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高分子化學與物理學教程 版權信息
- ISBN：9787030378644
- 條形碼：9787030378644 ; 978-7-03-037864-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
高分子化學與物理學教程 內容簡介
本書包括緒論、逐步聚合反應、自由基聚合與共聚合反應、離子性聚合與定向聚合反應、聚合物化學反應、聚合物分子鏈結構、聚合物凝聚態(tài)結構、聚合物力學性能、聚合物溶液與相對分子量測定與分布、聚合物熱、電和光學性能以及高分子科學前沿進展等12章。各章節(jié)末附習題供學生學習時選擇練習，書末附重要高分子概念或術語解釋以及重要題解和圖解。
高分子化學與物理學教程 目錄
目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 高分子概論 1
1.1.1 高分子化合物的特點 1
1.1.2 大分子結構式與聚合反應式的書面表達 2
1.2 高分子化合物的分類與命名 5
1.2.1 高分子化合物的分類 5
1.2.2 高分子化合物的命名 6
1.3 聚合度、相對分子質量及其分布 8
1.3.1 聚合度 8
1.3.2 相對分子質量 9
1.3.3 相對分子質量分布 12
1.4 聚合反應的分類 13
1.4.1 按單體類型和有無小分子副產物生成分類 13
1.4.2 按照聚合反應機理分類 13
1.5 高分子物理學概論 14
1.5.1 聚合物的結構與性能特點 14
1.5.2 結構與性能相關性原理 16
1.6 高分子科學的范疇與發(fā)展史 16
1.6.1 高分子科學的范疇 17
1.6.2 高分子科學發(fā)展簡史 17
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、高分子科學奠基人：H.Staudinger(1881-1965年) 19
本章要點 20
習題 20
第2章 逐步聚合反應 22
2.1 逐步聚合反應單體 23
2.1.1 線型縮聚反應單體類型 23
2.1.2 單體的聚合反應活性 23
2.2 線型縮聚反應平衡與動力學 24
2.2.1 線型縮聚反應平衡常數(shù) 24
2.2.2 反應程度與聚合度 25
2.2.3 聚合度與平衡常數(shù)的關系 27
2.2.4 縮聚反應副反應 29
2.2.5 線型平衡縮聚反應動力學 30
2.3 線型平衡縮聚反應的相對分子質量控制及其分布 34
2.3.1 控制相對分子質量的方法 35
2.3.2 相對分子質量分布 37
2.3.3 線型平衡縮聚反應影響因素 39
2.3.4 獲得高相對分子質量縮聚物的基本條件 41
2.3.5 逐步聚合反應的特點 42
2.4 體型縮聚反應 43
2.4.1 體型縮聚反應特點 44
2.4.2 凝膠點的計算 44
2.5 不平衡縮聚 47
2.5.1 逐步加成聚合——聚氨酯 47
2.5.2 逐步開環(huán)聚合——環(huán)氧樹脂 48
2.5.3 環(huán)化縮聚——聚酰亞胺與耐高溫聚合物 49
2.6 縮聚反應方法 50
2.6.1 熔融縮聚 50
2.6.2 溶液縮聚 51
2.6.3 界面縮聚 51
2.6.4 固相縮聚 52
2.7 重要縮聚物 53
2.7.1 聚對苯二甲酸乙二醇酯——滌綸 53
2.7.2 聚酰胺——尼龍 54
2.7.3 聚碳酸酯 55
2.7.4 全芳聚酰胺——液晶高分子 55
商分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、高分子科學的開拓者：P.J.Flory（1910-1985年） 56
本章要點 57
習題 57
第3章 自由基聚合反應 59
