第一章-绪论(2004).ppt

任课教师简介任课教师简介刘志勇，刘志勇，1969年生，副教授，主要从事有年生，副教授，主要从事有机化学教学和科研，主持和参与省级以机化学教学和科研，主持和参与省级以上课题上课题6项，已发表相关科研论文项，已发表相关科研论文20余篇余篇 1992年毕业于新疆师范大学化学系，同年年毕业于新疆师范大学化学系，同年到原石河子医学院任教到原石河子医学院任教 2000年获得四川大学华西药学院年获得四川大学华西药学院“药物化药物化学学”专业硕士学位专业硕士学位 2003年年2月赴大连理工大学攻读月赴大连理工大学攻读“材料学材料学”专业博士学位专业博士学位 Tel:[phone]（小灵通）（小灵通）;2057157（实验（实验室）室）E-mail:lzy_ Address:科技楼石河子大学生物化工重点科技楼石河子大学生物化工重点实验室实验室4、5楼楼联系方式联系方式“高分子材料高分子材料”专业介绍专业介绍(1)“高分子材料与工程高分子材料与工程”方向方向(2)“化学建材化学建材”方向方向“高分子科学与工程高分子科学与工程”学科简介学科简介n基础性分支学科基础性分支学科 高分子化学高分子化学 高分子物理高分子物理 高分子工程高分子工程n研究领域研究领域 功能高分子功能高分子 高分子新材料高分子新材料n高分子化学：高分子化学：高分子合成、高分子反应高分子合成、高分子反应n高分子物理：高分子物理：高聚物的结构、分子结构与性能关系高聚物的结构、分子结构与性能关系n高分子工程：高分子工程：高分子成型加工原理、技术、生产工程高分子成型加工原理、技术、生产工程“高分子科学与工程高分子科学与工程”学科简介学科简介n功能高分子材料功能高分子材料性能特殊、用量小、附加值高的材料性能特殊、用量小、附加值高的材料n高分子新材料高分子新材料通用高分子材料通用高分子材料“高分子科学与工程高分子科学与工程”学科简介学科简介n发展简史发展简史“高分子材料高分子材料”研究领域介绍研究领域介绍天然有机材料天然有机材料 半合成高分子材料半合成高分子材料 合成高分子材料合成高分子材料 三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维n主要用途主要用途“高分子材料高分子材料”研究领域介绍研究领域介绍“高分子材料高分子材料”研究领域介绍研究领域介绍n优势优势 原料丰富原料丰富 具有各种优异性能具有各种优异性能（密度密度1/6 钢，耐腐蚀，易加工成型，性能钢，耐腐蚀，易加工成型，性能变化范围大，变化范围大，）生产能耗低，投资少，周期短，利润高生产能耗低，投资少，周期短，利润高“高分子材料高分子材料”研究领域介绍研究领域介绍n培养目标培养目标“高分子材料高分子材料”专业特色介绍专业特色介绍 培养掌握高分子材料的合成、成型培养掌握高分子材料的合成、成型加工的基加工的基础原理，生原理，生产方法，并能从事方法，并能从事生生产、设计、开、开发、应用研究及用研究及经营管管理的高理的高级工程技工程技术人才。人才。n培养要求培养要求“高分子材料高分子材料”专业特色介绍专业特色介绍掌握化工掌握化工单元操作、化工基元操作、化工基础知知识；掌握掌握高分子材料制高分子材料制备、改性和成型加工、改性和成型加工原理、生原理、生产工工艺;运用运用现代分析代分析测试技技术研究材料的研究材料的组成；成；了解了解结构与性能之构与性能之间的内在的内在联系。系。“高分子材料高分子材料”专业特色介绍专业特色介绍 高分子材料与工程高分子材料与工程 化学建材化学建材通用高分子材料，如塑料、橡胶及橡塑并通用高分子材料，如塑料、橡胶及橡塑并用体系的制用体系的制备，成型加工原理、方法、技，成型加工原理、方法、技术。新型化学建材，如建筑塑料的成型加工原新型化学建材，如建筑塑料的成型加工原理、方法、技理、方法、技术；建筑涂料、胶粘；建筑涂料、胶粘剂的制的制备、生生产及及应用等。用等。