导图社区 高分子化学绪论
高分子化学绪论的知识导图，内容有高分子的基本概念、聚合物的分类和命名、聚合反应、聚合物的分子量与分子量分布等。
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绪论
高分子的基本概念
什么是高分子
结构单元
共价键连结
大分子量（通常＞1万）
同系混合物（具有结构的多分散性）
单体 能够形成高分子化合物的小分子化合物
结构单元 由一种单体分子通过聚合进入聚合物链的部分
重复单元 高分子链中可重复的最小单元
单体单元 与单体组成相同，只是电子结构不同的重复单元
链节 重复单元
聚合度
重复单元的数目，记作DP
结构单元的数目，记作Xn
其他聚合物链构造相关术语
主链：尺寸最大，贯穿整个大分子的分子链
侧基：连接在主链上出氢以外原子或原子团
端基：聚合物链末端的基团
侧链：侧基足够长时称为侧链
聚合物的分类和命名
分类
按照来源分类
天然高分子
天然无机高分子
云母
石棉
石墨、石墨烯、碳管
天然有机高分子
天然橡胶、蛋白质、淀粉、纤维素、RNA、DNA
合成高分子（由单体聚合而得的聚合物）
按照用途分类
橡胶：天然橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶……
塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS……
纤维：聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈、维尼纶……
粘合剂：环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂……
涂料：醇酸树脂漆、丙烯酸酯涂料……
功能高分子：光刻胶、离子交换树脂……
按照功能性分类
结构材料
橡胶
塑料
纤维
以力学性能为基础，制造受力构件所用材料，对物理或化学性能有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。
功能材料 功能高分子是指在高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子
按照高分子主链的元素组成分类
碳链高分子：主链只有C、H；例如：聚乙烯、聚丁二烯
杂链高分子：主链有C、H，还有N、O、S等；例如：聚酯、聚酰胺
元素有机高分子：主链没有C，有Si、B、Al、O、N、S、P等；例如：硅橡胶、聚膦腈
按照制备高分子化合物的聚合反应分类
加聚物---加聚反应
缩聚物---缩聚反应
按照聚合物主链特征结构分类：聚烯烃、聚砜、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧
按照聚合物链形状分类：线形、梯形、星形、树枝形、体形、支化型、支链型、交联型
按照聚合物受热行为分类
热塑性聚合物：在一定温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的性能，线形或支链形聚合物具有这种性能。
热固性聚合物：热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维网状结构，不仅不能再熔融，在溶剂中也不能溶解。
按照聚合物中单体种类分类
均聚物（一种单体）
共聚物（两种或两种以上单体）
命名
按照来源基础命名：“聚”+“单体名称”。如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯、聚甲基丙烯酸乙酯。
按照聚合物结构特征命名。如：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己二酰己二胺、聚碳酸酯、聚氨酯。
按照商品名称或俗名命名。
塑料：塑料是以“树脂”为主体成分，以多种添加剂为辅助成分，经加工成型而得。如：（聚）苯乙烯树脂、（聚）乙烯树脂、（聚）丙烯树脂、（聚）率乙烯树脂。
橡胶：具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。如：丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶。
