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高分子化学1 潘祖仁版 课件


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H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH
n
5)聚合度(Degree of Polymerization):聚合物分子量大 小的一个指标,在聚合物的分子结构式中以n 表示,也称 为链节数。有两种表示方法: 以大分子链中的结构单元数目表示,记作
Xn
以大分子链中的重复单元数目表示,记作 DP
氯乙烯
己二酸:HOOC(CH2)4COOH 己二胺:NH2(CH2)6NH2
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2)重复结构单元 (Repeating Structure Unit):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(Chain Element) 聚氯乙烯的重复单元 重复单元的特点:
Xn = ⋅ ( M 10 + M 20 ) 2
式中,M0=重复单元的“分子量”,M10、M20 分别为 两种结构单元的“分子量”,且
M 0 = M 10 + M 20
20
Case 2:聚合物由一种单体聚合而生成,且重复结构单元 的元素组成与单体的元素组成完全相同。如:
n CH2 CH CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH
名称 俗名
PE PP PIB PS
英文
Polyethylene Polypropylene Polyisobutylene Polystyrene
名称
俗名
PC PAM PMA
英文
Polycarbonate Polyacrylamide Polymethyl acrylate
聚乙烯 聚丙烯 聚异丁烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚四氟乙烯 聚丙烯酸 聚酯
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B. 命名(Nomenclature) 1)习惯命名法: 以单体名称为基础命名
均聚物:“聚(Poly)”+单体名,如: 乙烯 聚乙烯 Polyethylene,PE 聚甲基丙烯酸甲酯 Polymethyl Methacrylate, PMMA
[CH CH] n OH
甲基丙烯酸甲酯
也有以假想单体为基础命 名,如聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol) (Polyvinyl Acetate)的水解产物。
第一章 绪论 Prolegomenon
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高分子材料的创生虽只有90多年,但 其发展速度远远快于金属和无机材料。究 其原因,是合成高分子的结构具有几乎无 穷变化的可能性,赋予材料性能的潜力远 胜于其它物质。
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化工产品十分广泛,迄今已达到 7 万种之多,主要包括: 无机酸、碱、盐和化肥为代表的无机化工; 烷烃、烯烃、芳烃、醇、醛、酸、酯、酮、胺等为代表的基本 有机化工; 合成树脂及塑料、合成橡胶、合成纤维为代表的高分子化工; 医药、农药、染料、涂料、日用化学品为代表的精细化工。 还有一些逐步形成了独立的工业部门,如炼油、冶金、医药、 造纸、建材、酿造、环保等。化学工业已经而且会在较长时期内 成为我国国民经济的重要支柱产业。
2)根据高分子的主链结构分类 碳链聚合物 大分子主链完全由碳原子组成,绝大部分烯类、双烯类聚 合物属于这一类,如:PE,PP,PS,PVC等。 杂链聚合物 大分子主链中除碳原子外,还有O、N、S等杂原子,如:聚 酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚等。 元素有机聚合物 大分子主链中没有碳原子,主要由Si、B、Al、O、N、S、 P 等原子组成,侧基则由有机基团组成,如:硅橡胶等。 无机高分子 主链和侧链均无碳原子,如:硅酸盐等。
重复单元(链节)≠ 结构单元
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因聚合反应为官能团间的缩合反应,单体分子进入大分 子后失去了一些元素,故结构单元不能称单体单元。
本例中 ,因两种结构单元构成了一个重复结构单 元,所以
X
n
= 2 DP = 2 n
聚合物的分子量(Molecular Weight):
M = DP ⋅ M 0 = X n1 ⋅ M 10+ X n 2 M 20
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反应的机理 反应的动力学
什么是高分子?