教学概况教学概况n知识构成：知识构成：公共基公共基础知知识、专业基基础知知识、专业知知识n主要专业课程设置：主要专业课程设置：专业基础课程专业基础课程 材料科学基材料科学基础、材料科学研究方法、材料科学研究方法、化工原理、无化工原理、无机化学、分析化学、物理化学、有机化学等机化学、分析化学、物理化学、有机化学等教学概况教学概况 专业课程专业课程 “高分子材料与工程高分子材料与工程”专业方向专业方向 高分子配合原理、聚合物加工成型原理、高分子配合原理、聚合物加工成型原理、聚合物共混原理、功能高分子材料、聚合物共混原理、功能高分子材料、“化学建材化学建材”专业方向专业方向 聚合反聚合反应工程、建筑涂料工程、建筑涂料树脂合成工脂合成工艺学、建筑学、建筑塑料成型工塑料成型工艺、建筑胶粘、建筑胶粘剂、无机建筑材料、无机建筑材料、高分子化学、高分子物理、高分子化学、高分子物理、专业英英语、文献、文献检索索 n实践环节实践环节 实习实训实习实训 课程设计课程设计教学概况教学概况 认识实习、生产实习、高分子科学实验、认识实习、生产实习、高分子科学实验、大型专业实验、毕业论文（设计）大型专业实验、毕业论文（设计）工艺设计工艺设计 专业实验室介绍专业实验室介绍n高分子合成实验室高分子合成实验室n高分子加工实验室高分子加工实验室 n高分子材料性能测试实验室高分子材料性能测试实验室 高分子化合物的合成、涂料制高分子化合物的合成、涂料制备、塑料、橡胶材料，橡塑并用材料的加工、成型塑料、橡胶材料，橡塑并用材料的加工、成型（双螺杆（双螺杆挤出机、密出机、密炼机、开机、开炼机、注塑机、机、注塑机、）高分子材料力学性能、流高分子材料力学性能、流变学性能、学性能、热性能表征性能表征（万能材料（万能材料试验机、拉力机、机、拉力机、转矩流矩流变仪、熔融指数、熔融指数仪、热变形形温度温度仪、冲、冲击实验机、涂料耐洗刷机、涂料耐洗刷仪、光、光泽仪、）毕业生就业方向毕业生就业方向n就业方向：就业方向：化工厂（塑料、橡胶、涂料、胶粘剂、化工厂（塑料、橡胶、涂料、胶粘剂、）新材料开发公司新材料开发公司高分子材料研究机构高分子材料研究机构贸易公司贸易公司n职业性质：职业性质：专业技术人员：工程师、工艺师、实验师专业技术人员：工程师、工艺师、实验师管理人员：技术主管、企业管理人员管理人员：技术主管、企业管理人员POLYMER CHEMISTRYLIU ZHIYONGSHIHEZI UNIVERSITY2004.08LECTURE第第 一一 章章绪论高高 分分 子子 化化 学学天天 然然 高高 分分 子子的的 直直 接接 利利 用用天天 然然 高高 分分 子子的的 化化 学学 改改 性性天然橡胶的硫化天然橡胶的硫化,硝化硝化纤维的合成等的合成等淀粉、蛋白淀粉、蛋白质、棉麻、棉麻丝、竹、木等、竹、木等缩聚反聚反应，自由基、配位、离子聚合等，自由基、配位、离子聚合等高高 分分 子子 合合 成成高高 分分 子子 时时 代代1.1 高高 分分 子子 科科 学学 简简 史史 Hermann Staudinger:把把“高分子高分子”这个概念引个概念引进科学科学领域，域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系（的关系（19531953年年诺贝尔奖）。）。Carothers:建立建立缩聚反聚反应理理论。Karl Ziegler,Giulio Natta:乙乙烯、丙、丙烯配位聚合配位聚合 （1963年年诺贝尔奖）Paul J.Flory:聚合聚合反反应原理、高分子物理性原理、高分子物理性质与与结构的关系构的关系（1974年年诺贝尔奖）。）。Hideki Shirakawa,Alan G.MacDiarmid,Alan J.Heeger：对导电聚合物的聚合物的发现和和发展（展（2000年年诺贝尔奖）。）。1.1 高高 分分 子子 科科 学学 简简 史史高高 分分 子子 科科 学学高高 分分 子子 化化 学学研究聚合反研究聚合反应和高分子化学反和高分子化学反应原理，原理，选择原料、确定路原料、确定路线、寻找催化找催化剂、制、制订合成工合成工艺等。等。研究聚合物的研究聚合物的结构与性能的关系，构与性能的关系，为设计合成合成预定性能的聚合物提供理定性能的聚合物提供理论指指导，是沟通合成与是沟通合成与应用的用的桥梁。梁。高高 分分 子子 物物 理理高高 分分 子子 加加 工工研究聚合物加工成型的原理与工研究聚合物加工成型的原理与工艺。