3.1 連鎖聚合反應單體與熱力學 59
3.1.1 連鎖聚合單體 59
3.1.2 取代基的電負性和共軛性與聚合反應類型 60
3.1.3 連鎖聚合反應熱力學 61
3.2 自由基聚合反應歷程 65
3.2.1 自由基產生方式與活性 65
3.2.2 自由基聚合基元反應 66
3.2.3 白由基聚合反應的特點 67
3.2.4 引發(fā)劑和引發(fā)反應 68
3.3 聚合反應速率與聚合度 72
3.3.1 聚合反應歷程 73
3.3.2 聚合反應初期動力學 73
3.3.3 動力學方程的實驗證據(jù) 75
3.3.4 速率常數(shù) 75
3.3.5 聚合度 76
3.4 鏈轉移反應 79
3.4.1 向單體轉移 79
3.4.2 向引發(fā)劑轉移 80
3.4.3 向溶劑轉移 80
3.4.4 向鏈轉移劑轉移與相對分子質量的調節(jié) 82
3.4.5 向大分子轉移 82
3.4.6 溫度的影響 83
3.5 自動加速過程、阻聚與緩聚 83
3.5.1 自動加速過程的實驗現(xiàn)象 83
3.5.2 自動加速過程產生的原因和結果 83
3.5.3 不同聚合類型的自動加速過程 85
3.5.4 聚合反應速率的類型及控制 86
3.5.5 阻聚和緩聚 86
3.6 相對分子質量控制、分布及其影響因素 88
3.6.1 相對分子質量的控制及影響因素 88
3.6.2 相對分子質量分布 90
3.6.3 自由基聚合物分散度增加的原因 91
3.6.4 速率常數(shù)的測定和計算 91
3.7 自由基聚合實施方法 92
3.7.1 本俸聚合 93
3.7.2 溶液聚合 93
3.7.3 懸浮聚合 93
3.7.4 乳液聚合 94
3.8 重要自由基聚合物 100
3.8.1 聚乙烯 100
3.8.2 聚氯乙烯 100
3.8.3 聚苯乙烯 101
3.8.4 有機玻璃板材 103
3.8.5 聚丙烯腈 103
高分子小常識——通用塑料和工程塑料 104
本章要點 105
習題 105
第4章 自由基共聚合反應 107
4.1 二元共聚物組成微分方程 108
4.1.1 二元共聚物組成方程的推導 109
4.1.2 二元共聚物組成方程的摩爾分數(shù)式 110
4.2 二元共聚物組成曲線 111
4.2.1 恒比共聚（r1=r2=1） 111
4.2.2 交替共聚（r1=r2=0）與接近交替共聚 112
4.2.3 有恒比點共聚(r1
4.2.4 無恒比點共聚(r1>l，r21，r2>1) 116
4.3 共聚物組成控制 116
4.3.1 共聚物組成控制 116
4.3.2 共聚物組成與轉化率的關系 117
4.3.3 共聚物組成控制方法 117
4.4 競聚率的影響因素與測定 118
4.4.1 競聚率的影響因素 118
4.4.2 競聚率的測定 118
4.5 單體活性與白由基活性 118
4.5.1 單體的相對活性 119
4.5.2 白由基的相對活性 119
4.5.3 單體均聚反應的速率常數(shù) 120
4.5.4 Q-e概念和Q-P方程 120
4.6 多元共聚簡介 122
本章要點 122
習題 122
第5章 離子型聚合與配位聚合反應 124
5.1 陰離子聚合 124
5.1.1 陽離子聚合單體和引發(fā)劑 124
5.1.2 陰離子聚合反應機理 125
5.1.3 陰離子聚合反應動力學 128
5.1.4 陰離子聚合反應的影響因素 129
5.1.5 陰離子聚合物的結構規(guī)整性 131
5.1.6 陰離子聚合反應的特點 131
5.1.7 陰離子聚合特例 132
5.2 陽離子聚合 134
5.2.1 陽離子聚合單體和引發(fā)劑 135
5.2.2 陽離子聚合反應機理 135
5.2.3 陽離子聚合的影響因素 137
5.3 配位聚合 139
5.3.1 配位聚合和定向聚合 139