由原子或原子团(结构单元)以共价键形式连结而成的 大分子量同系混合物 结构单元 共价键连结 大分子量(通常>104) 同系混合物(具有分子量的多分散性) 注:“分子量”一词国内有关标准规定称“相对分子质量”。但对 于高分子,国际上绝大多数专业书刊都称Molecular Weight, 且考虑到以后还将引入“平均分子量”、“分子量分布”等高分子 专有的概念,故我们仍坚持称“分子量”。
命名程序: 确定重复单元结构 排出重复单元中次级单元(Subunit)的次序,两个原则: a. 对乙烯基聚合物,先写有取代基的部分 b. 连接元素最少的次级单元写在前面 给重复单元命名,在前面加“ 聚”字
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例:
先写有取代基的部分
聚碳酸酯 聚丙烯酰胺 聚丙烯酸甲酯
聚甲基丙烯酯甲 PMMA Polymethylmetha crylate 酯 聚醋酸乙烯 聚乙烯醇 聚丁二烯 聚丙烯腈
PVAc PVA PB PAN Polyvinyl Acetate Polyvinyl Alcohol Polybutadiene Polyacrylnitrile
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尼龙-66 己二胺(Hexanediamine)和己二酸(Adipic Acid) 合成的产物,学名聚己二酰己二胺。 尼龙-610 己二胺(Hexanediamine)和癸二酸(Sebacic Acid) 合成的产物,学名聚癸二酰己二胺。 尼龙-6 己内酰胺(Caprolactam)或ω-氨基已酸的产物, 学名:聚己内酰胺。
高分子化学
聚合物化学(Polymer Chemistry)
研究聚合物合成与化学反应的一门科学。涉及到两大类反应: 聚合物的合成反应(聚合反应,Polymerization) 小分子 大分子
聚合物的化学反应(Polymer Reaction) 新的大分子 大分子 小分子 反应的影响因素 反应的实施方法
成绩合成:
1. 2. 3. 4. 平时: 作业: 实验: 考试: 10分 10分 10分 70分
参考书目
书名 高分子化学教程 高分子化学 高分子化学 Principles of Polymerization Polymer Chemistry: An Introduction 版次 1 1 1 4 3 作者 王槐三等 林尚安等 周其凤等 George Odian Malcolm P. Stevens 出版社 科学出版社 科学出版社 化工出版社 John Wiley & Sons Oxford University Press 出版年 2002 1998 2001 2004 1998
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1.2 高分子化合物的分类和命名 A. 分类(Classification) 1)根据产品的性能和用途分 塑料(Plastics) 称为“三大合成材料”,产量大, 橡胶(Rubber) 纤维(Fiber) 涂料(Coating, Paint) 胶粘剂(Adhesive) 功能高分子(生物医用高分子、光电功能高分子、分离 功能高分子、……) 25 应用面广。
与之对应,由一 种单体聚合而成的聚 合物称均聚合物 (Homopolymer)
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注意到,式中x, y为任意值,故在分子链上结构单元的 排列是任意的,即 ∼M1M2M1M1M2M1M2M2M2 ∼ 这种由无规排列的结构单元组成的高分子,无法确定它 的重复单元,仅
结构单元=单体单元
M = X n1 ⋅ M 10 + X n 2 M 20
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PVC PTFE PAA PET
Polyvinyl Chloride Polytetrafluoroethylene Polyacrylic Acid Polyester
2)结构系统命名法:
由(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)提出
DP = X n = n
M = DP ⋅ M 0 = X n ⋅ M 0
注意:式中,M0 是重复 单元(或结构单元)的“分 子量”,而不是单体的分子 量
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Case 4:聚合物由二种单体聚合而生成,但两种结构单元 的元素组成分别与两种单体的元素组成相同。如:
该聚合物(称共聚物, Copolymer)由丁二烯和苯乙 烯二种单体共聚而成,存在着 两种与各自单体元素组成完全 相同的结构单元。丁苯橡胶
CH2CH Cl
以单体结构为基础 在聚合物链中重复出现
尼龙-66的重复单元
NH(CH 2 ) 6 NH CO(CH 2 ) 4 CO
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3)结构单元(Structure Unit):单体分子通过聚合反应 进入大分子链的基本单元。结构单元的元素组成可以与 单体的元素组成相同,也可以不同。
4)单体单元(Monomer Unit):单体分子通过聚合反应形 成的元素组成与单体完全相同的结构单元。
高分子化学理论课程安排
第一章 绪 论 6 课时 第二章 逐步聚合 8 课时 第三章自由基聚合反应 12 课时 第四章自由基共聚合 8 课时 第五章 聚合方法 4 课时 第六章离子聚合 6课时 第七章 配位聚合 6 课时 第八章 开环聚合 2课时 第九章 聚合物的化学反应 4 课时 2011 年2月-2011 年 6月 共 72课(含实验课16学时)
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1.1 高分子的基本概念 一个大分子往往是由许多相同的、简单的重复结构 单元连接而成。 例如:聚苯乙烯
n CH2 CH
聚合
CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH
缩写成
CH2 CH
n
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1)单体(Monomer):合成聚合物的低分子量原料
CH2=CH
CH2=CH Cl
苯乙烯 尼龙-66的单体
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英文缩写
ABS:丙烯腈(Acrylonitrile)-丁二烯(Butadiene) -苯乙烯(Styrene)共聚物 SBR:丁苯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber) EVA:乙烯(Ethylene)-乙酸乙烯酯(VinylAcetate)的共聚物
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