高分子化学化合物的分类和聚合物结构及高分子材料力学性能
高分子化合物的分类
高分子化合物的分类高分子化合物是指由重复单元组成的大分子化合物，其分子量很大，通常超过10^3。
根据其结构和性质的不同，高分子化合物可以被分为四大类：线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物和共聚物。
1. 线性聚合物线性聚合物是由相同或不同的单体通过共价键连接而成的聚合物。
这些单体通过一条直线顺序排列，并且在聚合过程中没有生成交联点。
常见的线性聚合物有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
线性聚合物具有较高的柔韧性和延展性，并且易于加工。
2. 支化聚合物支化聚合物是在线性聚合物的主链上附加侧链或支链的聚合物。
这些附加的支链可以增加聚合物的分子量和空间层次结构，从而使得聚合物具有更高的熔点和玻璃转变温度。
典型的支化聚合物包括多级分支聚丙烯、树状聚合物等。
支化聚合物在材料科学和药物传递领域具有广泛的应用。
3. 交联聚合物交联聚合物是通过共价键或物理交联点将线性聚合物连接在一起形成的聚合物网状结构。
这些交联点可以阻止聚合物的自由移动，使聚合物具有更高的强度和刚性。
交联聚合物常用于制备弹性体材料，如橡胶、硅胶等。
交联聚合物还具有优秀的耐化学腐蚀性能和耐高温性能。
4. 共聚物共聚物是由两种或多种不同的单体通过共聚反应合成的聚合物。
这些单体可以在聚合物链中以规则或不规则的方式排列。
共聚物融合了各个单体的特性，因此具有较为复杂的性质。
常见的共聚物有丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物等。
共聚物在塑料、纤维、涂层等领域都有广泛的应用。
综上所述，高分子化合物可根据其结构和性质的不同进行分类。
线性聚合物具有柔韧性和延展性；支化聚合物具有更高的熔点和玻璃转变温度；交联聚合物具有较高的强度和刚性；共聚物融合了不同单体的特性。
不同类别的高分子化合物在工程材料、医药领域和日常生活中都有重要的应用。
对这些分类的了解有助于深入理解高分子化合物的性质和应用。
《高分子化学》PPT课件
纤维增强可以显著提高高分子材料的拉伸强度、弯曲强度 、冲击强度等力学性能，同时还可以改善材料的耐塑料、复合材料等领域，如 玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP） 等。
加工成型技术
加工成型方法
高分子材料的加工成型方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。这些方 法各有特点，适用于不同形状和尺寸的高分子制品的生产。
高分子催化剂
高分子催化剂在石油化工、有机合成 等领域具有催化效率高、选择性好等 优点。
生物医用高分子材料
生物医用高分子材料如人工器官、药 物载体、生物传感器等在医疗卫生领 域具有广泛应用前景。
发展趋势
向高性能、高功能化、智能化方向发 展，同时注重环保和可持续发展。
06
实验部分：高分子化学实验操作与注意事 项
汽车工业
轮胎、密封件、减震件等是汽车橡胶制品的 主要应用领域。
医疗卫生
医用手套、输液管、医用胶布等橡胶制品在 医疗卫生领域具有广泛应用。
日常生活
橡胶鞋、橡胶管、橡胶带等橡胶制品在日常 生活中随处可见。
发展趋势
向高性能、高耐磨、环保型橡胶方向发展， 如绿色轮胎、热塑性弹性体等。
纤维领域应用及发展趋势
发展历程
从天然高分子到合成高分子，经 历了漫长的岁月，随着科技的进 步，高分子化学得到了迅速的发 展。
高分子化合物分类与特点
分类
根据来源可分为天然高分子和合成高 分子；根据性能可分为塑料、橡胶、 纤维等。
特点
高分子化合物具有相对分子质量大、 分子链长、多分散性、物理和化学性 质独特等特点。
高分子化学研究意义
《高分子化学》PPT 课件
目录
• 高分子化学概述 • 高分子化合物合成方法 • 高分子化合物结构与性能 • 高分子材料改性与加工技术 • 高分子材料应用领域及发展趋势 • 实验部分：高分子化学实验操作与注意事
高分子化合物的合成和反应、结构与性能间的关系
重复单元
－C－O－CH2－CH2－O］ nH O
结构单元
单体单元 ≠ 结构单元 ≠重复单元＝链节 结论
重复单元≥结构单元
返回Biblioteka 聚合度（Degree of polymerization）
聚合度单个聚合物分子所含单体单元的数目。 是衡量高分子大小的一个指标。
有两种表示法：
以大分子链中的结构单元数目表示，记作
侧基（侧链、支链）
是由小分子氯乙烯通过双键打开连接而成的。小分子氯乙 烯称为单体。
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什么是单体？
聚 合 反 应 小 分 子 高 分 子