高分子科学既是一高分子科学既是一门应用学科，也是一用学科，也是一门基基础学科，它是建立学科，它是建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐上逐渐发展而成的一展而成的一门新新兴学科。学科。1.1 高高 分分 子子 科科 学学 简简 史史制制 约约 因因 素素解解 决决 途途 径径（1）延）延长使用寿命：减少使用寿命：减少废弃弃（2）回收利用：低性能）回收利用：低性能应用；降解用；降解（3）自然降解：自然分解回）自然降解：自然分解回归自然自然：高分子制品：高分子制品废弃后弃后对环境的境的污染染“在人在人类历史上史上,几乎没有什么科学技几乎没有什么科学技术象高分子科学象高分子科学这样对人人类社会做出如此巨大的社会做出如此巨大的贡献献.”.”1.1 高高 分分 子子 科科 学学 简简 史史高高 分分 子子也叫也叫聚合物分子聚合物分子或或大分子大分子，具有，具有高的相高的相对分子量分子量，其，其结构必构必须是由多个是由多个重复重复单元元所所组成，并且成，并且这些重复些重复单元元实际上或概念上是由相上或概念上是由相应的小分子衍生而来。的小分子衍生而来。Polymer molecule,Macromolecule根据根据IUPAC1996IUPAC1996年之建议：年之建议：Excerpt from Pure Appl.Chem.1996,68,2287-23111.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯醇聚乙烯醇实际上概念上高高 分分 子子小小 分分 子子聚聚 合合 反反 应应Polymerization单单 体体能能够进行聚合反行聚合反应，并构成高分子基本，并构成高分子基本结构构组成成单元元的小分子。的小分子。高分子化合物高分子化合物Polymeric SubstanceMonomer或称或称聚合物聚合物，是由，是由许多多单个高分子（聚合物分子）个高分子（聚合物分子）组成的成的物物质。1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念链链 原原 子子Chain Atoms构成高分子构成高分子主主链骨架骨架的的单个原子。个原子。链链 单单 元元Chain Units由由链原子及其取代基原子及其取代基组成的原子或原子成的原子或原子团。聚丙聚丙烯聚乙二醇聚乙二醇1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念构成高分子构成高分子主主链结构构一部分的一部分的单个原子或原子个原子或原子团，可包含一，可包含一个或多个个或多个链单元。元。重复重复组成高分子分子成高分子分子结构的构的最小最小的的结构构单元。元。结结 构构 单单 元元Constitutional Unit重重 复复 结结 构构 单单 元元Constitutional Repeating Unit,CRU1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念单个聚合物个聚合物分子所含分子所含单体体单元的数目。元的数目。聚聚 合合 度度Degree of Polymerization，DP聚合物分子聚合物分子结构中由构中由单个个单体分子生成的体分子生成的最大最大的的结构构单元。元。单单 体体 单单 元元Monomer(ic)Unit,mer 聚合物聚合物 单单 体体 单体单元单体单元 聚聚合度合度2n聚聚对苯二甲酸乙二苯二甲酸乙二酯，涤纶，PETn1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念含有含有反反应性性末端基末端基团、能、能进一步聚合的高分子。一步聚合的高分子。遥遥 爪爪 高高 分分 子子Telechelic Polymers 高分子高分子链的末端的末端结构构单元。元。末末 端端 基基 团团End GroupsCH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3聚乙聚乙烯：涤纶：1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念由一种（真由一种（真实的、的、隐含的或假含的或假设的）的）单体聚合而成的聚合物。