高分子化学基本概念、结构和分布
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1. 高分子:高分子也叫聚合物分子或大分子,具有高的相对分子量,其结构必须是由多个重复单元所组成。
2. 单体:能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子。
3.结构单元: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。
4. 共聚物: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。
5. 加聚反应:烯类单体加成而聚合起来的反应称为加聚反应,反应产物称为加聚物。
6. 缩聚反应:是缩合反应多次重复结果形成聚合物的过程,兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义,反应产物称为缩聚物。
7. 高分子的聚集态结构: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。
分为晶态、非晶态、液晶态。
8. 官能度:一分子中能参加反应的官能团的数目叫官能度9. 平均官能度:每一分子平均带有的基团数。
10. 反应程度:参加反应的基团数占起始基团数的分数。
11. 转化率:参加反应的单体量占起始单体量的分数12. 两者区别:转化率是指已经参加反应的单体的数目, 反应程度则是指已经反应的官能团的数目, 如:一种缩聚反应,单体间双双反应很快全部变成二聚体,就单体转化率而言,转化率达100%;而官能团的反应程度仅50%13. 凝胶化现象:体系粘度突然急剧增加,难以流动,体系转变为具有弹性的凝胶状物质,这一现象称为凝胶化。
14. 凝胶点:开始出现凝胶化时的反应程度(临界反应程度)称为凝胶点,用Pc表示,是高度支化的缩聚物过渡到体型缩聚物的转折点。
15. 引发剂:自由基聚合引发剂通常是一些可在聚合温度下具有适当的热分解速率,分解生成自由基,并能引发单体聚合的化合物。
16. 引发剂半衰期:引发剂分解至起始浓度一半所需要的时间。
17. 引发剂效率:引发剂用来引发单体聚合的部分占引发剂分解或消耗总量的分数。
18. 自动加速现象:随着反应进行,体系的粘度增大,活性端基可能被包埋,双基终止困难,速率常Kt下降,聚合反应速率不仅不随单体和引发剂浓度的降低而减慢,反而增大的现象。
第一章绪论高分子的基本概念高分子化学:研究高分子化合物合成与化学反应的一门科学。
单体:能通过相互反应生成高分子的化合物。
高分子或聚合物(聚合物、大分子):由许多结构和组成相同的单元相互键连而成的相对分子质量在10000以上的化合物。
相对分子质量低于1000的称为低分子。
相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物(又名齐聚物)。
相对分子质量大于1 000 000的称为超高相对分子质量聚合物。
主链:构成高分子骨架结构,以化学键结合的原子集合。
侧链或侧基:连接在主链原子上的原子或原子集合,又称支链。
支链可以较小,称为侧基;也可以较大,称为侧链。
端基:连接在主链末端原子上的原子或原子集合。
重复单元:大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元,可简称重复单元,又可称链节。
结构单元:单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。
(构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位称为~)。
单体单元:聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元称为~。
聚合反应:由低分子单体合成聚合物的反应。
连锁聚合:活性中心引发单体,迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中心,根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