Polymerization
单 体
Monomer
单体 ——能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成 单元的小分子。 *注：书P8 1.3.2 中（3）“原料”不准确
塑料
纤 维 性 质 和 用 途
以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂 和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。
纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的 100倍。 具有可逆形变的高弹性材料。 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 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
或少一个链节不会影响其基本性能时，称为高分子。
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1.2
高分子的分类
（1）根据高分子主链结构分类
碳链高分子：主链（链原子）完全由C原子组成。 主链元素 （链原子） 组成 杂链高分子：链原子除C外，还含O,N,S等杂原子。 元素有机高分子：链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组 成。 无机高分子：无论在主链还是侧链上均没有碳元素。 如玻璃、陶瓷等。不在本课程讨论之列。
[ CH2 CH ]n [ CH2 Cl CH ]m O C CH3 O
高分子化学说课
高分子化学说课一、课程概述高分子化学是化学领域的一个重要分支，主要研究高分子化合物的合成、结构和性能。
本课程旨在让学生掌握高分子化学的基本概念、理论和实验技能，了解高分子化合物的主要类型、合成方法、结构特点以及性能应用。
二、课程目标通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1、掌握高分子化学的基本概念和理论，了解高分子化合物的分类、合成方法、结构特点及性能应用。
2、掌握高分子化学实验的基本操作技能，能够独立完成实验，观察实验现象，分析实验数据，得出正确的结论。
3、培养学生的创新思维和实践能力，提高学生的综合素质和科学素养。
三、教学内容本课程主要包括以下内容：1、高分子的基本概念和分类，高分子的合成方法（包括聚合反应类型、聚合反应机理、聚合反应动力学等）。
2、高分子的结构特点及性能应用，包括高分子的分子量、分子量分布、链结构、聚集态结构等。
3、高分子化学实验的基本操作技能，包括实验设计、实验操作、实验数据处理等。
4、高分子化学领域的新进展和发展趋势，包括高分子材料的功能化、高性能化、环保化等。
四、教学方法本课程采用多种教学方法，包括课堂讲解、实验操作、案例分析、小组讨论等。
课堂讲解主要通过教师讲解基本概念和理论，引导学生了解高分子化学的基本知识。
实验操作主要通过学生亲自动手实验，掌握高分子化学实验的基本操作技能。
案例分析主要通过分析实际案例，让学生了解高分子化合物在生活和生产中的应用。
小组讨论主要通过学生分组讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。
五、教学资源本课程充分利用各种教学资源，包括多媒体课件、实验教学视频、网络资源等。
多媒体课件主要包括PPT和Flash动画，用于展示高分子化学的基本概念和理论。
实验教学视频主要包括实验操作步骤和实验现象的演示，用于帮助学生掌握实验操作技能。
网络资源主要包括学术网站、数据库和论坛等，用于学生了解高分子化学领域的新进展和发展趋势。
六、考核方式本课程的考核方式包括平时成绩和期末成绩两部分。
初中一年级化学高分子化合物的分类和应用
初中一年级化学高分子化合物的分类和应用高分子化合物是由许多重复结构单元组成的巨大分子，具有较高的相对分子质量。
它们在日常生活中广泛存在，并且具有丰富的分类和应用。
一、分类根据高分子化合物的结构和性质特点，可以将其分为以下几类：1.线性高分子：线性高分子是由一系列单体通过共价键连接而成的聚合物，例如聚乙烯和聚丙烯。
它们的分子链呈直线状排列，具有较高的柔韧性和可塑性，广泛用于制作塑料袋、矿泉水瓶等日常用品。
2.支化高分子：支化高分子是在线性分子链中引入支链结构的聚合物。
由于支链的存在，支化高分子的分子链相对较短，使得分子间的相互作用减弱，从而提高了其溶解性和热稳定性。
举例来说，聚乙烯醇就是一种常见的支化高分子，广泛应用于纺织品、涂料和胶水等领域。
3.交联高分子：交联高分子是指分子链之间通过交联作用连接在一起的聚合物。
由于交联结构的存在，交联高分子具有较高的耐热、耐溶剂和耐腐蚀性能，例如丙烯酸交联剂。
