功能高分子材料ppt课件-第一章-绪论链接(高分子化学）.ppt

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1、高高 分分 子子 化化 学学1本节主要内容：本节主要内容：1.高分子的基本概念2.聚合物分类和命名3.聚合反应4.分子量5.线型、支链和体型大分子6.大分子的微观结构7.聚合物的物理状态和主要性能2高分子化学高分子化学：研究高分子化合物的合成和反应间的关系高分子物理高分子物理：研究高分子的结构与性能间的关系高分子加工成型高分子加工成型：研究高分子的性能与应用间的关系3高分子化学的重要性高分子化学的重要性u我们的衣食住行都离不开高分子u高分子化学是重要的基础学科u高分子化学的知识是我们认识世界，改造世界的强有力武器4高分子材料的应用衣衣食食行行住住用用科技科技5数学数学物理学物理学工程学工程学其

2、它其它化学化学其它其它学科学科生命生命科学科学电子学电子学高分子高分子科学科学在科学的整体发展中：高分子科学处于多种学科的交汇点在科学的整体发展中：高分子科学处于多种学科的交汇点上，为其发展提供了良好的学科环境。上，为其发展提供了良好的学科环境。6l高分子具有许多优良性能，高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一，高分子材料的发展历史不足百年，按体积计目前，其世界年产量已经超过金属类，成为最重要的材料品种之一。l塑料、橡胶、纤维、涂料、粘胶剂几大类高分子材料己广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑、纺织等各个领域。l功能高分子材料：导电高分子、高吸水性高分子、高选择吸附性

3、高分子、医用高分子高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等近年发展迅速，具有特殊功能。高分子材料的应用据统计，若人们对材料据统计，若人们对材料的需求是的需求是100%，其中，其中高分子材料占高分子材料占60%。7下面让我们进入高分子世界下面让我们进入高分子世界去看看吧去看看吧常规高分子常规高分子塑料塑料橡胶橡胶纤维纤维8常规高分子常规高分子粘胶剂粘胶剂涂料涂料910我们使用的以上这些产品，我们使用的以上这些产品，大都来自于这样高塔林立的大都来自于这样高塔林立的11功能高分子功能高分子1213天然高分子多糖类多糖类,多肽类多肽类,核酸核

4、酸14DNA分子的双螺旋结构分子的双螺旋结构deoxyribonucleic acid 两股两股DNA长链像转圈的楼梯扶手长链像转圈的楼梯扶手架，围绕一个中心轴盘旋，走向相反，架，围绕一个中心轴盘旋，走向相反，外侧为磷酸基团，内侧为四种碱基，通外侧为磷酸基团，内侧为四种碱基，通过碱基对过碱基对(30亿亿)的氢键形成双螺旋结构。的氢键形成双螺旋结构。HOC、N：在碱基中在碱基中C：在磷酸酯键中在磷酸酯键中P15 H|H2NCCOOH|R COOH|H-NHCH|R+H COOH|H2NCCONHCH|RR肽键肽键 C，H，O，N，S 蛋白质Protein16蛋白质蛋白质Protein17通过人工

5、方法合成或重组天然高分子u了解生命的起源与生命活动的规律是人类的渴望了解生命的起源与生命活动的规律是人类的渴望u蛋白质与核酸是生命和遗传的基础蛋白质与核酸是生命和遗传的基础u蛋白质与核酸结构复杂多变蛋白质与核酸结构复杂多变u蛋白质与核酸的合成与重组一直是生物化学及高分子化学领蛋白质与核酸的合成与重组一直是生物化学及高分子化学领域最具有挑战性的课题域最具有挑战性的课题18结晶牛胰岛素的晶体结构含 51个氨基酸残基的蛋白质19核糖核酸酶A(ribonuclease A)124个氨基酸残基个氨基酸残基2021高分子高分子也叫也叫高高分子化合物分子化合物，是指分子量很是指分子量很高并由多个重高并由多个

