天津大学高分子化学课件第一章

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1、高分子化学主讲教师姚芳莲天津大学化工学院高分子科学与工程系2012.91第一章绪论1.1高分子的基本概念高分子化学是研究高分子合成基本规律的科学。蛋白质、淀粉-------------作为食物有机高分子棉、麻、丝、毛----------作为织物橡胶的利用石棉--------绝热无机高分子云母--------绝缘水晶--------光学材料2第一章绪论高分子化合物是由许多结构单元相同的小分子化合物通过化学键连接而成的。例如，聚氯乙烯的化学结构为：3它是由小分子氯乙烯通过双键打开连接而成的。这里小分子氯乙烯称为单体。

2、第一章绪论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。n为重复单元的数量，称为聚合度，用DP表示。一个高分子化合物的相对分子质量M可用下式表示：M=DP×M0（1—1）M0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。4第一章绪论由此可见，高分子化合物是由小分子单体聚合而成的，因此又称为聚合物。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

3、可能为高分子（低聚物），也可能为小分子。重要概念：当一个化合物的相对分子质量足够大，以至多一个链节或少一个链节不会影响其基本性能时，称为高分子。5第一章绪论由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。聚合物也可由两种或两种以上的单体共同聚合而成。例如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共同聚合时，产物为：其中n和m为分子链中两种单体单元的数量，但并不表示n个氯乙烯单元后面接m个醋酸乙烯酯单元。两种单体单元通常是无规分布的。6第一章绪论由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物称为共聚物。根据各种单体单元在分子链中的排列状况，可将共聚物分为无

4、规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。通过普通的聚合方法，只能得到无规共聚物和交替共聚物，嵌段共聚物和接枝共聚物必须通过特殊方法制备。共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。7第一章绪论以上介绍的高分子化合物，其结构单元与单体的化学结构和原子数量都是相同的。这类聚合物一般是采用加成聚合方法制备的，分子主链上全部由碳和氢组成，因此称为碳链聚合物。除此之外还有一类聚合物，其结构单元与单体的化学结构和原子数量不相等。例如由对苯二甲酸和乙二醇聚合而成的聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂）。8第一章绪论这类聚合物通常是采

5、用缩合聚合方法制备的，其结构单元的化学结构与元素组成均与单体不同，因此其结构单元不能称为单体单元。分子主链上除了碳原子外，还有O、N、S、P等杂原子，因此称为杂链聚合物。这类聚合物的聚合度可用重复单元的数量表示，即：DP=n（1—2）也可用结构单元的数量表示，记为Xn，则：Xn=2DP=2n（1—3）9第一章绪论重要的碳链聚合物：10第一章绪论重要的杂链聚合物：11第一章绪论1.2聚合物的分类和命名1.2.1聚合物的分类1）根据高分子主链结构分类根据高分子主链的结构，可将高分子化合物分为碳链聚合物、杂链聚合物、元

6、素有机聚合物和无机高分子四种。碳链聚合物的主链全部由碳元素组成，侧基上可有其它元素。例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。杂链聚合物的主链上以碳元素为主，但存在其它元素，如O、N、S、P等杂元素。如聚醚、聚酯、聚酰胺等缩聚物。12第一章绪论元素有机聚合物的主链上没有碳元素，一般由Si、B、N、P、Al和O等元素组成，但侧链上含有有机基团。例如有机硅聚合物。无机高分子无论在主链还是侧链上均没有碳元素。例如玻璃、陶瓷等均属此类。不在本课程讨论之列。13第一章绪论2）根据高分子受热后的形态变化分类根据受热后发生的形

7、态变化，可将高分子化合物分为热塑性高分子和热固性高分子两大类。热塑性高分子在受热后会从固体状态逐步转变为流动状态。这种转变理论上可重复无穷多次。或者说，热塑性高分子是可以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和涤纶树脂等均为热塑性高分子。目前，绝大多数高分子化合物为热塑性高分子。14第一章绪论热固性高分子在受热后先转变为流动状态，进一步加热则转变为固体状态。这种转变是不可逆的。换言之，热固性高分子是不可再生的。能通过加入固化剂使流体状转变为固体状的高分子，也称为热固性高分子。典型的热固性高分子如：酚醛树脂、环

8、氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。15第一章绪论3）根据高分子的用途分类根据高分子的实际用途，可将其分为塑料、橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂和功能高分子六大类。橡胶具有良好的延伸性和回弹性，弹性模量较低。橡胶大多为热固性高分子。近年来也发展了热塑性弹性体，例如SBS等。化学纤维在外观上为纤维状，弹性模量很高。对温度的敏感性较低，尺寸稳定性良好。重要的化学纤维