交联高分子被广泛应用于制作橡胶制品、塑料管道和防水材料等领域。
4.共聚高分子：共聚高分子是由两种或多种不同单体通过共同反应聚合而成的聚合物。
不同单体之间的共聚反应可以赋予高分子材料独特的物理和化学性质。
例如，苯乙烯与丙烯腈的共聚产物丙烯腈-苯乙烯共聚物常用于制作合成纤维和弹性体。
二、应用高分子化合物有着广泛的应用领域，特别是在工业和日常生活中扮演着重要角色。
以下是一些常见的应用：1.塑料制品：高分子化合物的最常见应用之一是制造塑料制品。
不同类型的高分子材料可以通过调整其结构和组成，获得不同的物理和化学性质，以满足各种应用需求。
塑料制品广泛应用于包装、建筑、家居、电子等领域。
2.纺织品：高分子化合物的纤维形式，如聚酯纤维和尼龙纤维，被广泛用于纺织行业。
这些纤维具有优异的抗拉强度、柔软度和耐久性，可用于制作衣物、床上用品和工业织物等。
3.胶水和粘合剂：由于高分子化合物具有良好的附着性和耐久性，因此常被用作胶水和粘合剂的主要成分。
高分子材料的基本知识
高分子材料的基本知识
高分子材料是由高分子化合物组成的一类材料，其基本知识包括以下几个方面：
1. 高分子化合物的定义：高分子化合物是由许多重复单元通过共价键连接而成的聚合物，其相对分子质量通常很高，一般在10000以上。
2. 高分子材料的分类：高分子材料可以根据来源、特性和应用功能进行分类。
按来源分类可分为天然高分子材料和合成高分子材料，按特性分类可分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等，按应用功能分类可分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能高分子材料。
3. 高分子材料的性能：高分子材料具有许多优良的性能，如较高的力学性能、良好的化学稳定性、优良的电绝缘性能和耐热性等。
这些性能使得高分子材料在许多领域都有着广泛的应用。
4. 高分子材料的合成与加工：高分子材料的合成通常是通过化学反应将小分子聚合在一起形成的。
在合成过程中，需要选择合适的单体、催化剂、反应条件等，以确保获得的高分子材料具有所需的性能。
高分子材料的加工通常是在高温下进行的，通过热塑或热固的方式将高分子材料制成各种制品。
5. 高分子材料的应用：高分子材料在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用。
例如，塑料、橡胶、纤维等高分子材料在汽车、建筑、航空航天、电子
电器、包装等领域都有着广泛的应用。
此外，高分子材料还在医疗、生物工程、环保等领域有着重要的应用。
总的来说，高分子材料的基本知识包括高分子化合物的定义、分类、性能、合成与加工以及应用等方面。
了解这些基本知识可以帮助我们更好地认识高分子材料的性质和用途，并在日常生活和工业生产中更好地应用这些材料。
高分子材料简介
常温下处于玻璃态的高聚物通常用作塑料 常温下处于高弹态的高聚物通常用作橡胶
粘流态是高聚物成型的最重要的状态
2-2 结晶聚合物的力学状态
晶态高聚物中总有非晶区存在，非晶部分高
聚物在不同温度下也要发生上述二种转变， 但它的宏观表现与结晶度大小有关。
（1）轻度结晶聚合物
微晶体起着类似交联点的作用。试样仍然 存在明显的玻璃化温度转变。温度上升时， 非晶部分由玻璃态转变为高弹态。但由于 微晶的存在起着交联点的作用，所以非晶 区不会发生很大的变形，形成皮革状。 实例：增塑 PVC ，有 也有 ，如软 Tg Tm PVC 塑料地板）
3-2 结晶过程及影响因素
（2）影响结晶过程的因素
Ａ．温度——明显影响结晶速度
高聚物的结晶速度是晶核生长速度和晶粒生长 速度的总和，所以高聚物的结晶速度对温度的 依赖性是晶核生长速度对温度依赖性和晶粒生 长速度对温度依赖性共同作用的结果。
当熔体温度较高，接近熔点时，分子链热运动激烈， 晶核不易形成，所以结晶速度小。 随着温度下降，晶核形成速度增加，分子链也有相 当活动性，易排入晶格，所以晶粒形成速度也增加， 总的结晶速度也增加。 温度再进一步降低时，虽然晶核形成速度继续上升， 但熔体粘度变大，分子链活动性下降，不易排入晶 格，所以晶粒生长下降。 当 T时，链段不能运 Tg 动，所以也不能排入晶格，不能结晶，所以用淬火 方法得到的是非晶态固体。
主要内容
第一部分 高分子链的结构 第二部分 高聚物力学状态 第三部分 高聚物的结晶性能
第一部分 高分子链的结构
高分子多是由小分子通过聚合反应而制得
的，因此也称为聚合物或高聚物，用于聚 合的小分子则被称为“单体”。 高分子化合物的化学组成和结构比较简单， 往往是由很多结构单元以重复的方式排列 而成的。
高分子化学知识要点
高分子化学知识要点一、高分子的基本概念高分子化合物，简称高分子，是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物。
生活中常见的高分子材料有塑料、橡胶、纤维等。