6、重复单元以共价复单元以共价键连接的一类键连接的一类化合物。化合物。高分子化合物、大分子化合物、高高分子化合物、大分子化合物、高高分子化合物、大分子化合物、高高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物分子、大分子、高聚物、聚合物分子、大分子、高聚物、聚合物分子、大分子、高聚物、聚合物、聚合物分子聚合物分子聚合物分子聚合物分子 这些术语一般可以通用这些术语一般可以通用这些术语一般可以通用这些术语一般可以通用Macromolecule,Polymer常用的高分子的分子量一般高达几万、常用的高分子的分子量一般高达几万、常用的高分子的分子量一般高达几万、常用的高分子的分子量一般高达几万、

7、几十万，甚至上百万，范围在几十万，甚至上百万，范围在几十万，甚至上百万，范围在几十万，甚至上百万，范围在10104 410106 6什么是高分子？什么是高分子？什么是高分子？什么是高分子？1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念22聚氯乙烯聚氯乙烯1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念23注意：聚乙烯醇（注意：聚乙烯醇（PVA）聚乙烯醇聚乙烯醇1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念24高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 应应Polymerization单单 体体单体单体能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成

8、单元的小分子。单元的小分子。Monomer什么是单体？什么是单体？什么是单体？什么是单体？1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念25结结 构构 单单 元元Constitutional units单单 体体 单单 元元monomer Units聚丙烯聚丙烯聚乙二醇聚乙二醇聚合物分子结构中聚合物分子结构中出现的以出现的以单体结构为基础单体结构为基础的原子团的原子团 如果结构单元的如果结构单元的元素组成和排列都与单体相同元素组成和排列都与单体相同，仅电子，仅电子结构发生变化，可称其为单体单元。结构发生变化，可称其为单体单元。1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念26重复重复组成高

9、分子的组成高分子的最小最小的结构单元。的结构单元。重重 复复 单单 元元Repeating Units单体单元，结构单元与重复单元一致单体单元，结构单元与重复单元一致1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念27重复单元与结构单元不一致重复单元与结构单元不一致重重 复复 单单 元与结构单元元与结构单元1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念n HOCH2CH2OHn HOOCCOOH HOCCOCH2CH2OHOOn重复单元重复单元结构单元结构单元结构单元结构单元28Attention!u对于均聚物，即用一种单体聚合所得的高分子，其结构单元与重复单元是相同的u对于共聚物，即用两种

10、或者两者以上的单体共同聚合所得的高分子，其结构单元与重复单元是不同的1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念29l l重复单元数，也称为链节数重复单元数，也称为链节数,用用n n 表示表示结构单元？单体单元？重复单元？链节结构单元？单体单元？重复单元？链节结构单元？单体单元？重复单元？链节结构单元？单体单元？重复单元？链节l l结构单元结构单元（Constitutional unitsConstitutional units）单体单元单体单元（Monomer unitMonomer unit）重复重复单元单元(Repeating unit(Repeating unit）链节链节(Cha

11、in element(Chain element）1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念30单体单元结构单元重复单元链节单体单元结构单元重复单元链节单体单元结构单元重复单元链节单体单元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Poly(6-hydroxy-2-naphthoic acid)Polypropylene1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念31尼龙66结构单元结构单元重复单元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 重复单元链节重复单元链节重复单

12、元链节重复单元链节1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念32n HOCH2CH2OHn HOOCCOOH HOCCOCH2CH2OHOOn重复单元重复单元结构单元结构单元结构单元结构单元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 重复单元链节重复单元链节重复单元链节重复单元链节重复单元重复单元结构单元结构单元结论结论1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念33聚合度聚合度（Degree of polymerizationDegree of polymerization）是衡量高分子大小的一个指标。是衡量高分子大小的一个指标。有两种表示法：有两种表示法：

13、oo以大分子链中的以大分子链中的结构单元结构单元数目表示，记作数目表示，记作oo以大分子链中的以大分子链中的重复单元重复单元数目表示，记作数目表示，记作链节数 n（chain element)表示重复单元数表示重复单元数1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念34、n及及易混淆的易混淆的1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念35仔细看看与前面有什么不同！仔细看看与前面有什么不同！1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念361.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念37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。遥爪高分子遥

