高分子化学电子教案.docx

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《高分子化学》教案
教研室：高分子材料教研室教师：龚春丽
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第一章 绪论
【课时安排】 4 学时 【把握内容】
高分子根本概念
聚合反响；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展分类。
4. 常用聚合物的命名、来源、构造特征。 5. 聚合物相对分子质量及其分布。 【了解内容】
高分子化学进展历史、制造工程争论。
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】
构造单元、重复单元、单体单元、链节的辨析。
加成聚合与缩合聚合的区分与联系；连锁聚合与逐步聚合的区分与联系。 【教学目标】
把握高分子化学相关根本概念。 2. 能对几对重要概念进展辨析。
3. 能按标准写出正确的聚合物名称、分子式、聚合反响式。 4. 树立对高分子化学学科正确的生疏观
高分子的根本概念
单体〔Monomer〕：成聚合物的起始原料。 构造单元〔Structure unit〕：大分子链中消灭的以单体构造为根底的原子团。 单体单元〔Monomer unit〕：有与单体一样化学组成而不同电子构造的单元。 重复单元〔Repeating unit)或链节〔Chain element〕： 聚合物中化学组成一样的最小单位。 聚合度：是衡量高分子大小的一个指标，有两种表示方法
以大分子链中的构造单元数目表示，记作 xn 以大分子链中的重复单元数目表示，记作 DP〔1〕对于由一种构造单元所组称的聚合物
如 PVC、PS、PE 等，以聚苯乙烯为例： CH2-CH-CH2-CH-CH2-CHnCH2 CH
CH2 CH 缩写为 n
此时构造单元＝单体单元＝重复单元＝链节。M=Xn ×M0= DP*M0=n*M0
(2)由两种构造单元所组成的聚合物例如尼龙-66 则具有另一特征：
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此时两种构造单元构成一个重复单元，且这里的构造单元不宜再称作单体单元〔因两者组成不同〕，则聚合度 x n 是重复单元数的 2 倍：
x n ＝2n＝2×DP
例：求分子量为 15000 的尼龙－66 的聚合度 x n ？ xn＝2×〔15000/226〕＝
本节重点、难点：分子量、 x n 和 之间的关系 DP
聚合物的分类和命名
分类
高分子的分类方法很多，常见的有以下几种： 1、 依据所制材料的性能和用途分类， 可分为六大类 〔1〕 塑料〔Plastics〕：常温下有肯定外形，强度较大，受力后能发生肯定形变的聚合物。
目前所常用的五大通用塑料(生产量大，价格廉价，综合性能优异，通用性强，能满足一般的使用要求)为 PE、PP、PVC、PS、ABS。另外还有一些常用的工程塑料〔可以作为构造材料使用的高强度塑料〕如尼龙、PET、POM、PC〔耐温性好，可反复消毒，可制奶瓶等〕、改性PPO 等
橡胶〔Rubber〕：在室温下具有高弹性，拉伸时能伸到原来长度的几倍，外力消退后
又能恢复到原来的尺寸。常用的如自然橡胶〔顺式聚异戊二烯〕、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶〔氯丁二烯聚合〕等
纤维〔Fiber〕：在日常生活中，人们把长度比直径大上百倍的均匀的线条状或丝状材
料称为纤维。常见的有涤纶、氯纶、粘胶纤维等。
还有一些特种纤维如碳纤维〔比头发还细，但强度比钢铁还高，刚性比金属钛还好， 其制备过程是将聚丙稀腈在隔绝氧的条件下高温炭化。目前主要用作和火箭的烧
饰材料，还可用在高级体育用品方面；另外它无毒，且与生物体的组织和血液的相容性好， 可用来做人造骨骼等〕
涂料〔Coating〕：是一种以液态或粉末状能均匀涂覆在物体外表并形成坚韧保护膜
的材料。常用的有酚醛树脂漆、环氧树脂漆、乳胶涂料〔水性环保，有PVAc、丙烯酸酯类〕等
胶粘剂〔Adhesive〕：凡能把同种的或不同种的固体材料外表连接在一起的媒介物质
称为胶粘剂。常用的有酚醛树脂胶粘剂等。
功能高分子〔Functional polymer〕：具有某些特定的物理和化学性能、生物性能等。