高分子与小分子化合物相比，具有独特的性能。
例如，高分子材料通常具有较好的韧性、弹性和机械强度。
这是因为高分子的长链结构能够有效地分散和承受外力。
高分子的相对分子质量是一个重要的参数。
它不是一个确定的值，而是具有一定的分布范围。
这是由于聚合反应过程中的随机性导致的。
相对分子质量的大小和分布会显著影响高分子材料的性能。
二、高分子化合物的分类高分子化合物的分类方法有多种。
按照来源，可分为天然高分子和合成高分子。
天然高分子如纤维素、蛋白质等，是自然界中原本就存在的；合成高分子则是通过人工化学反应合成的，如聚乙烯、聚苯乙烯等。
根据高分子主链的结构，又可分为碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子。
碳链高分子的主链全部由碳原子组成，像聚乙烯、聚丙烯就属于此类；杂链高分子的主链除了碳原子，还含有氧、氮、硫等杂原子，如聚酯、聚酰胺；元素有机高分子的主链中不含碳原子，而是由硅、磷、铝等元素组成，不过侧基一般是有机基团。
另外，还可以根据用途将高分子分为塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。
不同类型的高分子在性能和应用方面有着很大的差异。
三、高分子的合成方法高分子的合成方法主要包括加聚反应和缩聚反应。
加聚反应是指由不饱和单体通过加成反应相互结合形成高分子的过程。
在这个过程中，没有小分子副产物生成。
例如，乙烯在引发剂的作用下发生加聚反应生成聚乙烯。
缩聚反应则是由具有两个或两个以上官能团的单体，通过官能团之间的缩合反应逐步形成高分子，同时会产生小分子副产物，如水、醇、氨等。
聚酯的合成就是一个典型的缩聚反应。
此外，还有开环聚合、逐步加成聚合等合成方法。
开环聚合是指环状单体通过开环形成线性高分子的反应；逐步加成聚合则是通过逐步的加成反应形成高分子。
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2.高分子材料的应用
目前高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一，世 界上合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨。
塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂…几大类高分子
材料己广泛应用到我们衣食住行等日常生活的各个领域。
功能高分子材料：具有特殊功能的导电来自分子、半导体高分子、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分 子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料、医用 高分子、生物高分子等近年发展迅速，也广泛到电子信息 、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等领域。
聚氯乙烯
涤纶
酚醛塑料
塑料
聚四氟乙烯
11
人类正进入合成材料时代
新
新
工
时
艺
代
，
，
新
新
产
生
品
活
防水胶
聚乙烯丙纶高分子 复合防水卷材
12
1.2 高分子化学研究对象及研究目的
高分子科学是当代发展最迅速的学科之一；它既是一门应 用科学，又是一门基础科学.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础上逐渐发展而 成的一门新兴学科。目前，已发展成四个主要分支:
macromolecle chemistry
高分子化学 化合物的分类和聚合物结构及 高分子材料力学性能
1
Chapter 1 绪论
1.1 高分子发展简史及应用
1.2 高分子发展方向及高分子化学研究内容
（*） 1.3 高分子的基本概念
本 （*） 1. 4 高分子化合物的命名和分类
章
（*）
内
1.5 聚合反应分类
✓ 聚烯烃、合成橡胶、工程塑料、离子聚合、配位聚合及溶液聚合全面发展： ✓ 聚烯烃、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、SBS嵌段共聚物大规模发展 ✓ 聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺等工程塑料开始大规模工业化发展 ✓ 许多高温、高强度材料开始出现
➢ 20世纪70-90年代—更加重视新合成技术的应用，高性能高功能 及特种聚合物研发阶段
高分子科学
高分子化学 高分子物理 高分子材料 高分子工艺
13
高分子化学
2 高分子化学 研究对象及目的
高分子科学研究高分子化合物的合成、改性、结构、性能、 成型加工等内容的一门综合性科学。
高分子化学主要研究聚合反应机理和聚合方法,是高
分子科学的基础.
