高分子材料学经典教材(ppt 66页)

无机高聚物（carbon chain polymer）
按高聚物用作分类
塑料（plastics） 橡胶（rubber） 纤维（fiber） 涂料 黏合剂
线型高聚物 按高分子链几何形状分类 支链型高聚物
体型高聚物
按高分子链排列情况分类
结晶高聚物 非晶高聚物
绪论
三、高聚物的形成反应 ●高聚物的形成反应（formation reaction of polymer）
●高聚物的基本特点
相对分子质量大 高聚物的基本特点 分子链长
相对分子质量具有多分散性
●常用的术语
常用的术语
单体 结构单元 重复结构单元 聚合度
绪论
▓实例分析 以氯乙烯（VC）为单体，通过聚合生成聚氯乙烯（PVC）。
n CH2＝CH
→
简写
～CH2－CH－CH2－CH－CH2－CH－CH2－CH～
［CH2－CH］n
Man-made (Synthetic) Macromolecules
1839 Elastic property improvement of natural rubber by vulcanization
1870 Commercialization of celluloid (75% cellulose nitrate + 25% camphor)
1892 Preparation of rayon textile fibbers 1910 Phenol-formaldehyde resins - first fully-synthetic
polymers 1920 Staudinger's hypothesis of "macromolecules" 1930 Firm establishment of the concept of polymers
现代高分子材料学 的三个基础性分支学科
高分子化学
• 高分子物理
（结构与性能关系研究） 高分子工程
（聚合反应工程和高分子成型）
热固性塑料
研 究 对 象
[
高 分 子 聚 合 物
•塑料 •橡胶 •纤维
(酚醛、脲醛)
热塑性塑料
(PE,PP,PVC,PS,PMMA,尼 龙)
天然橡胶
(聚异戊二烯)
合成橡胶
－CH2－CH2－
－CH2－CH(CH3)－ －CH2－CH(Cl)－ －CH2－C(CH3)－
COOCH3 -CO－ －OCO(CH2)2O-
－NH－(CH2)5－CO－
聚乙烯
聚亚乙基
聚丙烯 聚氯乙烯
聚甲基丙烯 酸甲酯
聚对苯二甲 酸乙二酯 聚已内酰胺
聚亚丙基
聚(1-氯亚乙基)
聚[(1-甲氧基酰 基)-1-甲基亚乙 基]
( 顺丁,丁苯,丁腈,丁基 橡胶) 腈纶(PAN),丙纶(PP), 聚酯纤维(PET),尼龙
]
•涂料 粘合剂
研究对象之一—塑料的发展
1869年31岁的印刷工人约翰•海阿特发明赛璐珞
取 代 象 牙 的 塑 料
1909年贝克兰发明酚醛树脂
酚 醛 塑 料 制 作 的 门 把 手
聚合产生的奇迹
1909年贝克兰合成 酚醛树脂，1911年 英国的马修斯合成 出聚苯乙烯，1912 年聚氯乙烯被合成， 1927年合成出聚甲 基丙烯酸甲酯， 1933年高压聚乙烯 问世，1938年四氟 乙烯被聚合…
从上面所叙述材料的发展可 以看到，科学发展是无止境的， 一时的满足和安于现状就会导致 落后，不断进取、不断创新才更 有所作为。
人类需求是推动科学发展的 动力。
绪论
一、高聚物的基本概论 ●高聚物
高聚物（high polymer）是高分子化合物（macromolecular compound）的简称，是由 成千上万个原子通过化学键连接而成的高分子（macromolecule）所组成的化合物。
1953年齐格勒在低压条件下 合成出聚乙烯，随后纳塔合成出 聚丙烯，1963齐格勒、纳塔获得 诺贝尔化学奖。
研究对象之二—橡胶的发展
橡 树 之 泪
丑却受宠的合成橡胶
研究对象之三—纤维的发展
蚕说：还是人类有能耐
1855年瑞士人奥 蒂玛斯把纤维素 放在硝酸中得到 硝化纤维素溶液， 制得第一根人造 纤维；1884年查 唐纳脱把硝化纤 维素放在酒精和 乙醚中得到溶液， 得到人造丝；
相对分子质量
20～40万 16～20万 25～30万 10～12万
纤维
锦纶-66 涤纶
维尼纶 腈纶
相对分子质量
1.2～1.8万 1.8～2.3万 6～7.5万
5～8万
绪论
二、高聚物的命名与分类 ●高聚物的命名
“聚”＋单体名
通俗命名法
树称脂命名法 橡胶命名法
高聚物的命名
结构特征命名法
习惯或商品命名法
HISTORY
Natural Macromolecules
• A living organism is a ex machine, most functions of which are performed by macromolecules.