5.3.2 聚合物的立構規(guī)整性 140
5.3.3 配位聚合引發(fā)劑 141
5.3.4 丙烯的配位陰離子聚合機理 142
5.3.5 共軛二烯烴的配位陰離子聚合 144
5.4 各種連鎖聚合反應的特點比較 145
高分子小常識——乙丙橡膠 146
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、配位聚合的開創(chuàng)者：Ziegler和Natta 146
本章要點 147
習題 147
第6章 聚合物化學反應與功能化 149
6.1 聚合物化學反應的特點和影響因素 149
6.1.1 聚合物化學反應的特點 149
6.1.2 聚合物化學反應的影響因素 149
6.2 聚合物側基反應 151
6.2.1 纖維素的化學轉化 151
6.2.2 聚乙烯醇和維尼綸 153
6.2.3 聚丙烯酰胺 153
6.3 聚合物主鏈反應 153
6.3.1 接枝 154
6.3.2 擴鏈 154
6.3.3 交聯(lián) 155
6.4 聚合物的降解、分解與老化 156
6.4.1 聚合物的降解 156
6.4.2 聚合物的分解 161
6.4.3 聚合物的老化和防老 162
6.4.4 聚合物的可燃性與阻燃 163
6.5 功能高分子 165
6.5.1 動能高分子的內涵與分類 165
6.5.2 特殊化學功能高分子 166
6.5.3 特殊物理功能高分子 172
6.5.4 特殊生物功能高分子 174
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、多肽固相合成法的先驅：R.B.Merrifield 180
本章要點 181
習題 181
第7章 聚合物分子鏈結構 182
7.1 分子鏈近程結構 182
7.1.1 結構單元的化學組成與連接方式 182
7.1.2 結構異構與立體異構 183
7.1.3 共聚物序列結構 185
7.2 分子鏈遠程結構 187
7.2.1 相對分子質量 187
7.2.2 分子鏈的交聯(lián) 187
7.2.3 分子鏈的末端基 188
7.3 構象與構象統(tǒng)計 189
7.3.1 σ鍵的內旋轉運動 189
7.3.2 構象統(tǒng)計 190
7.4 分子鏈的柔性 192
7.4.1 分子鏈柔性的影響因素 192
7.4.2 分子鏈的結構參數(shù) 195
7.4.3 分子鏈結構參數(shù)的計算 196
7.4.4 分子鏈柔性的表征 201
7.4.5 外力作用下的分子鏈柔性 203
7.4.6 分子鏈結構參數(shù)的測定與計算 204
本章要點 205
習題 205
第8章 高分子溶液、相對分子質量及其分布 207
8.1 分子間力、內聚能與溶度參數(shù) 207
8.1.1 分子間力與內聚能 207
8.1.2 內聚能密度與溶度參數(shù) 209
8.1.3 聚合物溶度參數(shù)的理論計算與測定 209
8.2 聚合物的溶解過程 210
8.2.1 非晶態(tài)聚合物的溶解 210
8.2.2 晶態(tài)聚合物的溶解 211
8.3 高分子溶液熱力學 212
8.3.1 理想溶液與聚合物溶液 212
8.3.2 Flory-Huggins浴液理論 213
8.3.3 Flory-Krigbaum稀溶液理論 219
8.3.4 聚合物溶解的熱力學條件 220
8.4 溶劑選擇與臨界溶解條件 223
8.4.1 溶劑分類及其溶度參數(shù) 223
8.4.2 溶劑選擇原則 224
8.4.3 溶劑化作用規(guī)則 227
8.4.4 臨界溶解條件 228
8.5 聚合物濃溶液 230
8.5.1 類型和特征 230
8.5.2 增塑與共混 230
8.5.3 紡絲液、涂料和膠黏劑 232
8.5.4 凝膠、溶膠和聚電解質溶液 233