体聚合而成的聚合物。如：如：均均 聚聚 物物Homopolymer氯乙乙烯单体体由由对苯二甲酸和乙二醇反苯二甲酸和乙二醇反应生成的生成的“隐含含单体体”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH“假假设单体体”：乙：乙烯醇醇1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念生成均聚物的聚合反生成均聚物的聚合反应称称均聚反均聚反应（Homopolymerization)。由一种以上（真由一种以上（真实的、的、隐含的或假含的或假设的）的）单体聚合而成的聚体聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反合物。生成共聚物的聚合反应称称为共聚反共聚反应。共共 聚聚 物物Copolymer判别均聚物判别均聚物：聚合物分子有且只有一种聚合物分子有且只有一种CRUCRU，并且，并且该CRUCRU可以只可以只由一种（真由一种（真实的、的、隐含的或假含的或假设的）的）单体衍生而来。体衍生而来。1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念HOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-隐含含单体体HOOC-Ph-COOCH2CH2OHHOOC-Ph-COOHHOCH2CH2OHHO(CH2)3OH-(OC-Ph-COOCH2CH2O)n-(OC-Ph-COOCH2CH2CH2O)m-HO-(CH2)5COOHHOCH2COOH-O(CH2)5COm-OCH2COn-共聚物共聚物共聚物共聚物均聚物均聚物CH2=CH2CH2=CHCH3假假设隐含含单体体？交替共聚物交替共聚物1.2 高高 分分 子子 基基 本本 概概 念念来来 源源天然高分子天然高分子：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。半天然高分子半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。化学改性后的天然高分子。主主链元素元素（链原子）原子）组成成碳链高分子碳链高分子：主主链（链原子）完全由原子）完全由C C原子原子组成。成。杂链高分子杂链高分子：链原子除原子除C外，外，还含含O,N,S等等杂原子。原子。元素有机高分子元素有机高分子：链原子由原子由Si,B,Al,O,N,S,P等等杂原子原子组成。成。合成高分子合成高分子：由由单体聚合人工合成的高分子。体聚合人工合成的高分子。1.3 高高 分分 子子 的的 分分 类类碳链高分子碳链高分子杂链高分子杂链高分子元素有机高分子元素有机高分子聚乙聚乙烯聚丙聚丙烯聚乙二醇聚乙二醇尼尼龙6聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧烷1.3 高高 分分 子子 的的 分分 类类性性 质 和和 用用 途途塑塑 料料纤纤 维维橡橡 胶胶涂涂 料料胶粘剂胶粘剂功能高分子功能高分子以聚合物以聚合物为基基础，加入（或不加）各种助，加入（或不加）各种助剂和填料，和填料，经加工形成的塑性材料或加工形成的塑性材料或刚性材料。性材料。具有可逆形具有可逆形变的高的高弹性材料。性材料。纤细而柔而柔软的的丝状物，状物，长度至少度至少为直径的直径的100倍。倍。1.3 高高 分分 子子 的的 分分 类类涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料保护作用的聚合物材料能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料一起的聚合物材料具有特殊功能与用途但用量不大的精细具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料高分子材料I.I.