因素和性能变化之间的关系研究高分子的降解，有利于废聚合物的处理研究高分子的降解，有利于废聚合物的处理高分子研究的目的高分子研究的目的高分子研究的目的高分子研究的目的第七十五页，本课件共有85页1 1、理论研究、理论研究、理论研究、理论研究中国的高分子研究起步于二十世纪中国的高分子研究起步于二

43、十世纪50年代，作出年代，作出杰出贡献的有：杰出贡献的有：王葆仁王葆仁王葆仁王葆仁先生：在我国高分子科学的形成、发展中进行了先生：在我国高分子科学的形成、发展中进行了先生：在我国高分子科学的形成、发展中进行了先生：在我国高分子科学的形成、发展中进行了重要的组织工作，培养了一大批学科骨干。重要的组织工作，培养了一大批学科骨干。重要的组织工作，培养了一大批学科骨干。重要的组织工作，培养了一大批学科骨干。冯新德冯新德冯新德冯新德先生：在自由基聚合、氧化还原引发体系等领先生：在自由基聚合、氧化还原引发体系等领先生：在自由基聚合、氧化还原引发体系等领先生：在自由基聚合、氧化还原引发体系等领域开展了系统的

44、基础研究，并开创了国内医用高分子域开展了系统的基础研究，并开创了国内医用高分子域开展了系统的基础研究，并开创了国内医用高分子域开展了系统的基础研究，并开创了国内医用高分子研究领域。研究领域。研究领域。研究领域。钱人元钱人元钱人元钱人元先生：对我国高分子物理的发展起了奠基作用，先生：对我国高分子物理的发展起了奠基作用，先生：对我国高分子物理的发展起了奠基作用，先生：对我国高分子物理的发展起了奠基作用，开拓了我国高分子溶液、高分子凝聚态、有机金属导开拓了我国高分子溶液、高分子凝聚态、有机金属导开拓了我国高分子溶液、高分子凝聚态、有机金属导开拓了我国高分子溶液、高分子凝聚态、有机金属导体等一些重要的

45、研究领域。体等一些重要的研究领域。体等一些重要的研究领域。体等一些重要的研究领域。我国的高分子研究我国的高分子研究我国的高分子研究我国的高分子研究第七十六页，本课件共有85页何炳林何炳林何炳林何炳林先生：开拓了我国离子交换与吸附树脂的先生：开拓了我国离子交换与吸附树脂的研究领域，并在将基础研究和应用研究相结合研究领域，并在将基础研究和应用研究相结合推动产业发展方面做出富有成果的尝试。推动产业发展方面做出富有成果的尝试。钱保功钱保功先生：在组织高分子化学、高分子物理进先生：在组织高分子化学、高分子物理进行学科联合，共同开发我国新品种橡胶研究方面行学科联合，共同开发我国新品种橡胶研究方面做出了重要

46、贡献。做出了重要贡献。唐敖庆唐敖庆先生：开展了高分子统计理论研究，在高先生：开展了高分子统计理论研究，在高分子化学、高分子物理理论研究方面开创了一分子化学、高分子物理理论研究方面开创了一个重要领域。个重要领域。徐僖徐僖先生：长期开展的塑料成型研究为我国高分先生：长期开展的塑料成型研究为我国高分子成型科学基础研究的发展起了重要奠基的推子成型科学基础研究的发展起了重要奠基的推动作用。动作用。第七十七页，本课件共有85页2 2、工业发展新中国成立时，合成树脂的总产量不到、工业发展新中国成立时，合成树脂的总产量不到、工业发展新中国成立时，合成树脂的总产量不到、工业发展新中国成立时，合成树脂的总产量不到

47、200t200t，合成橡胶与合成纤维均为空白。自主开发：合成橡胶与合成纤维均为空白。自主开发：合成橡胶与合成纤维均为空白。自主开发：合成橡胶与合成纤维均为空白。自主开发：50年代年代大型聚氯乙烯树脂工厂大型聚氯乙烯树脂工厂70年代年代大型顺丁橡胶工厂大型顺丁橡胶工厂大型顺丁橡胶工厂大型顺丁橡胶工厂80年代年代 适应于高速纺丝的聚丙烯适应于高速纺丝的聚丙烯适应于高速纺丝的聚丙烯适应于高速纺丝的聚丙烯9090年代年代年代年代大型热塑性弹性体大型热塑性弹性体SBS工厂引进技术工厂引进技术第七十八页，本课件共有85页截止至截止至截止至截止至19901990年年年年橡胶品种橡胶品种橡胶品种橡胶品种4 4

48、 个个个个：氯丁橡胶、丁苯橡胶、：氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁苯胶乳丁腈橡胶、丁苯胶乳丁腈橡胶、丁苯胶乳丁腈橡胶、丁苯胶乳 生产能力生产能力18万吨万吨纤维品种纤维品种5 个个：尼龙：尼龙-6、尼龙、尼龙-66、聚酯、聚酯、聚丙烯腈、维尼纶聚丙烯腈、维尼纶 生产能力生产能力生产能力生产能力158158万万万万吨吨塑料品种塑料品种塑料品种塑料品种1010个个个个：PSPS、HIPSHIPS、LDPELDPE、HDPE HDPE、LLDPELLDPE等等等等 生产能力生产能力201万万吨吨第七十九页，本课件共有85页第八十页，本课件共有85页1936年，以纤维素乙酰化前后分子量变化极小的实验事

49、实再次证实“链式大分子”观点的正确性，终于得到化学界普遍认可H.Staudinger(1881-1965)Germany1926年，依据测定聚茚氢化前后分子量变化极小的实验事实，提出了“链式大分子”概念（茚：一种烃类液体 indene C9H8，很易聚合）高分子的链式结构，最终被确立Nobel Prize,1953Staudinger十年间两次提出1920年，发表了他划时代意义的文献论聚合,提出了大分子是由大量的小分子聚合起来的概念第八十一页，本课件共有85页Paul J.Flory第八十二页，本课件共有85页50年代，美国化学家P.J.Flory提出了高分子溶液的格子模型，创建了高分子溶液的

50、统计热力学和高分子构象的统计力学方面的基础理论，大大促进了高分子物理以至整个高分子科学的发展Paul J.Flory(1910-1985),USAPrinciples of Polymer Chemistry高分子化学原理,1953;Statistical Mechanics of Chain Molecules 长链分子的统计力学,1979Nobel Prize,1974 高分子物理高分子物理Pierre-Gilles de Gennes(1932-),FranceScaling Concepts in Polymer Physics高分子物理学的标度概念,1985Nobel Prize,1