高分子化学

《高分子化学与物理资料》 高材10702syl

ljm Page 1 3/30/20131 高分子化学复习资料

第一章 绪 论

前 言

第一节 材料科学与工程

一 材料的定义与类别

1 定义：具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。

2 分类

按作用：结构材料、功能材料

按化学组成：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料

按状态：气态、液态、固态

按使用领域：建筑材料、医用材料、电子材料、耐火材料……

二 材料发展史

天然材料→烧结冶炼材料→合成材料→可设计材料→智能材料

三 材料科学与工程

材料科学与工程的四要素：性质、结构与成分、合成与加工、使用性能，它们之间存在着密切关系。

第二节 高分子科学

一 定义及体系

研究高分子化合物合成、改性，高分子及其聚集态的结构、性能，聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。包括高分子化学、高分子物理、高分子工程几个领域。

二 优点

1 原料丰富，经济效益高，不受天然气侯限制

2 品种多，功能全，能适应各种需要

三 发展史

萌芽期 初创期 繁荣期 发展期

十九世纪中叶 → 1909 → 1932 → 1970 → 21世纪

四 我国高分子科学发展现状

五 高分子化学课程要求

【作业】阅读课后高分子化学发展简史

1.1 基本概念

一 高分子

1 名称：macromolecule compound；macromolecule；polymer；high polymer

2 概念的形成

3 定义

(1) 相对分子质量很大

(2) 共价键连接

(3) 相同的化学结构重复多次而成

4 基本特点

(1) 相对分子质量很大

(2) 化学组成比较简单,分子结构有规律性

高一有机高分子材料知识点

有机高分子材料是高一化学课程中的重要内容之一。本文将从定义、分类、性质和应用等方面介绍有机高分子材料的知识点。

一、定义

有机高分子材料是由碳、氢和其他元素（如氮、氧、硫等）组成的大分子化合物。其分子量通常很大，可以达到数万甚至几百万。

二、分类

有机高分子材料可以按照形状、结构和合成方法等不同的角度进行分类。

1. 形状分类

有机高分子材料根据形状可以分为线性高分子、支化高分子和网络高分子。线性高分子是由线性排列的单体重复单元组成；支化高分子在线性结构的基础上引入支链，增加了分子间的交联点；网络高分子是由三维交联结构构成，具有更高的机械强度。

2. 结构分类

有机高分子材料可以根据其结构特点分为聚合物、共聚物和聚合物共混物等。聚合物是由同种单体组成的，例如聚乙烯、聚丙烯等；共聚物由两种或多种不同的单体共同聚合而成，例如丙烯酸-丙烯腈共聚物；聚合物共混物是由两种或多种不同聚合物混合而成，例如聚苯乙烯与聚苯乙烯均聚物的共混物。

3. 合成方法分类

有机高分子材料的合成方法多种多样，常见的有聚合反应、缩聚反应和交联反应等。聚合反应是指通过将单体分子进行化学反应，使其相互连接形成高分子链。缩聚反应是将两个或以上的小分子通过化学反应互相连接。交联反应是指通过化学反应或物理交联手段，使高分子链之间产生交联，增加材料的稳定性和机械强度。

三、性质

有机高分子材料的性质取决于其分子结构和合成方法等因素。

1. 物理性质 有机高分子材料通常是非晶态或有序部分结晶态的。其物理性质包括密度、硬度、弹性、熔点、玻璃化转变温度等。不同的有机高分子材料具有不同的物理性质，如聚乙烯具有良好的韧性和柔软性，而聚苯乙烯则具有较高的硬度和脆性。

2. 化学性质

有机高分子材料的化学性质表现为与其他物质的反应。例如，聚氯乙烯在高温下可与溴发生取代反应，聚丙烯可以与氧气发生氧化反应，聚酯可以与醇类发生酯交换反应等。

第四章高分子材料化学习题：

1、高聚物相对分子质量有哪些测试方法？分别适用于何种聚合物分子，获得的相对分子质量有何不同？(10分)