习习 惯惯 命命 名名 法法天然高分子天然高分子一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名称。如用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、素（来源）、核酸（来源与化学性能）、酶（化学作用）。（化学作用）。合成高分子合成高分子（1）由一种单体合成的高分子由一种单体合成的高分子：“聚聚”+”+单体名称体名称如聚如聚氯乙乙烯、聚乙、聚乙烯等等1.4 高高 分分 子子 的的 命命 名名（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明：表明或不表明产物物类型型表明表明产物物类型型：“聚聚”+”+两两单体生成的体生成的产物名称物名称，如，如对苯二甲酸和乙二醇的苯二甲酸和乙二醇的缩聚聚产物叫物叫“聚聚对苯二甲酸乙二苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的己二酸和己二胺的缩聚聚产物叫物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺”不表明不表明产物物类型型：两两单体名称或体名称或简称加后称加后缀“树脂脂”，如，如苯酚和甲苯酚和甲醛的的缩聚聚产物叫物叫“酚酚醛树脂脂”尿素和甲尿素和甲醛的的缩聚聚产物叫物叫“脲醛树脂脂”1.4 高高 分分 子子 的的 命命 名名（3）由由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：两两单体名称或体名称或简称之称之间+“-”+“+“-”+“共聚物共聚物”：如：如乙乙烯和乙酸乙和乙酸乙烯酯的共聚的共聚产物叫物叫“乙乙烯-乙酸乙乙酸乙烯酯共聚物共聚物”（4）“聚聚”+”+高分子主高分子主链结构中的特征功能构中的特征功能团：指的是一指的是一类的高分子，而非的高分子，而非单种高分子，如：种高分子，如：聚聚酯：聚聚酰胺胺：1.4 高高 分分 子子 的的 命命 名名II.IUPACII.IUPAC系统命名法系统命名法(1)(1)确定重复确定重复结构构单元；元；(2)(2)按按规定排出重复定排出重复结构构单元中的二元中的二级单元循序元循序：规定定主主链上上带取代基的取代基的C C原子写在前，含原子最少的基原子写在前，含原子最少的基团先写先写；(3)(3)给重复重复结构构单元命名：元命名：按小分子有机化合物的按小分子有机化合物的IUPACIUPAC命名命名规则给重复重复结构构单元命名元命名；(4)(4)给重复重复结构构单元的命名加括弧，并冠以前元的命名加括弧，并冠以前缀“聚聚”。1.4 高高 分分 子子 的的 命命 名名括弧必不可少括弧必不可少重复重复结构构单元元为：11-1-氯代撑乙基代撑乙基（）聚聚OCH2CH2氧化氧化撑乙基撑乙基（）聚聚Poly(1-chloroethylene)Poly(1-chloroethylene)Ethylene:(1)CHEthylene:(1)CH2 2=CH=CH2 2,乙乙烯；（；（2 2）-CH-CH2 2-CH-CH2 2-,1,2-,1,2-亚乙基，撑乙基乙基，撑乙基举举 例例1.4 高高 分分 子子 的的 命命 名名线形高分子线形高分子环状高分子环状高分子支化高分子支化高分子梳形高分子梳形高分子梯形高分子梯形高分子网状高分子网状高分子星形高分子星形高分子体型高分子体型高分子1.5 高高 分分 子子 链链 的的 形形 态态I.I.单体单元的结构排列单体单元的结构排列首首-尾连接尾连接首首-首连接首连接尾尾-尾连接尾连接如如单体体CH2=CHX聚合聚合时，所得，所得单体体单元元结构如下：构如下：首首尾尾单体体单元元连接方式可有如下三种：接方式可有如下三种：1.6 高高 分分 子子 的的 化化 学学 结结 构构若高分子中含有手性若高分子中含有手性C原子原子,则其立体构型可有其立体构型可有D型和型和L型，型，据其据其连接方式可分接方式可分为如下三种：（以聚丙如下三种：（以聚丙烯为例）例）（1）全同立构高分子全同立构高分子（isotactic polymer)：主：主链上的上的C*的立体构型全部的立体构型全部为D型或型或L 型型,即即DDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLL；II.II.