高分子化合物基礎解析

Part1高分子化學研究生學位課——紡織應用化學一、高分子化合物的涵義1、官能團有機化合物中具有化學反應能力的基團，稱為官能團。2、官能度化學反應時，能生成新鍵（共價鍵）的數(shù)目，叫官能度。乙二醇HOCH2CH2OH具有兩個羥基，具有兩個官能團，是二官能度的化合物；乙烯CH2=CH2，只有一個官能團，卻是二官能度的化合物。一、基本概念3、高分子化合物：簡稱高分子或高聚物是由含有兩個或兩個以上官能團的低分子化合物通過共價鍵的形式連接而成的產(chǎn)物。4、單體以低分子物為原料合成高分子物時，能夠形成高分子結(jié)構(gòu)單元的相應低分子物稱為單體。二、高分子化合物的基本特性1、高分子物具有很高的分子量2、高分子化合物大分子是以共價鍵連接的3、高分子物具有多分散性1、高分子物具有很高的分子量幾萬至幾百萬低分子化合物高分子化合物物質(zhì)分子量物質(zhì)分子量水18淀粉10000~80000乙醇46天然纖維素2000000葡萄糖198錦綸15000~23000丙烯42聚丙烯6000~200000對苯二甲酸乙二醇酯211滌綸12000~200002、高分子大分子以共價鍵連接一般高分子物的分子由許多結(jié)構(gòu)相同或相似的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵相互結(jié)合而成，可用A'-A-A……-A"或A'-(A)n-2-A"表示?；炬湽?jié)：式中-(A)-為重復結(jié)構(gòu)單元，稱為基本鏈節(jié)。A'和A"表示端基，與A的組成可以相同，也可以不同。聚合度：式中n為組成大分子的基本鏈節(jié)數(shù)目，稱為聚合度，以DP表示。分子量M：是基本鏈節(jié)原子量的總和，即M=MA·DP聚合度和分子量都可以用來表示高分子物分子的大小。3、高分子物具有多分散性同一種高分子物的大分子，它們的化學組成基本相同，但其分子量和分子結(jié)構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)變化而不影響其物理化學性質(zhì)，這一特性稱為高分子物的多分散性。分子量多分散性：分子量大小的差異，其程度用分子量分布表示。通常所說的高分子物的分子量只是個平均值。結(jié)構(gòu)多分散性：分子結(jié)構(gòu)的差異。如：聚乙烯醇三、高分子化合物大分子的幾何形狀1、線形大分子2、支鏈型大分子3、體型大分子1、線形大分子線形長鏈、比較卷曲、沒有或只有很少側(cè)鏈。由線形大分子組成的高分子物稱為線型高分子物。一般二官能度的單體只能形成線型高分子物

……-A-A-A-A-A-A-……2、支鏈形大分子主鏈上有相當數(shù)量的支鏈，支鏈長短和數(shù)量各不相同。由支鏈形大分子組成的高分子物稱為支鏈型高分子物。如高壓聚乙烯。

A-A-A……A-A-A……

……-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A……A-A-A……3、體型大分子在線形長鏈之間以共價鍵聯(lián)結(jié)起來，便形成三度空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子。由它組成的高分子物稱為體型高分子物。如酚醛樹脂等。……-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A…………-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A…………-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A……二官能度以上的單體能形成體型高分子物。四、高分子化合物的分子間力主價鍵力次價鍵力氫鍵范德華力次價鍵力》主價鍵力次價鍵總和大于主鏈上每個單鍵，拉伸時主鏈先斷?，F(xiàn)象：無氣態(tài)1、范德華力色散力：0.8~8kJ/mol取向力：12~21kJ/mol誘導力：6.3~12kJ/mol分子間距離在0.28~5nm時，才會產(chǎn)生范德華力，其作用力大小與距離的6次方成反比色散力原子中電子負電中心與原子核的正電中心瞬間不重合而產(chǎn)生的瞬時偶極間的相互作用力。能量：0.2~2千卡/mole，與距離的六次方成反比，與溫度無關。

