绪论1234

高分子定义：由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高相对分子质量的化合物，高分子物理中也称“链节”n。

绪论

• 聚合反应
  • 分类：聚合反应
    • 逐步聚合
      • 带有官能团单体的聚合属于缩聚，为逐步聚合反应机理
      • 逐步缩聚
        • 平衡缩聚
        • 不平衡缩聚
      • 逐步加聚
    • 连锁聚合
      • 烃类单体的聚合属于加聚，为连锁聚合反应机理
      • 自由基聚合
      • 离子型聚合
        • 阴离子型聚合
        • 阳离子型聚合
        • 配位离子型聚合
  • 逐步聚合特征
    • 无活性中心，单体都含有官能团的化合物
    • 逐步进行，每步反应速率和活化能相同
    • 反应早期，单体很快转变成低聚体
    • 在较短时间内单体的转化率就能达到很高数值，但反应程度较低
    • 反应体系由单体及各种不同分子量的中间产物构成
  • 连锁聚合特征
    • 需要活性中心
    • 由链引发，链增长，链终止等基元反应组成
    • 各基元反应速率和活化能差别较大
    • 体系中聚合物的分子量随时间变化不大
    • 在活性阴离子聚合过程中，体系分子量随转化率线性增加
• 高分子物理部分 结构和性能
  • 与低分子相比的结构特点
    • 高分子量
    • 线链状结构
    • 分子量和分子尺寸的多分散性
      • 与构象有关
    • 物质结构的多层次性
  • 高分子结构
    • 链结构
      • 近程结构 一级结构
        • 链节的化学组成
        • 分子结构
        • 结构单元的链接方式
        • 高分子链的构型
        • 共聚单元序列结构
      • 远程结构 二级结构
        • 分子量及其分布
        • 分子尺寸、构象
    • 聚集态结构
      • 三级结构
        • 晶态结构
        • 非晶态结构
        • 液晶态结构
        • 取向态
      • 四级结构 高级结构
        • 织态结构
• 高分子的近程结构 基本微观结构
  • 高分子链的化学组成
    • 主链主要由碳、氧、硅、氮、硫等原子组成
  • 侧基与端基
    • 侧基是同高分子主链连接而分布在主链旁侧的化学基团
    • 端基是指高分子链端的基团
  • 大分子的构造一线型、支化、交联
    • 支化
      • 短链支化、长链支化
    • 交联
      • 大分子链之间通过化学键相互连接所形成的三维网状结构
      • 交联对聚合物性能的影响
        • 交联对材料的合成和成型加工带来不便
        • 交联可以赋予材料好的性能
  • 结构单元的链接方式
    • 头一尾加成
      • 占据主导优势
    • 头一头加成
  • 高分子链的构型
    • 构型：高分子链上由化学键相连的原子和原子团在空间的几何排列方式
    • 几何异构
      • 由大分子链中双键两侧的基团排列方式不同所形成，又称为顺反异构
        • 顺式聚异戊二烯→天然橡胶
        • 反式聚异戊二烯→杜仲胶
    • 旋光异构
      • 由分子链上不对称碳原子所带基团的排列方式不同所形成，又称立体异构
      • 每个结构单元可以呈现两种旋关构型，导致分子链上结构单元旋光异构体呈现3种分布
        • 子主题
• 分子量及其分布
  • 相对分子质量
    • 相对分子质量大是高分子的根本性质
      • 高分子的许多性质都与相对分子质量有关（难溶/液体粘度高/分子间作用力大，只有固态与气态/具有一定力学强度）
    • 一般大于10⁴（10⁴-10⁶）
      • 过渡区/齐聚物：1000-10000
    • 高分子强度与相对分子质量有关
    • 高分子加工性能与相对分子质量有关
      • 相对分子质量过大，聚合物熔体粘度过高，难以成型加工
      • 相对分子质量过低，达不到性能要求
      • 在满足机械性能的前提下，高分子相对分子质量应尽可能小，以利于材料的加工
  • 相对分子质量的多分散性
    • 定义：高分子的相对分子质量不均一的特性
    • 原因：高分子不是由单一相对分子质量的化合物组成/即使化学组成相同，它们是由同系聚合物所组成
  • 平均相对分子质量的表示方法
    • （1）数均相对分子质量
      • 高分子样品中所有分子的总质量除以其分子（摩尔）总数
      • 测定方法：依数性方法、端基滴定法和GPC测定
    • （2）重均相对分子质量
      • 测定方法：光散射法、GPC测定
    • （3）z均相对分子质量
    • （4）粘均相对分子质量
    • 低分子量→对数均有较大影响 高分子量→对重均有较大影响
  • 相对分子质量多分散性的表示方法
    • d=重均相对分子质量/数均相对分子质量
      • 1：均一分不
      • 1.5-2：分布较窄
        • 合成纤维
      • 20-50：分布较宽
        • 塑料
        • 橡胶
• 分类
  • 按来源分类
    • 天然高分子
    • 合成高分子
    • 改性高分子
  • 按用途分类
    • 塑料
    • 橡胶
    • 合成纤维
    • 三大合成材料
  • 按受热后形态变化分类
    • 热塑性高分子
    • 热固性高分子
  • 按结构形态分析
    • 线形
    • 变化形
    • 体形交联
    • 星形
    • 梯形
    • 半梯形
  • 按主链结构分类
    • 碳链高分子
    • 杂链高分子
    • 元素有机高分子
    • 无机高分子
• 命名
  • 通俗命名法（传统命名法）
    • 聚+单体
      • 聚乙烯醇：由醋酸乙烯酯聚合得到并醇解
    • 两种单体简名+树脂/橡胶
      • 酚醛树脂/脲醛树脂/丁苯橡胶
  • 以高分子链的结构特征命名
    • 聚酰胺/聚酯/聚氨酯/聚醚
  • 商品名
    • 合成纤维→纶作为后缀
      • 尼龙数字含义
        • 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
  • 系统命名法
• 基本概念
  • 高分子定义：由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高相对分子质量的化合物
    • 高分子化合物 大分子化合物 高分子 大分子 高聚物 Macromolecules Polymer
  • 单体：生成高分子的低分子材料（形成高分子链）
  • 聚合度：聚合物分子中单体单元或重复单元的数目
  • 单体单元：与单体的化学组成完全相同只是化学结构不同的结构单元
  • 重复单元：大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单位
    • 高分子物理中也称“链节”n
  • 结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的那一部分
    • 由一种结构单元组成的高分子→高分子由一种单体聚合得到（例如：聚苯乙烯）
      • 结构单元=单体单元=重复单元=链节
    • 由两种结构单元组成的高分子→高分子由两种或以上的单体聚合（缩聚）氮（例如：尼龙66）
      • 结构单元≠重复单元≠单体单元
    • 由无规则排列的结构单元组成的高分子→由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物/由两种或两种以上单体无规则聚合而成的高分子称为共聚物（例如：丁苯橡胶/乙丙橡胶）
      • 结构单元=单体单元
• 诞生与发展
  • 高分子科学研究内容
    • 高分子化学
    • 高分子物理
    • 高分子工程
    • 功能高分子 高分子材料
      • 综合研究领域
  • 直接利用天然高分子材料
  • 对天然高分子材料的改性
    • 天然橡胶
    • 硝化纤维素
  • 合成高分子材料
    • 酚醛树脂→人类合成的第一个逐步聚合物
    • 丁钠橡胶→人类合成的第一个加聚物
  • 高分子材料的复合化和功能化