14、爪高分子Telechelic Polymers 高分子链的末端结构单元。高分子链的末端结构单元。末端基团末端基团End Groups聚乙烯：聚乙烯：涤纶：涤纶：CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH31.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念38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）单体聚合而成的聚合物。如：如：均均 聚聚 物物Homopolymer氯乙烯单体氯乙烯单体由对苯二甲酸和乙二醇反应由对苯二甲酸和乙二醇反应生成的生成的“隐含单体隐含单体”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH“假设单体假设单体”：乙烯醇：乙烯醇生成均聚物的

15、聚合反应称均聚反应生成均聚物的聚合反应称均聚反应 （Homopolymerization)。1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念39由一种以上（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚由一种以上（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应合物。生成共聚物的聚合反应称为共聚反应共共 聚聚 物物Copolymer判别均聚物判别均聚物：聚合物分子有且只有一种重复单元，并且该重复聚合物分子有且只有一种重复单元，并且该重复单元只可以由一种（真实的、隐含的或假设的）单体衍生而来单元只可以由一种（真实的、隐含的或假设的）单体衍生而来1.1 高高 分分 子子 基

16、基 本本 概概 念念40l特例1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念41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。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。主链元素主链元素（链原子）（链原子）组成组成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。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。合成高分子合成高分子：由单体聚合人工

17、合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念42碳链高分子碳链高分子杂链高分子杂链高分子元素有机高分子元素有机高分子聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚乙二醇聚乙二醇尼龙尼龙6聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷1.1 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念43性性 质质 和和 用用 途途塑塑 料料纤纤 维维橡橡 胶胶涂涂 料料粘粘胶剂胶剂功能高分子功能高分子以聚合物为基础，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。纤

18、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。1.2 高高 分分 子子 的的 分分 类类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44I.I.习习 惯惯 命命 名名 法法天然高分子天然高分子一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名称

19、。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、酶（化学作用）。酶（化学作用）。合成高分子合成高分子（1）由一种单体合成的高分子由一种单体合成的高分子：“聚聚”+”+单体名称单体名称 如聚氯乙烯、聚乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等1.3 高高 分分 子子 的的 命命 名名45（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子由两种单体通过缩聚反应合成的高分子 “聚聚”+”+两单体生成的产物名称两单体生成的产物名称，如，如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“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的缩聚产物叫己二酸和己二胺的缩聚

20、产物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺”1.3 高高 分分 子子 的的 命命 名名46（3）由由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物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 加加“-”“-”加加“共聚物共聚物”：如：如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-乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物”（4）“聚聚”+”+高分子主链结构中的特征功能团高分子主链结构中的特征功能团：指的是一类的高分子，而非单种高分子，指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：如：聚酯聚酯：聚酰胺聚酰胺：1.3 高高 分分 子子 的的 命命 名名47（5）根据商品名

21、称命名）根据商品名称命名 用后缀用后缀“纶纶”命名合成纤维命名合成纤维 聚丙烯腈聚丙烯腈 腈纶腈纶 聚氯乙烯聚氯乙烯 氯纶氯纶 聚丙烯聚丙烯 丙纶丙纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 涤纶涤纶 聚己内酰胺聚己内酰胺 锦纶锦纶 聚乙烯醇缩甲醛聚乙烯醇缩甲醛 维尼纶维尼纶 用后缀用后缀“橡胶橡胶”命名合成橡胶命名合成橡胶 丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物 丁苯橡胶丁苯橡胶 丁二烯共聚物丁二烯共聚物 顺丁橡胶顺丁橡胶 用后缀用后缀“树脂树脂”命名合成塑料命名合成塑料 酚醛树脂酚醛树脂 脲醛树脂脲醛树脂 1.3 高高 分分 子子 的的 命命 名名48 1.3 高高 分分 子子 的的 命

22、命 名名（6）直接引用国外商品名称的译音）直接引用国外商品名称的译音 如如聚酰胺聚酰胺成为成为尼龙尼龙（nylonnylon）若由一种单体聚合而成，则在尼龙后加一表示碳若由一种单体聚合而成，则在尼龙后加一表示碳原子个数的数字原子个数的数字 例如由己内酰胺聚合得到的尼龙例如由己内酰胺聚合得到的尼龙-6-6 若由两种单体聚合。则第一个数字表示二元胺的若由两种单体聚合。则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。碳原子数，第二个数字表示二元酸的碳原子数。例如尼龙例如尼龙-6,6 -6,6 尼龙尼龙-6,10-6,1049早期，根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的早期