逐步聚合:无活性中心,单体官能团之间相互反应而逐步增长。
绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应:即加成聚合反应,烯类单体经加成而聚合起来的反应。
加聚反应无副产物。
缩聚反应:缩合聚合反应,单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。
该反应常伴随着小分子的生成。
高分子化合物的分类1) 按高分子主链结构分类:可分为:①碳链聚合物:大分子主链完全由碳原子组成的聚合物。
②杂链聚合物:聚合物的大分子主链中除了碳原子外,还有氧、氮,硫等杂原子。
③元素有机聚合物:聚合物的大分子主链中没有碳原子孙,主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。
④无机高分子:主链与侧链均无碳原子的高分子。
《高分子化学》各章要求及重点内容第一章 绪论一、基本要求1、掌握高分子化学的基本概念。
2、对重要的相关概念进行辨析。
3、掌握聚合物的分类与命名。
4、正确写出常用聚合物的名称、分子式、聚合反应式。
二、主要内容 1、基本概念单体、高分子、大分子、聚合物、低聚物(齐聚物); 结构单元、重复单元、单体单元、链节; 主链、侧链、端基、侧基;聚合度、相对分子质量、相对分子质量分布等;加聚反应、缩聚反应、加聚物、缩聚物、连锁聚合、逐步聚合; 2、聚合物的分类、命名及典型聚合物的命名、来源、结构特征 - 表1-5、1-6、1-7、1-8、内容合成高分子、天然高分子;碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物、无机高分子; 聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚、聚脲、聚砜。
3、聚合反应的分类及聚合反应式 聚合物分子式(结构式)、结构单元-重复单元的区别与联系; 聚合反应的分类及聚合反应式写法;加成聚合与缩合聚合、连锁聚合与逐步聚合的联系与区别。
第二章 逐步聚合要求一、基本要求1、掌握逐步聚合的基本概念;2、逐步聚合反应分类(从不同的角度分类)3、比较线形逐步聚合与体型逐步聚合反应;4、线形逐步聚合反应聚合度的计算与控制(单体等摩尔比反应与非等摩尔比反应);5、体型逐步聚合凝胶点的控制;6、正确书写重要逐步聚合聚合物的合成反应式;7、比较连锁聚合与逐步聚合,讨论影响两类反应速率及产物分子量的因素。
二、主要内容 1、基本概念平衡缩聚与不平衡缩聚、线形缩聚与体形缩聚、均缩聚、混缩聚、共缩聚; 缩合聚合、逐步加聚反应(聚加成反应)、氧化偶取联聚合、加成缩合聚合、分解缩聚。
官能团与官能度、平均官能度、官能团等活性理论、反应程度与转化率、当量系数与过量分率; 热塑性树脂与热固型树脂、凝胶点、结构预聚物与无规预聚物; 2、线性逐步聚合相对分子质量控制方法及其计算(1)等物质量反应:PX n -=11封闭体系: )1/(+=K K P 1+=K X n开放体系: wnPnKC X0=(2)非等物质量反应:aAa + bBb (过量)体系:当量系数:B A N N r = 过量分率:AA B N N N q -= 关系:r=1/(1+q) rPr r X n 211-++= )1(22P q q X n -++= aAa + bBb + Cb 体系:,2BBANNN r +=AB NN q ,2= 聚合度计算公式同前3、体型逐步聚合凝胶点的控制官能团等当量:平均官能度:∑∑=iii Nf N f 凝胶点: fP c2=官能团非等当量:所有分子数未过量官能团数⨯=2f 凝胶点: fP c 2= 三、分析应用(1)官能团等活性理论的分析、运用(与自由基聚合、共聚合中等活性理论比较)。
第一章绪论【掌握内容】1. 高分子基本概念:单体、高分子、聚合物、低聚物、结构单元、重复单元、单体单元、链节、主链、侧链、端基、侧基、聚合度、相对分子质量等。
