导图社区 高分子化学绪论
包含：基本概念、分类命名、聚合反应、分子量及其分布、结构、物理性能、应用与发展
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第14章DNA的生物合成读书笔记
高分子
基本概念
高分子化合物的基本特点
分子量越大，高分子强度越大
共价键结合
相对分子质量大（1000~1000000）
分子量由多分散性：高分子为同系聚合物的混合物
分子结构简单
链结构复杂
高分子的加工性能与分子量有关
高分子化学涉及的两类反应
聚合物的合成反应
聚合物的化学反应
单体≠结构单元≠重复单元
均聚物与共聚物
均聚物：一种单体聚合形成高分子
共聚物：两种或以上单体聚合形成高分子
分类和命名
分类
来源
天然高分子
合成高分子
改性高分子
用途
合成树脂和塑料
合成橡胶
合成纤维
涂料：涂于物体表面能结成保护膜的涂装材料
胶粘剂：有良好的粘合性能
功能高分子：在高分子主链或侧枝上带有反应性功能的基团
热行为
热塑性聚合物：可反复加热软化或熔化成型
热固性聚合物：受热不软化，强热分解破坏
凝聚态
橡胶态
玻璃态
部分结晶态
主链结构
碳链化合物
大分子主链完全由C原子组成
杂链化合物
大分子主链除了C原子外，还有O、N、S等杂原子
元素有机聚合物
大分子主链中没有C原子，主要由Si、B、Al、O、N、S、P等原子组成
质量大小
高聚物
低聚物：质量小于合格高聚物产品的副产物/使用于某些特殊用途的聚合物
齐聚物：分子质量极低，不具有高分子特性的缩合物
预聚物：特定条件下可发生交联固化的低聚物
命名
习惯命名法
由一种单体合成的高分子
以单体名称为基础， “聚”+ 单体名称
由两种单体合成的高分子
通过缩聚反应合成
表明产物类型
“聚”+ 两单体生成的产物名称
例：己二酸和己二胺的缩聚产物——聚己二酰己二胺
不表明产物类型
两单体名称或简称加“树脂”或 “橡胶”
例：苯酚和甲醛的缩聚产物——“酚醛树脂”、丁二烯和苯乙烯—— “丁苯橡胶”
通过链式聚合反应合成
两单体名称或简称之间 +“-”+“共聚物”
例：乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物——“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”
以高分子链的结构特征命名
“聚”+高分子主链结构中的特征功能团
特殊情况
可以从多种单体如环氧乙烷、乙二醇、氯乙醇或氯甲醚聚合得到。
乙烯醇不稳定，不能单独存在。目前工业上采用从聚醋酸乙烯酯醇解转化。乙烯醇只是一种假想的单体。
IUPAC系统命名法
规则
确定重复单元结构
按规定排出重复结构单元中的次级单元：：先写侧基最少的元素，再写有取代的亚甲基，然后无取代的亚甲基
给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC命名规则给重复结构单元命名
给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀“聚”
举例
英文缩写命名
PE：聚乙烯 polyethylene
PP：丙烯polypropylene
PVC：聚氯乙烯 poly（vinyl chloride）
PS：聚苯乙烯 polystyrene
PC：聚碳酸酯 polycarbonate
PVA：聚乙烯醇 poly（vinyl alcohol）
PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯 poly（methyl methacrylate）
商品名
以“纶”作为合成纤维的后缀
尼龙商品名数字含义
第一个数字表示二元胺的碳原子数
第二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
聚合反应
单体-聚合物结构变化分类
缩聚
定义：有多个可互相反应的官能团的单体（双功能化）， 经过多次缩合反应形成聚合物
特征
官能团之间的缩合
大多形成杂链聚合物
分子量不是单体的整数倍
有小分子产生
加聚
定义：单体加成而聚合
烯类单体双键加成
形成以碳链为主的大分子
分子量是单体分子量的整数倍
结构单元组成与其单体相同
开环聚合
定义：环状单体σ键断裂后聚合成线形聚合物
特征：无低分子副产物，类似加聚
其他：聚加聚、消去聚合、异构化聚合、H转移聚合等
聚合机理分类
逐步聚合
定义：无活性中心，单体官能团间相互反应而逐步增长
单体通常含有官能团
反应逐步进行且每步活化能大致相同
反应早期转化率高，低聚体间反应时分子量缓慢上升
聚合物体系由单体和分子量递增的中间产物
大部分缩聚反应
连锁聚合
定义：活性中心引发单体，迅速连锁增长
体系中只有单体、聚合物、微量引发剂，没有中间产物
转化率随时间增大，单体相应减少
单体主要是烯类、二烯类
大部分烯类加聚
活性中心不同
自由基聚合
阳离子聚合
阴离子聚合
高分子的应用与发展
应用
包装
电气·电子
建筑
运输
机械零件
家庭用具
其他
发展
高性能化
功能化
智能化
物理性能
聚集态结构
特征分类
固态聚合物
结晶态
无定形态
液态聚合物
粘流态
分子量大，分子间作用力大，无气态
详细分类
非晶态结构
没有熔点
晶态结构
结晶不完全，存在缺陷，并有分子量分布问题，存在一个熔融温度范围
液晶态
定义
介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的相态
既具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性
高分子液晶
向列型
流动性最好，熔体或者溶液粘度最小，一维有序
近晶型
最接近晶体的特性、粘度存在各向异性，二维有序
胆甾醇型
具有很高的旋光性，可以使白色光发生色散，有彩虹般的颜色
高分子材料和力学性能
三大合成材料
力学性能
弹性模量
抗张强度
（最终）断裂伸长率
高弹伸长率
应力-应变曲线
聚合物特有的力学行为
高弹态
结构
化学结构
单体单元的序列结构
首-尾连接
首-首连接
尾-尾连接
高分子的立体异构（性能差别大）
全同立构高分子
主链上手性C的立体异构相同，全为D/L
间同立构高分子
主链上手性C构型各不相同，D、L相间相连
无规立构高分子
主链上手性C立体构型无规则连接
共轭双烯聚合物的结构
共轭双烯单体聚合时可形成结构不同的单体单元
链形态结构
线形
溶剂可溶，加热可熔融
单体带两个官能团
支链形
线形高分子接枝
与大分子单体共聚
链转移反应
交联形
线形/支链形大分子间以化学键交联而成
单体有两个以上官能团
交联程度浅，受热软化，溶剂溶胀
交联程度深，不溶不熔
构象：C-C单键内旋转引起异构
伸展链
无规线团
折叠链
旋转链
分子量及其分布
平均分子量
数均分子量
某体系的总质量m被分子总数n所平均
测定方法
渗透压、蒸汽压、冰点降低、沸点升高等依数性方法和端基滴定法
低分子量部分对数均分子量有较大贡献
公式
重均分子量
又称质均分子量
测定
光散射法
高分子量部分对重均分子量有较大贡献
粘均分子量
粘度法
（α是高分子稀溶液特性粘度）
Z均分子量
分子量分布
分子量分布指数d
d=1 均一分布
d≈1（1.5~2）分布较窄
d远离1（20~50）分布较宽
分子量分布曲线
影响聚合物性能之一
分子量过高部分
聚合物强度增加，但加工成型时塑化困难
低分子量部分
聚合物强度降低，但易于加工