23、，根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的变化把聚合反应分为变化把聚合反应分为加聚反应和缩聚反应加聚反应和缩聚反应。加聚反应是指聚合产物的重复结构单元的组成与单体相同的聚加聚反应是指聚合产物的重复结构单元的组成与单体相同的聚合反应，其聚合产物称合反应，其聚合产物称加聚物加聚物；缩聚反应是指聚合产物的分子组成比单体分子少若干原子，即缩聚反应是指聚合产物的分子组成比单体分子少若干原子，即在聚合反应过程中伴随有水等小分子副产物生成，其聚合产物在聚合反应过程中伴随有水等小分子副产物生成，其聚合产物称称缩聚物缩聚物。开环聚合开环聚合异构化聚合异构化聚合聚加成聚加成1.4 聚聚 合合 反反 应应

24、的的 类类 别别50根据根据反应机理反应机理和和动力学动力学性质的不同，分为链式聚合反应性质的不同，分为链式聚合反应(Chain-Growth polymerization)和逐步聚合反应和逐步聚合反应(Step-Growth Polymerization)。连锁聚合反应连锁聚合反应是指在聚合反应过程中，聚合物链是是指在聚合反应过程中，聚合物链是仅由单体和仅由单体和聚合物链上的反应活性中心之间聚合物链上的反应活性中心之间的反应生成，并且在新的聚合的反应生成，并且在新的聚合物链上再生反应活性点。物链上再生反应活性点。逐步聚合反应逐步聚合反应是指在反应过程中，单体首先形成二聚体、逐步是指在反应过程

25、中，单体首先形成二聚体、逐步形成三聚体、四聚体、五聚体等等，最后形成了高分子量的大形成三聚体、四聚体、五聚体等等，最后形成了高分子量的大分子。分为逐步缩合反应和逐步加成聚合反应。分子。分为逐步缩合反应和逐步加成聚合反应。1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别51逐步缩合反应，逐步缩合反应，反应中有小分反应中有小分子物质生成子物质生成1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别52逐步加成聚合反应逐步加成聚合反应1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别1,6-二异氰酸根合己烷 53缩和聚合历程1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别54连锁聚合反应连锁聚合反应烯烃烯

26、烃、二烯烃、二烯烃、炔烃类含不饱和炔烃类含不饱和碳碳双键或叁键碳碳双键或叁键的物质发生连锁的物质发生连锁聚合反应聚合反应1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别55连锁聚合历程链引发：链增长：*整个过程瞬间完成链终止：1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别56连锁聚合反应的特征连锁聚合反应的特征：自由基聚合：自由基聚合：自由基聚合：自由基聚合：活性中心为自由基活性中心为自由基活性中心为自由基活性中心为自由基阳离子聚合：阳离子聚合：阳离子聚合：阳离子聚合：活性中心为阳离子活性中心为阳离子活性中心为阳离子活性中心为阳离子阴离子聚合：阴离子聚合：阴离子聚合：阴离子聚合：活性中心为阴

27、离子活性中心为阴离子活性中心为阴离子活性中心为阴离子配位离子聚合配位离子聚合配位离子聚合配位离子聚合：活性中心为配位离子：活性中心为配位离子：活性中心为配位离子：活性中心为配位离子JJ聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成，各步反聚合过程由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大应速率和活化能差别很大JJ反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂JJ进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物JJ根据活性中心不同，连锁聚合反应又分为根据活性中心不同，连锁聚合反应又分为：1

28、.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别57逐步聚合反应的特征逐步聚合反应的特征JJ反应早期反应早期,单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体单体很快转变成二聚体、三聚体、四聚体等中间产物，以后反应在这些低聚体之间进行等中间产物，以后反应在这些低聚体之间进行JJ聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成JJ大部分的缩聚反应（反应中有低分子副产物生成）都大部分的缩聚反应（反应中有低分子副产物生成）都属于逐步聚合属于逐步聚合 JJ单体通常是含有官能团的化合物单体通常是含有官能团的化合物两种聚合机理的区别：两种聚合机理的区别：两种聚合机理的区别：两种聚合机