纤维：聚合物经一定机械加工后形成细而柔软的细丝。具有弹性模量大、强度高等特点。如：涤纶、腈纶、丙纶、芳纶纤维。
按照英文缩写命名。如：PMMA---聚甲基丙烯酸甲酯、PVAc---聚醋酸乙烯酯、PET---聚对苯二甲酸乙二醇酯、涤纶。
IUPAC命名
确定重复结构单元
确定次级单元（取代基）顺序
聚合反应
按单体、聚合物的组成和结构变化分类
加聚反应
烯类单体因加成而聚合起来的反应，加聚反应的生成物称为加聚物。
特点
聚合物的结构单元与单体组成相同
聚合物的分子量是单体分子量的整数倍
聚合过程无副产物生成
缩聚反应
单体经多次缩合而聚合起来的反应，缩聚反应的主产物为缩聚物。
反应发生在官能团之间
缩聚物有特征的官能团结构
有低分子副产物
缩聚物和单体分子量不成整数倍
按聚合机理或动力学分类
连锁聚合，又称链式聚合
需要活性中心，这个活性中心可以是自由基、阴离子、阳离子
一旦被引发，便迅速地发生链增长，几秒甚至1秒钟不到就形成了高分子链，几乎没有分子量递增的中间产物
单体的转化率随反应时间而增加，但分子量变化不大
整个聚合反应可以分为链引发，链增长、链终止和链转移几步基元反应，每步反应的速率和活化能差别很大
逐步聚合
反应体系没有活性中心
反应是逐步进行的，聚合物链随时间不断生长，反应过程有中间产物
单体的转化率短期内本就很高，分子量则随时间逐步增大
不论分子链多长，本征反应的速率与活化能基本相同
聚合物的分子量与分子量分布
分子量大
溶液性质：难溶，甚至不溶；分子之间作用力大，不能汽化。
强度较高
分子量过大，聚合物熔体粘度过高，难以成型加工。
分子量具有多分散性：所有的高分子，都是由化学组成相同，分子量不等，结构不同的同系聚合物的混合物，这种高分子的分子量不均一的特性，称为分子量的多分散性
平均分子量的表示方法
数均分子量：按聚合物中含有的分子数目统计平均分子量
重均分子量：按照聚合物的重量统计平均分子量
Z均分子量：按照Z值统计平均的分子量
粘均分子量：按照粘度计算平均分子量
Mz>Mw>Mη>Mn
Mn靠近聚合物中低分子量的部分；Mw靠近聚合物中高分子量的部分；一般用Mw来表征聚合物比Mn更恰当，因为聚合物的性能如强度，熔体粘度更多地依赖于样品中较大的分子
分子量分布是影响聚合物性能的因素之一：分子量过高使聚合物强度增加，但加工成型困难；低分子两部分使聚合物易于加工，但强度降低
大分子微结构
高分子的微结构
结构单元的结构
结构单元相互键接的序列结构：一般为头尾连接，混杂有少量头头连接和尾尾连接，例如：带有取代基的乙烯基单体可能存在头尾或头头或尾尾连接。
结构单元在空间排布的立体构型
手性异构（旋光异构）：当一个C原子与四个不同的基团或原子相连时，该C称为手性C原子，具有旋光性
顺反异构（几何异构）：大分子链中存在双键时，存在顺反异构，同侧为顺，异侧为反
立体异构
近程结构
高分子链的尺寸（分子量）
高分子链的形态
远程结构
聚集态和热转变
晶态结构：有的高聚物可以高度结晶，但不能达到100%，即结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存的状态；结晶熔融温度，Tm，是结晶高聚物的主要热转变温度
非晶态结构
液晶态结构
取向态结构
聚合物的基本特点
特点一：分子量大（一般在一万以上），通常用作结构材料，这就要求有良好的力学性能，譬如：抗张强度，冲击强度、断裂伸长率、弹性模量……一般分子量越大，聚合物的力学性能越好，但可加工性越差。
特点二：组成简单、结构有规。大多数聚合物，都只有C、H两种元素组成。
五大塑料中的四大种
高密度聚乙烯
低密度聚乙烯
聚丙烯
聚苯乙烯
合成橡胶的前五大胶种
丁苯橡胶
顺丁橡胶
异戊橡胶
乙丙橡胶
丁基橡胶
特点三：具有显著的多层次结构
化学结构（一次结构）
组成
重复结构单元
分子量及其分布
链接顺序
端基
支化
交联
构型
对映体异构
全同异构
间同异构
无规异构
顺反异构
远程结构（二次结构）：无规线团、伸展链、折叠链、螺旋链等
凝聚态结构（三次结构）
无定形
玻璃态
橡胶态
粘流态
结晶形
高层次结构：发泡、填充、层压……
高层次混合结构：共混、嵌段、接枝、互穿网络、交联……