• DNA, RNA, ribosomers, proteins, cellulose, starches, and a host of other biologically important substances are all macromolecules.
1974 P. J. Flory Theoretical and experimental contributions to fundamental principles of polymer science
1991 G. de Gennes Successful mathematical treatment of phase transition phenomena of polymers, liquid crystals, and superconducting materials
●三个关系的处理 ▲结构单元与重复结构单元的关系
重复结构单元≥结构单元
▲单一高分子的相对分子质量与聚合度、重复结构单元相对分子质量的关系
Mn XnM0
绪论
▲单一相对分子质量与平均相对分子质量的关系
单一相对分子质量只对个体高分子，平均相对分子质量是体系内所有个体相对分子质 量的平均值。个体高分子的相对分子质量没有实用价值，真正有价值的是平均相对分子质 量的大小。
Nobel Prizes for Polymer Science
1953 H. Staudinger Introduction of the concept of polymers (but not colloids)
1963 K. Ziegler and G. Natta Discovery of coordination polymerization catalysts and preparation of stereoregular polymers
是指由低分子单体形成高聚物的化学反应。广义还应包括利用高聚物的化学变化转化 为另一种高聚物的反应。
●高聚物形成反应的类型
加聚反应（polyaddition reaction） 按元素组成和结构变化分类 缩聚反应（polycondensation reaction）
高聚物化学转变
按反应机理分类 连锁聚合反应（chain polymerization） 逐步聚合反应（step-reaction polymerization）
△单体简字＋“橡胶”
▓实例 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶
△结构特征命名
具有“酯－COO－结构”的高聚物称为聚×××酯；具有“酰胺－CONH－结构”的 高
聚物称为聚×××酰×××胺；具有“醚－O－结构”的高聚物称为聚×××醚。
▲高聚习物惯的名重称复与结商构品单名元称
通俗名称
系统名称
习惯或商品名称 英文缩写
• From the very beginning of civilization, humans made technological use of natural macromolecules: leather, fur, wool, wood, cotton, flax, paper, natural rubber, etc.
绪论
四、聚合反应的工业实施方法 ●适用于连锁聚合反应的工业实施方法
本体聚合（bulk polymerization）
连锁聚合反应工业实施方法
溶液聚合（solution polymerization） 悬浮聚合（suspension polymerization）
• History is often dated by the materials of most importance to the society, i.e., the Stone, Bronze, and Iron Ages
• The most important materials in the modern society are plastics, ceramics, and steel
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
结构单元
重复结构单元
以对苯二甲酸、乙二醇为单体，通过聚合生成聚对苯二甲酸乙二酯（的确良）。
n HOOC－
－COOH ＋ n HO－CH2－CH2－OH
HO［C－ O
－C－O－CH2－CH2－O］n H O
结构单元
结构单元
重复结构单元
绪论
▲单体（monomer）
能够形成结构单元的分子所组成的化合物，即聚合时的小分子原料。
原因：高聚物是由相对分子质量不等的同系聚合物组成的混合物，即高聚物的相对分 子质量具有多分散性。