29、理的区别：主要反映在平均每一个主要反映在平均每一个主要反映在平均每一个主要反映在平均每一个分子链增长所需要的时间上分子链增长所需要的时间上分子链增长所需要的时间上分子链增长所需要的时间上1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别58转化率/%分子量转化率/%分子量 自由基连锁聚合自由基连锁聚合 逐步聚合逐步聚合不同机理的聚合反应中分子量与转化率的关系不同机理的聚合反应中分子量与转化率的关系1.4 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别59所有单体必须至少是双功能化的所有单体必须至少是双功能化的（1）含两个（或以上）末）含两个（或以上）末端功能基的单体端功能基的单体，如：，如：羟基酸：羟

30、基酸：HO-Z-COOH 氨基酸：氨基酸：H2N-Z-COOH 二元二元 胺：胺：H2N-Z-NH2 二元羧酸：二元羧酸：HOOC-Z-COOH 二元醇：二元醇：HO-Z-OH等等 通过单体功能基之间的反应进行，为逐步聚合反应通过单体功能基之间的反应进行，为逐步聚合反应1.5 聚聚 合合 反反 应应 的的 单单 体体60（2）含多重键的单体，）含多重键的单体，如：如：C=C双键：乙烯、丙烯、苯乙烯等双键：乙烯、丙烯、苯乙烯等 CC三键：乙炔及取代乙炔三键：乙炔及取代乙炔 C=O双键：甲醛等双键：甲醛等 多通过单体中重键加成反应进行，为链多通过单体中重键加成反应进行，为链式聚合反应式聚合反应1.

31、5 聚聚 合合 反反 应应 的的 单单 体体61（3）杂环单体，）杂环单体，如：如：开环聚合，依条件不同可为逐步或为链式开环聚合，依条件不同可为逐步或为链式聚合反应聚合反应1.5 聚聚 合合 反反 应应 的的 单单 体体62聚合物的结构聚合物的结构特点特点：多重性多重性和和复杂性复杂性1.6 高高 分分 子子 的的 结结 构构63I.I.结构单元的结构排列结构单元的结构排列首首-尾连接尾连接首首-首连接首连接尾尾-尾连接尾连接如单体如单体CH2=CHX聚合时，所得结构单元如下：聚合时，所得结构单元如下：首首尾尾结构单元连接方式可有如下三种：结构单元连接方式可有如下三种：1.6.1 高高 分分

32、子子 的的 微微 观观 结结 构构序列异构序列异构64若高分子中含有手性若高分子中含有手性C原子原子,则其立体构型可有则其立体构型可有D型和型和L型，型，据其连接方式可分为如下三种：（以聚丙烯为例）据其连接方式可分为如下三种：（以聚丙烯为例）（1）全同立构高分子全同立构高分子（isotactic polymer)：主链上的：主链上的C*的立体构型全部为的立体构型全部为D型或型或L 型型,即即DDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLL；II.II.高分子的立体异构高分子的立体异构构型异构构型异构1.6.1 高高 分分 子子 的的 微微 观观 结结 构构65（2）间同立构高分子间同立构高分子（

33、syndiotactic polymer)：主链上的：主链上的C*的的立体构型各不相同立体构型各不相同,即即D型与型与L型相间连接，型相间连接，LDLDLDLDLDLDLD；立构规整性高分子立构规整性高分子（tactic polymer):C*的立体构型有的立体构型有规则连接，简称规则连接，简称等规高分子等规高分子。1.6.1 高高 分分 子子 的的 微微 观观 结结 构构66（3）无规立构高分子无规立构高分子（atactic polymer)：主链上的：主链上的C*的立体构型紊乱无规则连接。的立体构型紊乱无规则连接。1.6.1 高高 分分 子子 的的 微微 观观 结结 构构67III.III