2. 聚合反应;加成聚合与缩合聚合;连锁聚合与逐步聚合。
3. 从不同角度对聚合物进行分类。
4. 常用聚合物的命名、来源、结构特征。
5. 聚合物相对分子质量及其分布。
【熟悉内容】1. 系统命名法。
2. 典型聚合物的名称、符号及重复单元。
【了解内容】1. 高分子化学发展历史。
2. 聚合物相对分子质量及其分布对聚合物性能的影响。
【教学难点】1. 结构单元、重复单元、单体单元、链节的辨析。
2. 加成聚合与缩合聚合的区别与联系;连锁聚合与逐步聚合的区别与联系。
【教学目标】1. 掌握高分子化学相关基本概念。
2. 能对几对重要概念进行辨析。
3. 能按规范写出正确的聚合物名称、分子式、聚合反应式。
4. 树立对高分子化学学科正确的认识观。
前言【教学内容】一、高分子化学课程简介二、高分子发展与应用三、我国高分子科学发展现状【授课时间】1学时【教学目标】了解高分子科学体系范畴及分子化学发展简史,了解高分子化学课程【教学手段】课堂讲授,辅以多媒体幻灯图片【教学过程】1.绪论1.1 高分子基本概念【教学内容】一高分子二高分子化学三单体四有关组成结构的概念五大分子结构式六聚合反应方程式:【授课时间】2学时【教学重点】高分子、结构单元、重复单元、单体单元、链节等概念,聚合反应式的书写【教学难点】结构单元、重复单元、单体单元的辨析【教学目标】1 掌握高分子、结构单元、重复单元、单体单元、链节、聚合度等概念的区别与联系2 能正确写出具体聚合物的结构式与反应式【教学手段】课堂讲授,辅以多媒体幻灯图片及实例【教学过程】一高分子1 名称:macromolecule compound;macromolecule;polymer;high polymer2 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(3) 分子形态多样:长链线型,三维网状,星型,梯形,环形….(4) 相对分子质量具有多分散性(5) 物理性质不同于低分子:高软化点,高强度,高弹性,熔体高黏度二高分子化学研究聚合反应和高分子化学反应原理,选择原料、确定路线、寻找催化剂、制订合成工艺等。
高分子化学习题及解答第一章 绪论1.基本概念单体,聚合物,聚合度,单体单元,结构单元,重复结构单元,重均分子量,数均分子量,分子量分布,多分散系数,碳链聚合物,杂链聚合物,元素有机聚合物,缩聚物,缩聚反应,加聚物,加聚反应,线形聚合物,支化聚合物,交联聚合物,橡胶,塑料,纤维2. 聚合物结构与名称了解聚合物的各种名称及英文缩写与聚合物结构间的关联 , 熟悉系统命名法的基本规则,并用于常见聚合物的命名。
①聚合物结构式书写格式习惯写法IUPAC规定的写法②聚合物的IUPAC 命名法基本规则常见聚合物的名称③聚合物的来源命名法及习惯命名法④常见聚合物的英文缩写⑤等规立构聚合物的结构与名称⑥嵌段共聚物的结构与名称⑦接枝共聚物的结构与名称练习题:一、写出下列聚合物的结构1.聚碳酸酯,涤纶,有机玻璃,Kevlar纤维,尼龙-6,聚甲醛,天然橡胶,聚氯乙烯,聚丙烯第二章 自由基聚合1.基本概念连锁(链式)聚合,初级自由基,单体自由基,活性中心,自由基半衰期,引发效率,稳态,自由基等活性理论,笼蔽效应,诱导分解效应,自动加速,动力学链长,聚合度,链转移,链转移常数,阻聚及缓聚,歧化终止,偶合终止,最高聚合温度,引发转移终止剂(iniferter),原子转移自由基聚合(ATRP)2. 基本原理及现象解释z单体对不同连锁聚合机理的选择性z自由基聚合机理(包括链引发、链增长、链终止、链转移及自由基聚合反应的特征)z自动加速现象及其出现的原因。
z聚合反应速率与引发剂浓度的关系 ; 聚合反应速率与单体浓度的关系,影响引发剂效率的因素。
z链转移剂在聚合物合成中的用途 ; 高压聚乙烯的长支链和短支链的生成原因。
z烯丙基单体的自阻聚作用1整理:潘奇伟z自动加速效应对聚合反应速率与单体和引发剂浓度关系的影z温度、压力对聚合反应速率和聚合度的影响z四类引发剂的引发基元反应(包括偶氮类(AIBN),有机过氧化物类(BPO),无机过氧化物类(KSP)、氧化还原反应体系(亚硫酸盐与硫代硫酸盐))z苯醌及苯酚对自由基反应的阻聚原理。