如导电高分子、超虑膜等。
其中塑料、橡胶和纤维称为三大合成材料。不过需要留意的是，这种以所制材料用途来分
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类的方法不是格外严格。由于同一种高分子材料往往可以有多种用途。以聚氨酯树脂 为例，这种材料格外耐磨，可以做塑胶跑道、家具；也可以做成富有弹性的聚氨酯弹性体； 把它拉成丝可以作为高弹性的莱卡纤维；也可用来作为涂料、胶粘剂使用。较严格的分类 方法是依据主链的构造进展分类
2、依据主链的构造进展分类
碳链高分子：主链完全由碳原子所组成
杂链高分子：主链中除C 原子外，还有O、N、S 等杂原子
元素有机高分子：主链由 Si、B、O、S、P、N 等原子组成，但侧基为有机基团，
如
有机硅
无机高分子：主链和侧基均无碳原子，如聚氯化磷腈。
命名
依据单体构造特征来命名
由一种单体聚合而成的高分子：�D 聚‖＋单体名称。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等
由两种不同单体聚合而成的高分子：取单体简名，在后面加�D 树脂‖、�D 橡胶‖、
�D 共聚物‖
等后缀。如 苯酚 甲醛 酚醛树脂
丁二烯 苯乙烯 丁苯橡胶 乙烯－醋酸乙烯共聚物等
按高分子构造特征来命名 〔3〕商品名
几乎全部的纤维都称为�D 纶‖。如涤纶〔聚酯纤维〕、腈纶〔聚丙稀腈纤维〕、氯纶〔PVC〕、丙纶〔PP〕、维尼纶〔聚乙烯醇缩甲醛〕、锦纶〔聚己内酰胺〕、氨纶〔聚氨基甲酸酯〕等。 聚酰胺类称为尼龙，第一个数字表示二元胺的碳原子数，其次个数字
表示二元酸的碳原子数，只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数 〔4〕承受英文名称缩写
聚乙烯
Polyethylene
PE 聚丙稀
Polypropylene
PP 聚氯乙烯
Polyvinyl chloride
PVC 聚甲基丙烯酸甲酯
Polymethyl methacrylate
PMMA 聚苯醚
Polyphenylene oxide
PPO
命名法
命名程序为：确定重复单元构造
排出次级单元〔subunit〕的次序，两个原则:
对乙烯基聚合物，先写有取代基的局部 连接元素最少的次级单元写在前面
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给重复单元命名，在前面加 D 聚‖字
该命名法虽然比较严谨，但繁琐冗长，未被普遍承受
聚合反响 分子量
分子量大是高分子的根本性质，也是其与小分子化合物的根本区分。分子量只有到达肯定的数值，聚合物才具有肯定的强度，从而作为材料使用。〔那为什么大多数金属或无机材料的相对分子质量不大，但材料的机械性能却很好呢？这是由于金属材料大都能形成较完善的结晶或微晶构造。即便是有些无机材料不会结晶，但他们的分子中含有极性很强的金属和非金属的原子或基团，分子间有很强的极性相互作用〕。而有机高分子则不同， 这些分子是由C、H、O、N 等元素组成，极性格外小，分子间的作用力也很弱，只有当分子量较大时，分子间的相互作用力较大，强度才较大。
由图可以很明显的看出，只有超过某一个临界值后，才能到达可以使用的强度。需要说明的是，不同的聚合物的临界分子量值是不同的，这是由于分子间相互作用力的大小因聚合物组成和构造而异的。例如分子间能形成氢键的尼龙只要相当于150 个左右的分子聚
合在一起就有较好的强度；而分子间作用力小的聚合物如乙烯基类，聚合度要到达400 左右才行。 但是并不是分子量越大越好，由于分子量连续增加，强度的增加并不明显， 但聚合物的熔融粘度却大幅度增加，使材料的加工变得困难。所以应在加工工艺和强度之间追求一个适宜的值。
多分散性
由于高聚物的分子量很大，一般的聚合反响很难制备分子长度完全全都的聚合物，所合成的聚合物实际上是不同分子量的混合物，这种高聚物的分子量的不均一性称为多分散性。寻常所侧的是平均分子量。依据统计方法的不同，有以下几种常见的平均分子量：
〔1〕数均分子量〔Number-average molecular weight〕 定义：某体系的总质量W 为分子总数所平均。
W?NiMi?NiMiMn?? ?NiNi??
式中，Wi，Ni，Mi 分别为 i-聚体的重量、分子数、分子量5
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