模块一 认识高分子（课件）-《高分子化学》同步教学（北京理工大学出版社）

模块一 认识高分子 1 2 4 3 3 项目一　高分子的由来 项目二　聚合物的分类和命名 项目三　聚合反应分类 项目四　相对分子质量及其分布 下一页 模块一 认识高分子 5 6 8 3 7 项目五　高分子的结构 项目六　大分子的聚集态和热转变 项目七　高分子材料的物理特性 项目八　破除对聚合物认识的误区 下一页 模块一 认识高分子 9 项目九　高分子科学的发展简史 返回 项目一　高分子的由来 “高分子”实际是高分子化合物的简称，这个响亮的名字直接来源于这种化合物相对分子质量的巨大，也可称为高相对分子质量化合物，相对分子质量大到什么程度呢？一般高分子化合物的相对分子质量都在１０４以上，有的高达几十万，如超高相对分子质量聚乙烯相对分子质量高达百万，组成人体组织的物质即氨基酸，其形成的高分子化合物，相对分子质量往往数以亿计，如此之大的相对分子质量对日常生活中所见的低分子化合物来说，简直是不可思议。例如水的相对分子质量是１８、铁的相对分子质量是５６、银的相对分子质量是１０８、硫酸的相对分子质量是９８，这也是高分子化合物最奇特之处。高分子化合物好像是个百变精灵，在适当的条件下采用合适的工艺就能加工成塑料、纤维、橡胶、涂料、胶黏剂等产品，生活中几乎随处可见。 下一页 返回 项目一　高分子的由来 高分子化合物有时简称为“高聚物” “聚合物” “大分子”，特别值得指出的是，“大分子”有时也指代一条高分子化合物的长链。它的形成方式也较为奇特，甚至令人难以置信，在２０世纪２０年代以前没人相信，１９３０年以后才逐渐被科学界认可。普通单质或小分子化合物的相对分子质量都不高，单质中最大的为两百多，像Ａｇ只有１０８、Ｆｅ的为５６，化合物最大的也只有几百，很少上千，但高聚物的相对分子质量动辄几万、几十万。那么，高分子化合物的相对分子质量如此之大是怎么获得的呢？它们靠的就是组成化合物的一个基本力———共价键，下面以氯乙烯为例来说明。 上一页 下一页 返回 项目一　高分子的由来 氯乙烯单体所含的双键中的π键相对不稳定，一定条件下即可打开，两分子氯乙烯互相加成则会形成双链节的氯乙烯二聚体，事实上，这样打开双键参与加成的氯乙烯成百上千，最终的加成产物则是一个由成百上千个氯乙烯链节组成的一个长链氯乙烯分子，这个反应就像许多车厢相互连接成一列火车一样，这种大规模的共价键加成连接就称为“聚”，所得到的长链氯乙烯命名为聚氯乙烯（ＰＶＣ）。括号中的结构称为结构单元，也简称为链节，由于其重复出现，也叫做重复单元。括号中的结构与其单体氯乙烯相对比，在原子种类、数量上均无变化，只是电子结构发生了变化（打开双键加成了），所以括号中的结构也可称作单体单元。最终连接在一起的结构单元的总数ｎ称为聚合度，用ＤＰ来表示，即聚合的程度。 上一页 下一页 返回 项目一　高分子的由来 试计算聚氯乙烯的相对分子质量：对一般的聚氯乙烯而言，聚合度为６００～１５００，以１０００为例，每个结构单元的相对分子质量是６２５，则聚氯乙烯的相对分子质量为６２５×１０００＝６２５００，所以高聚物相对分子质量的计算公式为 通过这个例子就可知道高分子化合物相对分子质量巨大的原因了，正因为是聚合而成的，高分子化合物又被称为聚合物或高聚物，这种形成高聚物的过程称为“加聚”。聚苯乙烯的聚合也是如此： 上一页 下一页 返回 项目一　高分子的由来 另一个提高化合物相对分子质量获得大量共价键连接的方法则需要付出一些“代价”，就是脱除一部分小分子来实现大量的共价键连接，例如： 上一页 下一页 返回 项目一　高分子的由来 对于缩聚高分子而言，括号中的部分是重复单元，也称“链节”，而参加聚合反应的每种单体的残基是其聚合物组成的结构单元，由于反应中脱除了小分子，原单体在聚合后结构已发生了改变，因此不存在单体单元的问题。值得一提的是，在计算缩聚高分子的相对分子质量时，要以结构单元的总数来表示聚合度，用ｘｎ来表示，而不是用重复单元的总数来表示聚合的程度，这样在以后建立聚合理论并深入讨论时更容易说明问题。再以尼龙－６６的合成为例： 上一页 返回 项目二　聚合物的分类和命名 单元一　聚合物的分类 可以从不同的角度对聚合物进行分类，如从单体来源、合成方法、用途、热行为、分子结构等。按照单体来源分类，可分为天然高分子、改性高分子（半天然高分子）和人工合成高分子；按用途分类，可将高分子聚合物分为塑料、橡胶和纤维，三者并称为三大合成材料；按大分子主链的结构，可将聚合物分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物三类 １按用途分类 （１）塑料 在一定条件下具有流动性、可塑性，并能加工成型，当恢复平常条件时（如除压和降温），仍保持加工时形状的高分子材料称为塑料。 下一页 返回 项目二　聚合物的分类和命名 塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料两种，热塑性塑料