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1、高分子化學(xué)主講教師主講教師 賈近賈近課程要求v平時成績占40%出勤率、課堂表現(xiàn)(10%)期中(第7周的周一)、期末(第11周的周三)每人810分鐘的PPT(20%)、課堂討論(510分鐘)v自學(xué)內(nèi)容：與高分子化學(xué)有關(guān)的、老師課堂上沒講過的內(nèi)容。與PPT內(nèi)容相關(guān)的大作業(yè)2份（10%）。v期末考試占60%考試時間：14周 周四 15：4517：45教室：正心樓3112第一章 緒論1.1 高分子化學(xué)發(fā)展簡史高分子化學(xué)發(fā)展簡史v高分子的概念始于高分子的概念始于20世紀(jì)世紀(jì)20年代，但應(yīng)用更早。年代，但應(yīng)用更早。v1839年，美國人年，美國人Goodyear發(fā)明發(fā)明硫化橡膠硫化橡膠。v1868年，英國科

2、學(xué)家年，英國科學(xué)家Parks用硝化纖維素與樟腦混合制用硝化纖維素與樟腦混合制得得賽璐珞賽璐珞。v1893年，法國人年，法國人De Chardonnet發(fā)明發(fā)明粘膠纖維粘膠纖維。v1907年，第一個合成高分子年，第一個合成高分子酚醛樹脂酚醛樹脂誕生。誕生。v1920年，德國人年，德國人Staudinger發(fā)表了發(fā)表了“論聚合論聚合”的論文，的論文，提提 出了高分子的概念，并預(yù)測了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸出了高分子的概念，并預(yù)測了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的結(jié)構(gòu)。甲酯等聚合物的結(jié)構(gòu)。1953年獲諾貝爾化學(xué)獎年獲諾貝爾化學(xué)獎。3第一章 緒論v1935年，年，Carothes發(fā)明發(fā)明尼龍尼龍66

3、，1938年工業(yè)化。年工業(yè)化。v30年代，許多年代，許多烯烴類加聚物烯烴類加聚物被開發(fā)出來，聚氯乙烯被開發(fā)出來，聚氯乙烯(PVC)（19271937）,聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)（19271931）,聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)（19341937）,聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯(PVAC)（1936）,高壓聚乙烯高壓聚乙烯(LDPE)（1939）。）。自由基聚合自由基聚合發(fā)展發(fā)展。v高分子溶液理論高分子溶液理論在在30年代建立，并成功測定了聚合物的分子年代建立，并成功測定了聚合物的分子量。量。Flory為此于為此于1974年獲得諾貝爾獎。年獲得諾貝爾獎。v40年代，二次大戰(zhàn)促進(jìn)了高分

4、子材料的發(fā)展，一大批年代，二次大戰(zhàn)促進(jìn)了高分子材料的發(fā)展，一大批重要的重要的橡膠和塑料橡膠和塑料被合成出來。丁苯橡膠（被合成出來。丁苯橡膠（1937）,丁腈橡膠丁腈橡膠（1937）,丁基橡膠丁基橡膠(1940）,有機氟材料（有機氟材料（1943）,滌綸樹滌綸樹脂（脂（19401950）,ABS樹脂（樹脂（1947）。）。4第一章 緒論v50年代，年代，Ziegler和和Natta發(fā)明發(fā)明配位聚合催化劑配位聚合催化劑，制得高密，制得高密度聚乙烯和聚丙烯，低級烯烴得到利用度聚乙烯和聚丙烯，低級烯烴得到利用。1963年，年，Ziegler和和Natta分享諾貝爾化學(xué)獎。分享諾貝爾化學(xué)獎。v1956年

5、，美國人年，美國人Szwarc發(fā)明發(fā)明活性陰離子聚合活性陰離子聚合，開創(chuàng)了，開創(chuàng)了高高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計分子結(jié)構(gòu)設(shè)計的先河。的先河。v50年后期至年后期至60年代，大量年代，大量高分子工程材料高分子工程材料問世。聚甲醛問世。聚甲醛（1956），聚碳酸酯（），聚碳酸酯（1957），聚砜（），聚砜（1965），聚苯醚），聚苯醚（1964），聚酰亞胺（），聚酰亞胺（1962）。）。5第一章 緒論v60年代以后，年代以后，特種高分子特種高分子和和功能高分子功能高分子得到發(fā)展。得到發(fā)展。v特種高分子：特種高分子：高模量高強度、耐高低溫、耐輻射、高頻絕高模量高強度、耐高低溫、耐輻射、高頻絕緣、半導(dǎo)體等。緣、半導(dǎo)