学习高分子化学的目的是了解聚合反应的机理和聚 合方法，以便合成具有指定相对分子质量和相对分子 质量分布、指定性能、能满足实际需要的高分子化 合物。
✓ 新合成技术：茂金属催化聚合、活性自由基聚合、超临界聚合等
✓ 高性能涉及：耐高温、耐烧蚀、耐油、耐低温等 ✓ 高功能涉及：反应功能、分离功能、光电功能及生物功能
光电功能：应用于半导体器件、光电池、传感器 生物功能：除医用高分子外，还涉及药物释放和酶的固载 ➢ De Gennes因将凝聚态物理学应用高分子于1974年获诺贝尔奖 ➢ Heeger, Macdiarmid, Shirakawal因在导电高分子的贡献于2000年获诺贝尔奖 目前：高分子正在与其它学科交叉发展，许多机械、材料、轻纺等行业工程师开 始从事聚合物研究。
表征方法有:核磁共振、红外光谱、X-射线等剖析高分子结构
➢ 20世纪50年代—高分子工业发展更快、规模更大
Ziegler, Natta发明有机金属引发剂合成高密度聚乙烯和等规聚丙烯获诺 贝尔奖 Szwarc研究阴离子聚合和活性高分子理论 聚甲醛、聚碳酸酯开始出现
4
1.高分子发展简史
➢ 20世纪60年代—合成高分子全面繁荣时期
➢ 19-20世纪之交—开始建立高分子理论(结构和概念)
✓ Emil Fischer: 从蛋白质入手研究高分子结构 ✓ Stauding: 确立高分子假说，提出高分子以共价键结合并获诺贝尔奖
➢ 20世纪30年代—高分子化学及高分子工业开始兴起
✓ 建立缩聚与自由基聚合理论，指导工业化生产 ✓ 1935年:尼龙66研制成功,1938年工业化产生; ✓ 同期， 烯类聚合物开始工业化生产:
9
2.高分子材料的应用
【光致变色高分子 】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光
致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种 聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：
共轭链变 化引起颜 色变化
通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。
10
有机玻璃
聚丙烯
聚苯乙烯
我被高分子包 围了呀！
7
2.高分子材料的应用 在缓 体释 内长 的效 分阿 解斯 过匹 程林
8
2.高分子材料的应用
【人造器官组织 】某些合成高分子材料（如：有机硅聚合物、 有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤 维素等）与生物体中天然高分子有极其相似的化学结构，生物 相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作医用组织 和人造器官。 如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等， 最早应用的是手术缝合线—聚乳酸医用高分子材料。因聚乳酸 极易水解,因此缝合伤口愈合后，不需拆线。缝合线经体液水解 为乳酸，由代谢循环排出体外水解反应式如下：
6
2.高分子材料的应用
【高分子药物】现代医药发展方向之一：合成药物长 效化和低毒化，途径是低分子药物高分子化。 如:通过乙二醇桥梁作用把阿斯匹林连接在安全无毒的高 聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，用于关节炎和冠心病 的辅助治疗，其结构简式如下： 缓释长效阿斯匹林可分为三部分：①高分子载体（聚甲 基丙烯酸）；②低分子药物（阿斯匹林）；③作为桥梁 作用的乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林 。
容
（*） 1. 6 聚合物平均分子量及其分布
（*） 1.7 聚合物结构(含聚集状态)及转变
1.8 高分子材料力学性能
2
1.1 高分子发展简史及应用
1. 高分子发展简史
➢ 19世纪中叶—天然高分子的早期化学加工
✓ 天然橡胶硫化、硝化纤维和粘胶纤维生产 ✓ 但高分子名称、结构及分子量测定方法仍属未知。
PVC、PVAC、PMMA、PS、HPPE 3
1.高分子发展简史
➢ 20世纪40年代—高分子工业快速发展
✓ 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氟树酯、ABS树酯、丁基橡胶开始工业化生 产；
✓ 不饱和聚酯、有机硅、聚氨酯、环氧树酯等开始工业化生产 ✓ 涤纶树酯开发成功 ✓ 建立乳液聚合与共聚合理论、高分子溶液理论和分子量的测定， Flory 因在缩聚理论,高分子溶液统计理论等贡献于1974年获诺贝尔奖； 研究方法：将物理和物理化学中的许多表征技术应用于高分子结构测定