8.6 數(shù)均和重均相對分子質量測定 23
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 高分子概論 1
1.1.1 高分子化合物的特點 1
1.1.2 大分子結構式與聚合反應式的書面表達 2
1.2 高分子化合物的分類與命名 5
1.2.1 高分子化合物的分類 5
1.2.2 高分子化合物的命名 6
1.3 聚合度、相對分子質量及其分布 8
1.3.1 聚合度 8
1.3.2 相對分子質量 9
1.3.3 相對分子質量分布 12
1.4 聚合反應的分類 13
1.4.1 按單體類型和有無小分子副產物生成分類 13
1.4.2 按照聚合反應機理分類 13
1.5 高分子物理學概論 14
1.5.1 聚合物的結構與性能特點 14
1.5.2 結構與性能相關性原理 16
1.6 高分子科學的范疇與發(fā)展史 16
1.6.1 高分子科學的范疇 17
1.6.2 高分子科學發(fā)展簡史 17
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、高分子科學奠基人：H.Staudinger(1881-1965年) 19
本章要點 20
習題 20
第2章 逐步聚合反應 22
2.1 逐步聚合反應單體 23
2.1.1 線型縮聚反應單體類型 23
2.1.2 單體的聚合反應活性 23
2.2 線型縮聚反應平衡與動力學 24
2.2.1 線型縮聚反應平衡常數(shù) 24
2.2.2 反應程度與聚合度 25
2.2.3 聚合度與平衡常數(shù)的關系 27
2.2.4 縮聚反應副反應 29
2.2.5 線型平衡縮聚反應動力學 30
2.3 線型平衡縮聚反應的相對分子質量控制及其分布 34
2.3.1 控制相對分子質量的方法 35
2.3.2 相對分子質量分布 37
2.3.3 線型平衡縮聚反應影響因素 39
2.3.4 獲得高相對分子質量縮聚物的基本條件 41
2.3.5 逐步聚合反應的特點 42
2.4 體型縮聚反應 43
2.4.1 體型縮聚反應特點 44
2.4.2 凝膠點的計算 44
2.5 不平衡縮聚 47
2.5.1 逐步加成聚合——聚氨酯 47
2.5.2 逐步開環(huán)聚合——環(huán)氧樹脂 48
2.5.3 環(huán)化縮聚——聚酰亞胺與耐高溫聚合物 49
2.6 縮聚反應方法 50
2.6.1 熔融縮聚 50
2.6.2 溶液縮聚 51
2.6.3 界面縮聚 51
2.6.4 固相縮聚 52
2.7 重要縮聚物 53
2.7.1 聚對苯二甲酸乙二醇酯——滌綸 53
2.7.2 聚酰胺——尼龍 54
2.7.3 聚碳酸酯 55
2.7.4 全芳聚酰胺——液晶高分子 55
商分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、高分子科學的開拓者：P.J.Flory（1910-1985年） 56
本章要點 57
習題 57
第3章 自由基聚合反應 59
3.1 連鎖聚合反應單體與熱力學 59
3.1.1 連鎖聚合單體 59
3.1.2 取代基的電負性和共軛性與聚合反應類型 60
3.1.3 連鎖聚合反應熱力學 61
3.2 自由基聚合反應歷程 65
3.2.1 自由基產生方式與活性 65
3.2.2 自由基聚合基元反應 66
3.2.3 白由基聚合反應的特點 67
3.2.4 引發(fā)劑和引發(fā)反應 68
3.3 聚合反應速率與聚合度 72
3.3.1 聚合反應歷程 73
3.3.2 聚合反應初期動力學 73
3.3.3 動力學方程的實驗證據(jù) 75
3.3.4 速率常數(shù) 75
3.3.5 聚合度 76
3.4 鏈轉移反應 79
3.4.1 向單體轉移 79
3.4.2 向引發(fā)劑轉移 80
3.4.3 向溶劑轉移 80