6、體等。v功能高分子：功能高分子：分離材料（離子交換樹脂、分離膜等）、導(dǎo)分離材料（離子交換樹脂、分離膜等）、導(dǎo)電高分子、感光高分子、高分子催化劑、高吸水性樹脂、醫(yī)電高分子、感光高分子、高分子催化劑、高吸水性樹脂、醫(yī)用高分子、藥用高分子、高分子液晶等。用高分子、藥用高分子、高分子液晶等。v為表彰在為表彰在導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子的發(fā)展方面所作的貢獻(xiàn)，的發(fā)展方面所作的貢獻(xiàn)，2000年，年，日本科學(xué)家日本科學(xué)家白川英樹（白川英樹（H.Shirakawa）、）、美國科學(xué)家黑格美國科學(xué)家黑格（A.J.Heeger）和麥克迪爾米德（和麥克迪爾米德（A.G.MacDiarmid）分享分享諾貝爾化學(xué)獎。諾貝爾化學(xué)獎

7、。6第一章 緒論v80年代以后，年代以后，新的聚合方法新的聚合方法和和新結(jié)構(gòu)的聚合物新結(jié)構(gòu)的聚合物不斷出現(xiàn)和不斷出現(xiàn)和發(fā)展。發(fā)展。v新的聚合方法：新的聚合方法：陽離子活性聚合、基團轉(zhuǎn)移聚合、活性自陽離子活性聚合、基團轉(zhuǎn)移聚合、活性自由基聚合、等離子聚合等等；由基聚合、等離子聚合等等；v新結(jié)構(gòu)的聚合物：新結(jié)構(gòu)的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星狀聚合物、樹枝狀聚合物、超支化聚合物、含富勒烯狀聚合物、樹枝狀聚合物、超支化聚合物、含富勒烯(C60)聚聚合物等等。合物等等。人類活動是高分子科學(xué)發(fā)展的動力。人類活動是高分子科學(xué)發(fā)展的動力。71.2 1.2 高分子

8、的基本概念高分子的基本概念第一章 緒論高分子化學(xué)：高分子化學(xué)：研究高分子化合物合成和反應(yīng)的一門科學(xué)。研究高分子化合物合成和反應(yīng)的一門科學(xué)。l有機高分子有機高分子和和無機高分子；無機高分子；l本課程主要研究與塑料、橡膠、纖維等非生物有機高分子本課程主要研究與塑料、橡膠、纖維等非生物有機高分子有關(guān)的化學(xué)。有關(guān)的化學(xué)。高分子化合物：高分子化合物：由許多結(jié)構(gòu)單元相同的小分子化合物通過化由許多結(jié)構(gòu)單元相同的小分子化合物通過化 學(xué)鍵連接而成的大分子化合物。學(xué)鍵連接而成的大分子化合物。例如，聚氯乙烯的例如，聚氯乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)為：為：8v高分子化合物的特點：高分子化合物的特點：分子量大。巨大的分子量是

9、高聚物具有獨特性質(zhì)的根源分子量大。巨大的分子量是高聚物具有獨特性質(zhì)的根源.具有一定的機械強度和彈性具有一定的機械強度和彈性.恒溫下，能抽絲或制成薄膜，即：高分子會呈現(xiàn)出高度恒溫下，能抽絲或制成薄膜，即：高分子會呈現(xiàn)出高度各向異性各向異性.高聚物在溶劑中能表現(xiàn)出溶脹特性，并形成介于固體和高聚物在溶劑中能表現(xiàn)出溶脹特性，并形成介于固體和液體之間的一系列中間體系液體之間的一系列中間體系.高聚物溶液的粘度特別大，高聚物溶液的粘度特別大，23%的高分子溶液比同樣濃的高分子溶液比同樣濃度的低分子溶液的粘度大幾十至幾百倍度的低分子溶液的粘度大幾十至幾百倍.第一章 緒論1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的

10、基本概念9第一章 緒論1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 v幾個常用的基本概念幾個常用的基本概念單體：能夠合成高分子化合物的低分子化合物；單體：能夠合成高分子化合物的低分子化合物；大分子鏈：長結(jié)構(gòu)的大分子大分子鏈：長結(jié)構(gòu)的大分子(如圖如圖)；鏈節(jié)：組成大分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元；鏈節(jié)：組成大分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元；聚合度聚合度(DP)：重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元數(shù)或鏈節(jié)數(shù)；：重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元數(shù)或鏈節(jié)數(shù)；均聚物和共聚物；均聚物和共聚物；相對分子質(zhì)量；相對分子質(zhì)量；碳鏈聚合物和雜鏈聚合物碳鏈聚合物和雜鏈聚合物。10返回1 211返回12第一章 緒論n均聚物均聚物：由一種單體聚合而成的聚合物由一種單體聚合

11、而成的聚合物.n共聚物：共聚物：由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物.n例如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共同聚合時，產(chǎn)物為：例如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共同聚合時，產(chǎn)物為：注：兩種單體單元通常是無規(guī)分布的。注：兩種單體單元通常是無規(guī)分布的。1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 13第一章 緒論n共聚物的分類共聚物的分類 n根據(jù)各種單體單元在分子鏈中的排列狀況，可將共聚物分根據(jù)各種單體單元在分子鏈中的排列狀況，可將共聚物分為：為：n無規(guī)共聚物無規(guī)共聚物n交替共聚物交替共聚物n嵌段共聚物嵌段共聚物n接枝共聚物接枝共聚物1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本

