高分子化学 第一章
O HO( C
O C OCH2CH2O )nH
不管它由何种单体聚合而成,其重复结构单元始终是
O
O
C
C OCH2CH2O
但单体单元则可能因所用单体不同而异,如果使用的单体是对苯
二甲酸和乙二醇两种单体:
O n HO C
O
O
C OH + n HO CH2CH2 OH HO( C
O C OCH2CH2O )nH+ (2n-1)H2O
塑料
以聚合物为基础,加入(或不加)各种助剂 和填料,经加工形成的塑性材料或刚性材料
纤维 橡胶 涂料
纤细而柔软的丝状物,长度至少为直径的100 倍
具有可逆形变的高弹性材料
涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和 保护作用的聚合物材料
胶粘剂
能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在 一起的聚合物材料
HH
( C C O )n HH 聚乙二醇
HHHHHHO
( N C C C C C C )n HHHHH 尼龙-6
(3)元素有机高分子 链原子由Si、B、Al、O、N、S、P等杂原 子组成,不含C原子的,如聚二甲基硅氧烷的链原子只有Si和O。
CH3 ( Si O )n
CH3 聚二甲基硅氧烷
根据性质 和用途
(3) 合成高分子化合物 由单体通过人工合成的高分子化合物,如 由乙烯聚合得到聚乙烯等。
根据高分子链原子组成的不同也可分为三类:
(1)碳链高分子 烯等
链原子全部由碳原子组成,如聚乙烯、聚丙
HH ( C C )n
HH 聚乙烯
HH ( C C )n
H CH3 聚丙烯
(2)杂链高分子 链原子除碳原子外,还含O、N、S等杂原子, 如聚乙二醇的链原子包括C和O,尼龙-6的链原子包括C和N
高分子化学
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和反应基本规律的科学。
高分子或称聚合物分子或大分子 由许多重复单元通过共价键有规律 地连接而成的分子,具有高的分子量.
高的相对分子量:相对于一般小分子,无严格分界 >10000:高聚物分子
1000-10000 : 低聚物分子 由实际上或概念上是相应的小分子衍生而来:
聚丙烯
HH HH HH CCOCCOCCO HH HH HH
聚乙二醇
高分子化合物或称聚合物 由许多单个高分子(聚合物分子)组成的 物质。高分子与聚合物是两个不同层面上的概念,但在实际应用中常 常不并对两者加以区分。
聚合反应与 单体
由小分子生成高分子的反应过程
小分子 单体
聚合反应 Polymerization
1.2 聚合物的分类和命名
聚合物的种类繁多,其分类方法也可有多种角度。
根据聚合物的来源可分为三类:
(1)天然高分子化合物 自然界天然存在的高分子化合物,如淀 粉、蛋白质、纤维素等;
(2)半天然高分子化合物 经化学改性后的天然高分子化合物, 如由纤维素和硝酸反应得到的硝化纤维素、由纤维素和乙酸反应得 到的乙酸纤维素等;
( C C )n
H CH3
高分子结构式
其分子结构中的重复单元既可以看作是-CH2CH(CH3)-,也可以 看作是-CH2CH(CH3)-CH2CH(CH3)-,甚至更大,但重复结构单 元就定义为其中最小的重复单元,即-CH2CH(CH3)-。
Z
C3
⑵⑶
C2
⑴
C4
C1
Y
X
单体单元 高分子是由单体分子经由聚合反应衍生而来的,高分 子分子结构中由单个单体分子衍生而来的最大的结构单元
单体单元与重复结构单元不同: 单体单元是一个基于聚合反应过 程的概念,而重复结构单元是基于高分子结构的概念。如聚乙烯由 乙烯聚合而成:
n H2C CH2
(
CH2CH2 聚乙烯
)n
其单体单元为-CH2CH2-,而其重复结构单元则为-CH2-,但在写 聚乙烯结构式时,习惯上还是以其单体单元来表示
又如聚对苯二甲酸乙二酯:
CH 2-CH CH 2-CH CH 2-CH
Cl
Cl
Cl
实际上
聚氯乙烯
CH2 CH OH
聚乙烯醇
概念上
H2C CH Cl
氯乙烯
CH2 CH 乙烯醇 OH
高分子可看作是由许多重复单元所组成的一条长链 支链
主链
侧基
链原子 构成高分子主链骨架的单个原子
HH HH HH CC CC CC H CH3 H CH3 H CH3
单个聚合物分子中所含单体单元的数目。
与单体单元相似,它也是一个基于聚合反应过程的概念,即使是
同一聚合物,也可能因使用的单体不同而具有不同的聚合度。
O n HO C
O
O
C OH + n HO CH2CH2 OH HO( C
O C OCH2CH2O )nH+ (2n-1)H2O
O n H OCH2CH2O C
那么相应地就会生成两种单体单元,分别为
O
O
C
C
OCH2CH2O
而假设聚合反应时用的是对苯二甲酸二乙二酯一种单体:
O n H OCH2CH2O C
O
O
C OCH2CH2O H HO( C
O C OCH2CH2O )nH + (n-1) HO CH2CH2 OH
则单体单元与重复结构单元相同.
聚合度 Degree of Polymerization,DP
O
O
C OCH2CH2O H HO( C
DP=2n
O C OCH2CH2O )nH + (n-1) HO CH2CH2 OH
DP=n
末端基团 End Groups 高分子链的末端结构单元
O HO C
O
O
C OCH 2CH2O C
O C OCH 2CH2 OH
由于通常聚合物的分子量很大,末端基团相对于整个高分子而 言是很小的组成单元,而且通常是未知的,因此若非需要特别指出 末端基团,在书写高分子的结构式时,常忽略不写。
假如高分子的末端基团是反应性的,能进一步进行聚合反应, 这样的高分子称为遥爪高分子或预聚物分子,其反应性末端基团常 常是有目的地引入的。
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。
习题
由己二酸和己二胺合成尼龙66 写出此种尼龙66的单体单元和链节?
Monomer
高分子
能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元 的小分子化合物。
结构单元
Байду номын сангаас构成高分子主链结构组成的单个原子或原子团,可包含一 个或多个链单元。
HH HH HH
CCOCCOCCO
HH HH HH
重复结构单元
重复组成高分子分子结构的最小的结构单元
HH HH HH
HH
CC CC CC H CH3 H CH3 H CH3