在非極性分子中占分子間力的80~100%誘導力指非極性分子能在極性分子的作用下產(chǎn)生誘導偶極。誘導偶極與永久偶極間的相互作用力稱為誘導力。能量：1.5~3千卡/mole,與距離的六次方成反比。2、氫鍵指氫原子與電負性較大而半徑較小的原子（如F、O、N）相結(jié)合形成的一種次價鍵X—H··········Y鍵能：5~10千卡/mol分子間距離小于0.26nm時，才能產(chǎn)生氫鍵氫鍵=1/10共價鍵3、內(nèi)聚能和內(nèi)聚能密度內(nèi)聚能ΔE：指1mol分子聚集在一起的總能量，它等于同樣數(shù)量的分子分離時的總能量。ΔE=ΔHV-RT式中——ΔHV是摩爾蒸發(fā)熱RT是轉(zhuǎn)化為氣體時所做的膨脹功。3、內(nèi)聚能和內(nèi)聚能密度內(nèi)聚能密度（CED）:是單位體積的內(nèi)聚能

CED=ΔE/Vm式中——Vm為摩爾體積內(nèi)聚能密度<292J/mol：分子間力小，柔順，易變形，有彈性——橡膠內(nèi)聚能密度>418J/mol：分子間力大，有較高的機械強度和耐熱性——纖維292J/mol<內(nèi)聚能密度<418J/mol：分子間力居中——塑料五、高分子化合物的合成反應根據(jù)單體官能團的性質(zhì)，制備高分子物的方法大致有：一、縮聚反應：聚酯、尼龍66二、加聚反應：腈綸、維綸1、縮聚反應概念：由含有兩個或兩個以上官能團的單體之間，通過官能團的縮全作用形成大分子且有低分子物生成的過程。特點：析出某些低分子物，如水、醇、氨、氯化氫等?？s聚物的化學組成與單體的化學組成不同。1、縮聚反應分類：均縮聚按參加縮聚反應的單體組分混縮聚共縮聚線型縮聚按反應產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分體型縮聚1、縮聚反應縮聚反應常用的官能團—OH、—COOH、—NH2、—COX（酰鹵）、—COOR（酯基）、—OCOCO—（酸酐）、—H、—X、—SO3H、

—SO2Cl等。2、加聚反應概念：由許多相同或不相同的不飽合單體，通過加成反應生成高分子化合物的過程。特點：反應過程中沒有低分子物析出。聚合物的基本鏈節(jié)與單體具有相同的化學組成。2、加聚反應分類：均聚合按參加反應的組分（參加反應的組分不同）共聚合游離基型聚合按反應機理（活性中心不同）離子型聚合六、高分子化合物的分類和命名1、高分子化合物的命名2、高分子化合物的分類1、高分子化合物的命名天然高分子物按其來源或性質(zhì)而有的俗稱，如纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等，不能反映該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。合成高分子物結(jié)構(gòu)清楚的，在其重復單元前+“聚”，如聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯等；結(jié)構(gòu)不清楚的，在其原料名稱后+“樹脂”，如酚醛樹脂、脲醛樹脂等商品名稱不反映高分子物結(jié)構(gòu)，但名稱簡單，應用廣泛，如腈綸、維尼綸、滌綸、丙綸、錦綸、氯綸等1、高分子化合物的命名2、高分子化合物的分類

天然高分子：棉、麻、毛、絲、淀粉、天然龍膠等按其來源

合成高分子：滌綸、錦綸、聚乙烯、聚氯乙烯等

塑料按其用途

橡膠

纖維

2、高分子化合物的分類

熱塑性：受熱可軟化或變形，能多次反復加熱模壓，如聚氯乙烯、聚酰胺等，屬于線形高分子物。按受熱性能

熱固性：模壓成型后，再受熱不能軟化，不能多次加熱模壓，如酚醛樹脂、脲醛樹脂，屬于體形高分子物。

2、高分子化合物的分類

碳鏈高分子物：主鏈均由C組成，如聚乙烯、聚氯乙烯等，不易水解

雜鏈高分子物：主鏈除含C外，還含有按主鏈結(jié)構(gòu)O