12、概念 14第一章 緒論 n通過普通的聚合方法，只能得到通過普通的聚合方法，只能得到無規(guī)共聚物無規(guī)共聚物和和交替共聚交替共聚物物，嵌段共聚物嵌段共聚物和和接枝共聚物接枝共聚物必須通過特殊方法制備。必須通過特殊方法制備。n共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。15第一章 緒論n相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量一個高分子化合物的一個高分子化合物的相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量M可用下式表示：可用下式表示：M=DPM0 （11）M0為單體的相對分子質(zhì)量。高分子化合物的相對分為單體的相對分子質(zhì)量。高分子化合物的相對分子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)

13、倍。1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 16第一章 緒論n根據(jù)化合物的根據(jù)化合物的相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量大小來劃分高分子和小分子。大小來劃分高分子和小分子。n相對分子質(zhì)量小于相對分子質(zhì)量小于1000的，一般為小分子化合物；的，一般為小分子化合物；n相對分子質(zhì)量大于相對分子質(zhì)量大于10000的，稱為的，稱為高分子或高聚物高分子或高聚物；n處于中間范圍的可能為高分子處于中間范圍的可能為高分子（低聚物），（低聚物），也可能為小分子。也可能為小分子。重要概念：重要概念：當(dāng)一個化合物的相對分子質(zhì)量足夠大，以至多一個鏈當(dāng)一個化合物的相對分子質(zhì)量足夠大，以至多一個鏈節(jié)或少一個鏈節(jié)不會影響其基

14、本性能時，稱為高分子。節(jié)或少一個鏈節(jié)不會影響其基本性能時，稱為高分子。1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 17n=176返回18第一章 緒論n碳鏈聚合物碳鏈聚合物n 以上介紹的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)單元與單體的原子種以上介紹的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)單元與單體的原子種類和原子數(shù)量都是相同的，因此可稱為類和原子數(shù)量都是相同的，因此可稱為單體單元單體單元。n這類聚合物一般是采用這類聚合物一般是采用加成聚合方法加成聚合方法制備的制備的n分子主鏈上全部由碳原子組成，因此稱為分子主鏈上全部由碳原子組成，因此稱為碳鏈聚合物碳鏈聚合物。1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 19n雜鏈聚合

15、物雜鏈聚合物n有一類聚合物，其結(jié)構(gòu)單元與單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和原子數(shù)量不相等。有一類聚合物，其結(jié)構(gòu)單元與單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和原子數(shù)量不相等。n這類聚合物通常是采用這類聚合物通常是采用縮合聚合縮合聚合方法制備的，其結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)結(jié)方法制備的，其結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)與元素組成均與單體不同，因此其結(jié)構(gòu)單元不能稱為單體單元。構(gòu)與元素組成均與單體不同，因此其結(jié)構(gòu)單元不能稱為單體單元。n分子主鏈上除了碳原子外，還有分子主鏈上除了碳原子外，還有O、N、S、P等雜原子，因此稱為等雜原子，因此稱為雜鏈聚合物雜鏈聚合物。n例如：由例如：由對苯二甲酸對苯二甲酸和和乙二醇乙二醇聚合而成的聚合而成的聚對苯二甲酸乙聚對苯二甲酸乙二酯

16、（滌綸樹脂）二酯（滌綸樹脂）。第一章 緒論1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 20第一章 緒論n雜鏈聚合物雜鏈聚合物 這類聚合物的這類聚合物的聚合度聚合度可用可用重復(fù)重復(fù)單元的數(shù)量表示，即：單元的數(shù)量表示，即：DP=n （12）也可用也可用結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量表示，記為的數(shù)量表示，記為Xn，則：則：Xn=2 DP=2 n （13）1.2 1.2 高分子的基本概念高分子的基本概念 21第一章 緒論 重要的碳鏈聚合物：重要的碳鏈聚合物：22第一章 緒論重要的雜鏈聚合物：重要的雜鏈聚合物：23第一章 緒論1.3 高分子的形狀：線型、支鏈型和體型高分子的形狀：線型、支鏈型和體型（1）線型聚合物）線型聚合物 二官能團單體聚合的結(jié)果為線型聚合物。二官能團單體聚合的結(jié)果為線型聚合物?？s聚反應(yīng)中縮聚反應(yīng)中的二元酸、二元醇、二元胺均為二官能度單體。烯類單體的二元酸、二元醇、二元胺均為二官能度單體。烯類單體中的雙鍵、環(huán)狀單體的開環(huán)，都相當(dāng)于中的雙鍵、環(huán)狀單體的開環(huán)，都相當(dāng)于2個官能團。個官能團。（2）支鏈型聚合物）支鏈型聚合物 多官能團單體多官能團單體在聚合初期一般先形成支鏈形聚合物。在聚