高分子化学(Polymer Chemistry)
高分子化学》
》
《高分子化学教材：潘祖仁主编
教材：潘祖仁主编《
主讲：杨武利
E-mail: wlyang@https://www.doczj.com/doc/d318696046.html,
Tel: 65642385跃进楼215
第一章绪论
z 高分子科学是当代发展最迅速的学科之一z
高分子科学既是一门应用科学，又是一门基础科学
高分子科学简史
本高分子的基本概念
聚合物的命名和分类
内章容 聚合反应
高分子化合物的基本特征
1.1 高分子科学简史
天然高分子
的直接利用天淀粉、蛋白质、棉、麻、丝、竹、木等然高分子
的化学改性天然橡胶的硫化, 硝化纤维的合成等缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等高分子
合成高分子
可控/“活性”聚合；功能高分子
时代
Hermann Staudinger:把“高分子”这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系（1953年诺贝尔奖）。
C th
Carothers: 建立缩聚反应理论。
Karl Ziegler,Giulio Natta: 乙烯、丙烯配位聚合（1963年诺贝尔奖）
Paul J. Flory: 聚合反应原理、高分子物理性质与结构的关系（1974年诺贝尔奖）。
,,g：对Hideki Shirakawa Alan G. MacDiarmid Alan J. Heeger
导电聚合物的发现和发展（2000年诺贝尔奖）。
当今高分子内涵的发展(研究对象包括合成高分子、天然高分子、生物大分子、超分子聚合物
“高分子科学是研究高分子形成、化学结构、链结构、聚集态结构、性能与功能、加工及应用的学科。”
研究聚合反应和高分子化学反应原理，高分子化学选择原料、确定路线、寻找催化剂、
制定合成工艺等。
高分子科学
研究聚合物的结构与性能的关系，为设
计合成预定性能的聚合物提供理论指导，高分子物理
是沟通合成与应用的桥梁。
高分子加工研究聚合物加工成型的原理与工艺。
“在人类历史上,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.”
制约因素：高分子制品废弃后对环境的污染
解决途径
（1）延长使用寿命：减少废弃
（2）回收利用：低性能应用；降解
（3）自然降解：自然分解回归自然
1.2 高分子的基本概念
高分子也叫
高分子化合
什么是高分子？物，是指分子量很高并高分子化合物、大分子化合物、高由共价键连
接的一类化
分子、大分子、高聚物、聚合物这些术语一般可以通用合物Macromolecules, High Polymer, Polymer y
常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万，甚至上百万，范围在
1.由一种结构单元组成的高分子
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。
聚合例如：聚苯乙烯
CH 2 CH CH 2-CH-CH 2-CH-CH 2-CH
n CH 缩CH 2 CH n
缩写成z 合成聚合物的起始原料称为单体（Monomer ）z 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（
z 结构单元有时也称为单体单元（Monomer unit ）
(Repeating unit ,(Chain element 重复单元(Repeating unit ）, 链节(Chain element ）z n 表示重复单元数，也称为链节数, 在此等于聚合度结构单元＝单体单元＝重复单元＝链节
,z 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：
以大分子链中的结构单元数目表示，记作n x 以大分子链中的重复单元数目表示，记作
在这里在这里,,两种聚合度相等，都等于n
n
DP x n ==式中:由聚合度可计算出高分子的分子量：
00n M DP M x M ?=?=M 是高分子的分子量
M 0 是结构单元的分子量
z 另一种情况另一种情况：
n H N-(--CH -)-COOH --NH-(--CH -)-CO--n H
+
n H 2N (CH 2)COOH (2)n 2O
55结构单元＝重复单元＝链节≠单体单元
2.由两种结构单元组成的高分子
合成尼龙合成尼龙--6666则具有另一特征：则具有另一特征：
H 2N(CH 2)6NH 2+HOOC(CH 2)4COOH 单体一单体二
H NH(CH NH CO(CH CO OH (2n-1)H H--NH(CH 2)6NH--CO(CH 2)4CO--OH n
结构单元结构单元(2n-1) H
2O +重复结构单元
此时，两种结构单元构成一个重复结构单元
z
单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子结构单元≠重复单元≠单体单元
x 但, 重复单元＝链节
n
DP n 22==??0
02M DP M x M n ==注意：M o 两种结构单元的平均分子量
3. 由无规排列的结构单元组成的高分子
由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物
homopolymer))
(homopolymer
由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共聚物(copolymer)
例如：丁苯橡胶(SBR))
----( CH2--CH=CH--CH2 -)--(-CH2--CH-)----
x y n
x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的：
～～M1M2M1M1M2M1M2M2M2～～
在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅结构单元＝单体单元
131.3聚合物的命名和分类
(Nomenclature)1.根据聚合物的原料单体命名：以单体或假想l 命名(No e c atu e)
单体名称为基础，前面加“聚(poly-)”字。
CH 3
CH 3CH 2C
CH n CH 2C
COOCH n 3聚异丁烯（PIB ）
3聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)CH 2CH
n CH 2CH n
OH 聚乙烯醇(PV
2. 由两种不同单体聚合成的产物，聚合物取单体简名，加“树脂”。
OH + nHCHO OH
CH 2
n (苯)酚(甲)n 醛树脂
H 2N C O NH 2+n n HCHO HN C O NH CH 2n 脲醛树脂
n CH 3
CH CH CH 3n C
CH 3HO OH +2CH 2Cl O C O OCH 2CH CH 2OH CH 3n 双酚A
许多合成的生橡胶是共聚物，从各单体中取一个字，后附“橡胶”二字。
丁二烯＋苯乙烯丁苯橡胶
共聚
丁二烯＋丙烯腈丁腈橡胶
共聚
共聚
乙烯＋丙烯乙丙橡胶
3. 根据聚合物的结构特征命名(如聚酰胺)：
聚己二酰己二胺
商品名：尼龙－６６
NH(CH 2)6NHC(CH 2)4C O O n 胺的C 数
酸的C 数
聚癸二酰己二胺商品名：尼龙－610NH(CH 2)6NHC(CH 2)8C O O n
4. 商品名称(Trade Name)
我国惯以“纶”字作为合成纤维商品名的后缀涤纶：聚对苯二甲酸乙二醇酯
O O
OCH2CH2O C C
n
腈纶：聚丙烯腈CH
CH
n
2
CN
锦纶：尼龙-6
6O