高分子的立体异构高分子的立体异构1.6 高高 分分 子子 的的 化化 学学 结结 构构（2）间同立构高分子同立构高分子（syndiotactic polymer)：主：主链上的上的C*的立体构型各不相同的立体构型各不相同,即即D型与型与L型相型相间连接，接，LDLDLDLDLDLDLD；立构立构规整性高分子整性高分子（tactic polymer):C*的立体构型有的立体构型有规则连接，接，简称称等等规高分子高分子。1.6 高高 分分 子子 的的 化化 学学 结结 构构（3）无无规立构高分子立构高分子（atactic polymer)：主：主链上的上的C*的立体构型紊乱无的立体构型紊乱无规则连接。接。1.6 高高 分分 子子 的的 化化 学学 结结 构构III.III.共轭双烯聚合物的结构共轭双烯聚合物的结构共共轭双双烯单体聚合体聚合时可形成可形成结构不同的构不同的单体体单元，如最元，如最简单的共的共轭双双烯丁二丁二烯可形成三种不同的可形成三种不同的单体体单元：元：1,2-1,2-加成加成结构构反式反式1,4-1,4-加成加成结构构顺式式1,4-1,4-加成加成结构构丁二丁二烯：CHCH2 2=CHCCH=CH=CHCCH=CH2 21.6 高高 分分 子子 的的 化化 学学 结结 构构3,4-3,4-加成加成1,2-1,2-加成加成反式反式1,4-1,4-加成加成顺式式1,4-1,4-加成加成而异戊二而异戊二烯则可形成四种不同的可形成四种不同的单体体单元：元：异戊二异戊二烯:1.6 高高 分分 子子 的的 化化 学学 结结 构构聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子分子组成，成，这些同系物高分子之些同系物高分子之间的分子量差的分子量差为重复重复结构构单元分子量的倍数，元分子量的倍数，这种同种聚合物分子种同种聚合物分子长短不一的短不一的特征称特征称为聚合物的多分散性聚合物的多分散性。聚合物的分子量或聚合度是聚合物的分子量或聚合度是统计的，是一个平均的，是一个平均值，叫，叫平均分子量平均分子量或或平均聚合度平均聚合度。平均分子量的平均分子量的统计可有多种可有多种标准，其中最常准，其中最常见的是的是重均重均分子量分子量和和数均分子量数均分子量。I.I.聚合物的多分散性聚合物的多分散性II.II.平平 均均 分分 子子 量量1.7 聚合物的多分散性与平均分子量聚合物的多分散性与平均分子量假假设某一聚合物某一聚合物样品中所含聚合物分子品中所含聚合物分子总数数为n，总质量量为w，其中，分子量，其中，分子量为Mi的分子有的分子有ni摩摩尔，所占分子，所占分子总数的数量分数的数量分数数为Ni，则Ni=ni/n，其，其质量量为wi=niMi，其，其质量分数量分数为Wi=wi/w，ni=n,wi=w,Ni=1,Wi=1。数数 均均 分分 子子 量量 niMi Mn=NiMi=w/n ni按分子数按分子数统计平均，定平均，定义为聚合物中分子量聚合物中分子量为Mi的分子的的分子的数量分数数量分数Ni与其分子量与其分子量Mi乘乘积的的总和和,以以Mn以表示。以表示。1.7 高分子的多分散性与平均分子量高分子的多分散性与平均分子量重均分子量重均分子量按按质量量统计平均，定平均，定义为聚合物中分子量聚合物中分子量为Mi的分子所占的分子所占的重量分数的重量分数Wi与其分子量与其分子量Mi的乘的乘积的的总和。以和。以 Mw表示。表示。wiMi niMi 2 Mw=WiMi=wi niMiWi=wi/w，wi=niMi1.7 高分子的多分散性与平均分子量高分子的多分散性与平均分子量多分散系数多分散系数（d d）d=Mw/Mn表征聚合物的表征聚合物的多分散程度多分散程度,也叫分子量分布（也叫分子量分布（molecular weight distribution,MWD)。若若d=1，即聚合物中各个聚合物分子的分子量是相同的，即聚合物中各个聚合物分子的分子量是相同的，如果其如果其结构也相同，构也相同，这样的聚合物叫的聚合物叫单分散性聚合物。分散性聚合物。