答：测定高聚物相对分子质量的方法：渗透压、光散射、粘度法、超离心法、沉淀法和凝胶色谱法等。这些方法中，有些方法偏向于较大的聚合物分子，有的方法偏向于较小的聚合物分子。

聚合物相对分子质量实际是指它的平均相对分子质量。

(1) 数均相对分子质量 ( Mn ) 采用冰点降低、沸点升高、渗透压和蒸气压降低等方法测定的数均相对分子质量，即总质量除以样品中所含的分子数。

(2) 质均相对分子质量 ( Mω ) 采用光散射等方法测定质均相对分子质量。

(3) 粘均相对分子质量 ( Mη ) 采用粘度法测定粘均相对分子质量。

2、详述高分子聚合物的分类及各自的特征并举例。(20分)

答：高分子化合物常以形状、合成方法、热行为、分子结构及使用性能进行分类。

1、按高聚物的热行为分类

(1) 热固性高聚物

高聚物受热变成永久固定形状的高聚物(有些不需加热)。不可再熔融或再成型。

结构：加热时，线型高聚物链之间形成永久的交联，产生不可再流动的坚硬体型结构，继续加热、加压只能造成链的断裂，引起性质的严重破坏。利用这一特性，热固性高聚物可作耐热的结构材料。典型的热固性高聚物有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。

(2) 热塑性高聚物

熔融状态下使它成型(塑化)，冷却后定型，但是可以再加热又形成一个新的形状，可以多次重复加工。

结构：没有大分子链的严重断裂，其性质也不发生显著变化，称为热塑性高聚物。根据这一特性，可以用热塑性高聚物碎屑进行再生和再加工。聚乙烯、聚氯乙烯、ABS树脂、聚酰胺等都属于热塑性高聚物。

2、按高聚物的分子结构分类

(1) 碳链高聚物

大分子主链完全由碳原于组成，绝大部分烯类聚合物属于这一类。如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯等。

(2) 杂链高聚物

功能高分子

功能高分子是在合成或天然高分子原有性能的基础上，再赋予其传统性能以外的各种特定功能（如化学活性，选择性分离性能，光、电、磁特性，导电性，电致发光，催化活性，生物相容性，生物降解性，液晶性等）而制得的高分子。功能高分子是在202170年代发展起来的新领域，其研究范围很广，近年来取得了很大进展，是高分子科学最为活跃的研究领域之一。

（1）结构特点

功能高分子一般在主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往是复杂的、协同的。不仅决定于高分子链的化学结构，包括结构单元的顺序、相对分子质量及其分布等，还决定于高分子链的构象和聚集时的高级结构等，后者对于生物活性功能的显示更为重要。

功能高分子的特殊功能，主要由它的链结构，链上的功能基的种类、数量和分布，以及高分子的聚集态所决定。许多研究工作表明，含有功能基的高分子与具有同样功能基的低分子单体模型化合物相比，在化学性质和物理性质上有很大差异。这种差异往往很突出，功能高分子甚至表现出许多单体模型化合物所没有的特殊功能。这种差异可统称为高分子效应。高分子效应的表现是多方面的，归纳起来有以下5种。

①高分子的骨架支撑作用

小分子聚合形成链状或网状结构的高分子像一个骨架，所有的功能基都连在骨架上，位置相对固定，表现出许多单体化合物所没有的特殊功能。

②功能基的相互作用

骨架上相邻功能基之间的相互作用将影响材料的性质，如产生协同效应，使两个或更多的功能基同时与一个金属离子配位，提高了配合物的生成常数。

③高稀释或高浓缩效应

当功能基在高分子链上固定后，若它们相距较远，相当于对功能基起稀释作用，相距较近则起浓缩作用。例如，高分子作载体使用时，起催化作用的金属原子与功能基配位就能提高催化活性，功能基相对靠近又起到浓缩作用，能提高反应速率。

④模板作用

当功能高分子作为模板（母体聚合物）时，可以使某些单体按一定顺序排列于模板上，聚合后再从模板上脱离，形成新的子体聚合物。其子体聚合物相对分子质量的大小、序列结构等都受到母体聚合物的影响。生物体内DNA分子的复制是模板作用最好的例子。