34、.高分子的高分子的几何异构几何异构共轭双烯单体聚合时可形成结构不同的结构单元，如最简单共轭双烯单体聚合时可形成结构不同的结构单元，如最简单的共轭双烯丁二烯可形成三种不同的结构单元：的共轭双烯丁二烯可形成三种不同的结构单元：1,2-1,2-加成结构加成结构 反式反式1,4-1,4-加成结构加成结构 顺式顺式1,4-1,4-加成结构加成结构丁二烯：丁二烯：CHCH2 2=CHCH=CH=CHCH=CH2 2构型异构构型异构1.6.1 高高 分分 子子 的的 微微 观观 结结 构构68 3,4-3,4-加成加成 1,2-1,2-加成加成 反式反式1,4-1,4-加成加成 顺式顺式1,4-1,4-加成

35、加成而异戊二烯则可形成四种不同的结构单元：而异戊二烯则可形成四种不同的结构单元：异戊二烯异戊二烯:1.6.1 高高 分分 子子 的的 微微 观观 结结 构构69线形高分子线形高分子linear环状高分子环状高分子cyclic支化高分子支化高分子hyperbranched梳形高分子梳形高分子comb梯形高分子梯形高分子ladder网状高分子网状高分子 crosslinking,network星形高分子星形高分子star-shaped树形高树形高分子分子dendrimer1.6.2 高高 分分 子子 的的 链链 形形 态态701.6.2 高高 分分 子子 的的 链链 形形 态态711.6.2 高高

36、 分分 子子 的的 链链 形形 态态72 1.6.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 态态 高分子的聚集态结构，是指高聚物材料整体的内部结高分子的聚集态结构，是指高聚物材料整体的内部结构，即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。分为：构，即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。分为：oo非晶态结构高聚物可以是完全的非晶态高聚物可以是完全的非晶态非晶态高聚物的分子链处于非晶态高聚物的分子链处于无规线团状态无规线团状态这种缠结、混杂的状态存在着一定程度的有序这种缠结、混杂的状态存在着一定程度的有序非晶态高分子非晶态高分子没有熔点没有熔点，在比体积，在比体积-温度曲线温度曲线上有一上有一转折点转折点，此

37、点对应的温度称为，此点对应的温度称为玻璃化转玻璃化转变温度变温度，用，用TgTg表示表示73TgTm 温温 度度 比比体体积积 玻玻 璃璃 态态 高高 弹弹 态态粘粘 流流 态态半结晶半结晶固体固体玻璃化转变温度玻璃化转变温度熔点熔点1.6.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 态态74TgTf 温温 度度 形形 变变 玻玻 璃璃 态态 高高 弹弹 态态 粘粘 流流 态态聚合物形变聚合物形变-温度曲线温度曲线粘流温度粘流温度无定型塑料无定型塑料-Tg 应比室温高应比室温高50-75结晶塑料结晶塑料-Tg 可低于室温，但可低于室温，但Tm高于室温高于室温50-75橡胶橡胶-Tg 应比室温低应比

38、室温低75以上以上纤维纤维-Tm高于室温高于室温150 以上以上1.6.3 高高 分分 子子 的的 聚聚 集集 态态 将一非态晶高聚物试样，施将一非态晶高聚物试样，施将一非态晶高聚物试样，施将一非态晶高聚物试样，施一恒定外力，记录试样的形变随一恒定外力，记录试样的形变随一恒定外力，记录试样的形变随一恒定外力，记录试样的形变随温度的变化，可得到温度的变化，可得到温度的变化，可得到温度的变化，可得到温度形变曲温度形变曲温度形变曲温度形变曲线线线线或或或或热机械曲线热机械曲线热机械曲线热机械曲线75oo晶态结构高聚物可以高度结晶，但不能达到100，即结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存的状态结晶熔融

39、温度Tm，是结晶高聚物的主要热转变温度76非晶态高分子的例子：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等；结晶高分子的例子：聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯等。77小结：1 1 高分子的结晶除了与分子的微结构有关外，还受拉力、温高分子的结晶除了与分子的微结构有关外，还受拉力、温度等外部因素影响。例如：天然橡胶和有机硅弹性体在室温度等外部因素影响。例如：天然橡胶和有机硅弹性体在室温下处于无定型状态，拉伸后可结晶，但外力撤去后又恢复无下处于无定型状态，拉伸后可结晶，但外力撤去后又恢复无定型状态。定型状态。2 2 无定型高分子的热转变温度为玻璃化转变温度无定型高分子的热转变温度为玻璃化转变温度TgTg