1.7 高分子的多分散性与平均分子量高分子的多分散性与平均分子量举举 例例:假假设某一聚合物某一聚合物样品中，分子量品中，分子量为104的的M1分子有分子有10 mol，分子量，分子量为105的的M2分子有分子有5 mol，分子量，分子量为5*105的的M3分子分子有有5 mol,则：M1的数量分数的数量分数 N1=10/(10+5+5)=0.5,重量分数重量分数 W1=104*10/(104*10+105*5+5*105*5)=0.032M2的的 N2=0.25,W2=0.161;M3的的 N3=0.25,W3=0.807;Mn=NiMi =0.5*104+0.25*105+0.25*(5*105)=1.55*105;Mw=WiMi=0.032*104+0.161*105+0.807*(5*105)=4.23*105;d=Mw/Mn=4.23*105/1.55*105=2.731.7 高分子的多分散性与平均分子量高分子的多分散性与平均分子量早期，根据早期，根据单体与其生成的聚合物之体与其生成的聚合物之间在分子在分子组成与成与结构上的构上的变化把聚合反化把聚合反应分分为加聚反加聚反应和和缩聚反聚反应。加聚反加聚反应是指聚合是指聚合产物的重复物的重复结构构单元的元的组成与成与单体相同的聚体相同的聚合反合反应，其聚合，其聚合产物称物称加聚物加聚物；缩聚反聚反应是指聚合是指聚合产物的分子物的分子组成比成比单体分子少若干原子，即体分子少若干原子，即在聚合反在聚合反应过程中伴随有水等小分子副程中伴随有水等小分子副产物生成，其聚合物生成，其聚合产物物称称缩聚物聚物。但随着新的聚合反但随着新的聚合反应不断开不断开发，这种分种分类方法已不适方法已不适应。1.8 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别根据根据反反应机理机理和和动力学力学性性质的不同，分的不同，分为逐步聚合反逐步聚合反应(Step-Growth Polymerization)和和链式聚合反式聚合反应(Chain-Growth polymerization)。逐步聚合反逐步聚合反应是指在反是指在反应过程中，聚合物程中，聚合物链是由体系中是由体系中所有聚所有聚合度分子之合度分子之间通通过缩合或加成反合或加成反应生成的。其中通生成的。其中通过缩合反合反应生成聚合物生成聚合物链的称的称缩合聚合反合聚合反应（Polycondensation），），简称称缩聚反聚反应；如果聚合物；如果聚合物链是通是通过加成反加成反应生成的称生成的称逐步加成聚逐步加成聚合反合反应（Polyaddition）.链式聚合反式聚合反应是指在聚合反是指在聚合反应过程中，聚合物程中，聚合物链是是仅由由单体和体和聚合物聚合物链上的反上的反应活性中心之活性中心之间的反的反应生成，并且在新的聚合生成，并且在新的聚合物物链上再生反上再生反应活性点。活性点。1.8 聚聚 合合 反反 应应 的的 类类 别别所有所有单体必体必须至少是双功能化的，即至少含有两个反至少是双功能化的，即至少含有两个反应点，点，可概括可概括为三大三大类：（1）含两个（或以上）末端功能基的）含两个（或以上）末端功能基的单体体，如：，如：羟基酸：基酸：HO-Z-COOH 氨基酸：氨基酸：H2N-Z-COOH 二元二元 胺：胺：H2N-Z-NH2 二元二元羧酸：酸：HOOC-Z-COOH 二元醇：二元醇：HO-Z-OH等等 聚合反聚合反应：通：通过单体功能基之体功能基之间的反的反应进行，行，为逐步聚合反逐步聚合反应。1.9 聚聚 合合 反反 应应 的的 单单 体体1.9 聚聚 合合 反反 应应 的的 单单 体体 （2）含多重）含多重键的的单体，体，如：如：C=C双双键：乙：乙烯、丙、丙烯、苯乙、苯乙烯等等 CC三三键：乙炔及取代乙炔：乙炔及取代乙炔 C=O双双键：甲：甲醛等等 聚合反聚合反应：多通：多通过单体中重体中重键加成反加成反应进行，行，为链式聚合反式聚合反应。（3）杂环单体，体，如：如：聚合反聚合反应：开：开环聚合，依条件不同可聚合，依条件不同可为逐步或逐步或为链式聚合反式聚合反应。AssignmentsTextbookTextbook（Page16Page16）2 2、4 4、7 7、8 8