高分子化学复习资料1

高化

《高分子化学与物理基础》 (化学部分复习资料)

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1.由一种结构单元组成的高分子一个大分子往往是由许多相同的、简单的结构单元 通过共价键重复连接而成。 例如：聚苯乙烯n CH2 CH聚合

CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH

缩写成

CH2 CH

n

合成聚合物的起始原料称为单体(Monomer) 在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结 构单元(Structure unit)

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n 表示重复单元数，也称为链节数, 在此等于聚合度 聚合度(Degree of polymerization) 聚合度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

xn

以大分子链中的重复单元数目表示，记作 DP

xn DP nM xn M0 DP M0

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2.由两种结构单元组成的高分子合成尼龙-66则具有另一特征：

H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOHH--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH + (2n-1) H O 2结构单元 结构单元

n

重复结构单元

此时 ，两种结构单元构成一个重复结构单元

xn 2DP 2nM xn M 0 2DP M 0

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平均分子量的表示方法数均分子量(Number-average molecular weight) 按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量 高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数W Mn Ni

N M W N M N (W M )i i i i i i i

i

式中，Wi,Ni,Mi分别为i-聚体的重量、分子数、分子量 i = 1-∞

重均分子量( Weight-average molecular weight)是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量i-聚体的分子量

乘以其重量分数的加和w

W M N M W M M W NM2

i

i

i

i

i

i

i

i

i

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Z均分子量(Z-average molecular weight )

按照Z值统计平均的分子量 Zi WiMi

Z M W M N M M Z W M N M2

3

i

i

i

i

i i

i2

i

i

i

i

i

NM M= NMi i i

q 1q q 1

Mn Mw MZ

i

q 2 q 3

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讨论： Mz > Mw > Mn Mn靠近聚合物中低分子量的部分，即低分 子量部分对Mn影响较大 Mw靠近聚合物中高分子量的部分，即高分 子量部分对Mw影响较大 一般用Mw来表征聚合物比Mn更恰当，因为 聚合物的性能如强度、熔体粘度更多地依 赖于样品中较大的分子

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高分子分子量多分散性的表示方法 单独一种平均分子量不足以表征聚合物的性能，还需要 了解分子量多分散性的程度 以分子量分布指数表示

即重均分子量与数均分子量的比值，Mw/Mn , 分子量分布情况 均一分布 分布较窄 分布较宽 Mw/Mn 1 接近 1 (1.5 ~ 2) 远离 1 (20 ~ 50)

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重点问题与答案

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缩聚反应单体及分类缩聚反应是通过官能团相互作用而形成聚合物的过程 单体常带有各种官能团： -COOH、-OH、-COOR、-COCl、-NH2等

1. 缩聚反应单体体系 官

能度的概念 是指一个单体分子中能够参加反应的官能团的数 目,个别单体，反应条件不同，官能度不同，如OH

进行酰化反应，官能度为 1 与醛缩合，官能度为 3

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1-n官能度体系 一种单体的官能度为 1,另一种单体的官能度大于1 , 即 1-1、1-2、1-3、1-4体系,只能得到低分子化合物， 属缩合反应 2-2官能度体系 每个单体都有两个相同的官能团 可得到线形聚合物，如n HOOC(CH2)4COOH + n HOCH2CH2OHHO CO(CH 2)4COOCH 2CH 2On

H + (2n-1) H2O

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2-3、2-4官能度体系 如：苯酐和甘油反应 苯酐和季戊四醇反应

体形缩聚物

双官能度体系的成环反应2-2或 2 官能度体系是线形缩聚的必要条件，但 不是充分条件

在生成线形缩聚物的同时，常伴随有 成环反应

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线形缩聚反应机理1. 线型缩聚的逐步特性以二元醇和二元酸合成聚酯为例 二元醇和二元酸第一步反应形成二聚体:HOROH + HOOCR`COOH HOROCOR`COOH + H2OHOROH

HOOCR`COOH

HOROCOR`COOROH

2 四聚体

HOOCR`COOROCOR`COOH

三聚体

三聚体