40、；结晶高分；结晶高分子的热转变温度为熔点子的热转变温度为熔点TmTm。3 3 作为塑料使用时，作为塑料使用时，TgTg是无定型高分子的使用上限温度，是无定型高分子的使用上限温度，TmTm是是结晶高分子的使用上限温度。做为橡胶使用时，结晶高分子的使用上限温度。做为橡胶使用时，Tg Tg是其使是其使用下限温度。化学纤维一般为结晶高分子。用下限温度。化学纤维一般为结晶高分子。4 4 部分高分子可呈现液晶状态。部分高分子可呈现液晶状态。78高分子的溶液性质，难溶，甚至不溶，溶解过程往经过溶胀阶段溶液粘度比同浓度的小分子高得多分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能气化固体聚合物具有一定的力学强度,可抽

41、丝、能制膜高分子化合物的基本特征之一高分子化合物的基本特征之一高分子化合物的基本特征之一高分子化合物的基本特征之一分子量大分子量大分子量大分子量大1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布79 分子量多大才算是高分子？其实，并无明确界限，一般分子量多大才算是高分子？其实，并无明确界限，一般分子量多大才算是高分子？其实，并无明确界限，一般分子量多大才算是高分子？其实，并无明确界限，一般-1000 -10000 -1000 -10000 MM MMn n，MM 略低于略低于MMw wBBMM 靠近聚合物中低分子量的部分，即靠近聚合物中低分子量的部分，即低分子量部分对低分子量部分对低分子量

42、部分对低分子量部分对M M 影响影响影响影响较大较大较大较大BBMMw w靠近聚合物中高分子量的部分，即靠近聚合物中高分子量的部分，即高分子量部分对高分子量部分对高分子量部分对高分子量部分对MMww影响影响影响影响较大较大较大较大BB一般用一般用MMw w来表征聚合物比来表征聚合物比M M 更恰当，因为聚合物的性能如强更恰当，因为聚合物的性能如强度、熔体粘度更多地依赖于样品中度、熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子较大的分子讨论讨论：1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布91l l高分子分子量多分散性的表示方法高分子分子量多分散性的表示方法 单独一种平均分子量不足以表征聚合物的性

43、能，还需要了解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分子量多分散性分子量多分散性分子量多分散性的程度的程度 以以分子量分布指数分子量分布指数分子量分布指数分子量分布指数表示表示 即即重均分子量重均分子量与数均分子量的比值，与数均分子量的比值，MMw w/M M n n MMww/M M n n 分子量分布情况分子量分布情况分子量分布情况分子量分布情况 1 1 均一分布均一分布 接近接近 1 (1.5 2 1 (1.5 2）分布较窄分布较窄 远离远离 1 (20 50)1 (20 50)分布较宽分布较宽 1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布92l l分

44、子量分布是影响聚合物性能的因素之一分子量分布是影响聚合物性能的因素之一分子量分布是影响聚合物性能的因素之一分子量分布是影响聚合物性能的因素之一 分子量过高分子量过高 聚合物强度增加聚合物强度增加 加工成型时塑化困难加工成型时塑化困难 分子量低分子量低 聚合物强度降低聚合物强度降低 易于加工易于加工 合成纤维合成纤维 分子量分布宜窄分子量分布宜窄分子量分布宜窄分子量分布宜窄 塑料薄膜塑料薄膜 橡胶橡胶分子量分布可较宽分子量分布可较宽分子量分布可较宽分子量分布可较宽不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布1.7 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量及其分布93教学目的及要求：教学目的及要求：1.掌握：高分子化合物的基本概念、分类和命名、分子量及分布概念；2.理解：线型、支链和体型大分子以及高分子的微观结构；3.了解：聚合物的物理状态和各状态主要性能，高分子材料及其机械强度。94