00高分子科学导论-绪论

IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院1高分子科学导论IntroductiontoPolymerScience主讲：陈思翀四川大学化学学院IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院2为什么把“高分子科学导论”作为化学学科本科生的基础课？化学一级学科的五个二级学科无机、分析、物化、有机、高分子高分子科学与其他学科的关系生命科学高分子科学1972的诺贝尔化学奖获得者P.J.Flory说，高分子科学既是一门基础科学，又是一门应用科学。在美国，从事化学研究的人当中，有1/2到2/3的人从事与高分子科学有关的研究。IntroductiontoPolymerScience3高分子科学的重要性“衣、食、住、行”——衣IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院4高分子科学的重要性“衣、食、住、行”——食IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院5高分子科学的重要性“衣、食、住、行”——住IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院6高分子科学的重要性“衣、食、住、行”——行HyundaiQarmaQLexan®（PC）XenoyiQ®（PBT）Noryl®（PPO）BayerAll-plastic-carMakrolon（PC）Desmopan（TPU）IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院7塑料制品产量/万t增长率/%构成比/%薄膜528.714.118.9（其中农用薄膜）86.111.53.1异型材/片材308.412.011.0管材288.115.110.3纤维301.334.110.8人造革/合成革136.722.54.9发泡制品113.022.24.0包装箱/容器148.711.85.3日用品301.922.910.8其他675.014.524.1合计2,801.917.91002007年中国塑料制品产量及构成IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院8高分子科学的基本内涵高分子化学（PolymerChemistry）高分子的合成和化学反应：聚合反应理论，新的聚合方法及改性方法，高分子的基团反应，高分子的降解、老化与交联等；高分子物理（PolymerPhysics）高分子的结构与性能：高分子链的构型与构象，高分子的聚集态及分子运动、固态与液态聚合物的物性（热学、力学、电学、光学、磁学、流变学等性能）,高分子溶液与分子量等；高分子工程（PolymerEngineering）高分子成型加工与聚合反应工程：高分子成形加工的理论基础及方法，塑性、弹性等力学性能，流变学理论；高分子化合物工业规模合成中的尺度效应及工艺特点。IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院9●高分子科学的基本概念●高分子化学与物理基础●高分子材料的性能与应用●高分子科学的研究与应用前沿教学内容IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院101、绪论（2学时）2、高分子和合成与化学性质（4学时）3、高分子的结构与性能关系（2学时）4、高分子的表征与分析（2学时）5、热塑性高分子（2学时）6、工程塑料（2学时）7、热固性树脂（2学时）教学大纲8、橡胶（2学时）9、纤维（2学时）10、涂料与粘合剂（2学时）11、功能高分子材料（2学时）12、高分子复合材料（2学时）13、天然高分子（2学时）14、超分子（2学时）15、高分子材料的添加剂（2学时）IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院11ReferencebookJoelRFried,PolymerScienceandTechnology,2ndEd.2003，PearsonEducation,Inc.《聚合物科学与工程》，第二版（英文影印版），2005，化学工业出版社CharlesECharraher,GiantMolecules,2ndEd.2003,JohnWiley&Sons,Inc.HerbertMorawetz,Polymer-TheOriginsandGrowthofaScience,AWiley-IntersciencePublication,1985IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院12DefinitionandFoundationPolymerPoly-希腊语：许多-meres希腊语：部分Polymer（IUPAC1994）Amoleculeofhighrelativemolecularmass,thestructureofwhichessentiallycomprisesthemultiplerepetitionofunitsderived,actuallyorconceptually,frommoleculesoflowrelativemolecularmass.相对高分子质量的分子，其结构主要是由相对低分子质量的分子按实际上或概念上衍生的单元多重重复组成的。Macromolecule是由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量。大分子对结构没有什么特指。IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院13DefinitionandFoundation第一章绪论Monomer（单体）Amonomerisanysubstancethatcanbeconvertedintoapolymer.Structureunit（结构单元）Astructuralunitisabuildingblockofapolymerchain,andrelatedtotherepeatunit.Itistheresultofamonomerwhichhasbeenpolymerizedintoalongchain.Repeatingunit（重复单元）Arepeatingunitistheidenticalandrepeatedstructuralunitofthepolymer.CH2CH2CH2CH2()nrepeatingunitmonomerNH2(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COOH+NH(CH2)6NH-OC(CH2)4CO()nmonomermonomerstructuralunitstructuralunitrepeatingunitIntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院14Dimers（二聚体）,Trimers（三聚体）……andOligomers（齐聚物）Adimercanbeformedfromthereactionoftwomonomermolecules;thedimermayreactwithathirdmonomertoyieldatrimer,andsoon.Dimersareusuallylinearmolecules,buttrimers,tetramers,pentamers,andsoon,canbelinearorcyclic.areknownasoligomers.Generally,moleculeswithfewerthan10repeatingunitsaretermedoligomers.NNNNH2NH2H2NL-lactideDimerofL-lacticacidOOOOMelamineTrimerofcyanamideIntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院15DefinitionandFoundationThedegreeofpolymerization,orDP,isthenumberofrepeatunitsinanaveragepolymerchain.EndgroupORterminalgroupCH2CH2()nCH3CH2CH2CH3TerminalgroupNH(CH2)6NH-OC(CH2)4CO()nHOOC(CH2)4CONH(CH2)6NH2TerminalgroupTerminalgroupTerminalgroupIntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院16高分子与超分子（Supramolecule）的区别高分子：由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量很大（如10000以上）的化合物。超分子：通过分子间的弱相互作用组装形成的一类非共价键键合“高聚物”。Supramolecule：Asystemoftwoormoremolecularentitiesheldtogetherandorganizedbymeansofintermolecular(noncovalent)bindinginteractionsDefinitionandFoundationIntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院17根据高分子的加工特性分类：热塑性聚合物（Thermoplastics）Thosepolymersthatcanbeheat-softenedinordertoprocessintoadesiredformarecalledthermoplastics.热固性聚合物（Thermosets）Theyarepolymerswhoseindividualchainshavebeenchemicallylinkedbycovalentbondsduringpolymerizationorbysubsequentchemicalorthermaltreatmentduringfabrication.ClassificationofPolymersIntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院18根据高分子的使用用途划分：塑料（Plastics）橡胶（Rubbers）纤维（Fiber）涂料（Coating）粘合剂（Adhesive）功能高分子（Functionalpolymer）ClassificationofPolymersIntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院19ClassificationofPolymers按聚合物主链结构划分：碳链聚合物：主链上的原子均为碳原子的聚合物。Polyolefinanditsderivatives–C–C–、–C=C–杂链聚合物：聚合物主链中不仅含有碳原子还含有氮、氧、硫、磷等杂原子。元素有机聚合物：大分子主链中没有碳原子，而是由硅、硼等无机原子和氮、氧、硫、磷构成。Polysiloxane–Si–O–Polyether–O–Polyester–OCO–Polyamide–NHCO–Polyurethane–NHOCO–Polyurea–NHCONH–Polysulfone–SO2–Polythioether–S–Polyphospahte–OPOO–IntroductiontoPolymerScience2020/7/5四川大学化学学院20按聚合物的结构单元类型划分：均聚物（Homopolymer）：只含有一种重复单元的聚合物。共聚物（Copolymer）：含有两种以上重复单元的聚合物。无规共聚物（Randomcopolymer）交替共聚物（Alternativecopolymer）嵌段共聚物（Blockpolymer）接枝共聚物（Graftcopolymer）Classificati