3.4.4 向鏈轉移劑轉移與相對分子質量的調節(jié) 82
3.4.5 向大分子轉移 82
3.4.6 溫度的影響 83
3.5 自動加速過程、阻聚與緩聚 83
3.5.1 自動加速過程的實驗現(xiàn)象 83
3.5.2 自動加速過程產生的原因和結果 83
3.5.3 不同聚合類型的自動加速過程 85
3.5.4 聚合反應速率的類型及控制 86
3.5.5 阻聚和緩聚 86
3.6 相對分子質量控制、分布及其影響因素 88
3.6.1 相對分子質量的控制及影響因素 88
3.6.2 相對分子質量分布 90
3.6.3 自由基聚合物分散度增加的原因 91
3.6.4 速率常數(shù)的測定和計算 91
3.7 自由基聚合實施方法 92
3.7.1 本俸聚合 93
3.7.2 溶液聚合 93
3.7.3 懸浮聚合 93
3.7.4 乳液聚合 94
3.8 重要自由基聚合物 100
3.8.1 聚乙烯 100
3.8.2 聚氯乙烯 100
3.8.3 聚苯乙烯 101
3.8.4 有機玻璃板材 103
3.8.5 聚丙烯腈 103
高分子小常識——通用塑料和工程塑料 104
本章要點 105
習題 105
第4章 自由基共聚合反應 107
4.1 二元共聚物組成微分方程 108
4.1.1 二元共聚物組成方程的推導 109
4.1.2 二元共聚物組成方程的摩爾分數(shù)式 110
4.2 二元共聚物組成曲線 111
4.2.1 恒比共聚（r1=r2=1） 111
4.2.2 交替共聚（r1=r2=0）與接近交替共聚 112
4.2.3 有恒比點共聚(r1
4.2.4 無恒比點共聚(r1>l，r21，r2>1) 116
4.3 共聚物組成控制 116
4.3.1 共聚物組成控制 116
4.3.2 共聚物組成與轉化率的關系 117
4.3.3 共聚物組成控制方法 117
4.4 競聚率的影響因素與測定 118
4.4.1 競聚率的影響因素 118
4.4.2 競聚率的測定 118
4.5 單體活性與白由基活性 118
4.5.1 單體的相對活性 119
4.5.2 白由基的相對活性 119
4.5.3 單體均聚反應的速率常數(shù) 120
4.5.4 Q-e概念和Q-P方程 120
4.6 多元共聚簡介 122
本章要點 122
習題 122
第5章 離子型聚合與配位聚合反應 124
5.1 陰離子聚合 124
5.1.1 陽離子聚合單體和引發(fā)劑 124
5.1.2 陰離子聚合反應機理 125
5.1.3 陰離子聚合反應動力學 128
5.1.4 陰離子聚合反應的影響因素 129
5.1.5 陰離子聚合物的結構規(guī)整性 131
5.1.6 陰離子聚合反應的特點 131
5.1.7 陰離子聚合特例 132
5.2 陽離子聚合 134
5.2.1 陽離子聚合單體和引發(fā)劑 135
5.2.2 陽離子聚合反應機理 135
5.2.3 陽離子聚合的影響因素 137
5.3 配位聚合 139
5.3.1 配位聚合和定向聚合 139
5.3.2 聚合物的立構規(guī)整性 140
5.3.3 配位聚合引發(fā)劑 141
5.3.4 丙烯的配位陰離子聚合機理 142
5.3.5 共軛二烯烴的配位陰離子聚合 144
5.4 各種連鎖聚合反應的特點比較 145
高分子小常識——乙丙橡膠 146
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、配位聚合的開創(chuàng)者：Ziegler和Natta 146
本章要點 147
習題 147
第6章 聚合物化學反應與功能化 149
6.1 聚合物化學反應的特點和影響因素 149
6.1.1 聚合物化學反應的特點 149
6.1.2 聚合物化學反應的影響因素 149
6.2 聚合物側基反應 151
6.2.1 纖維素的化學轉化 151
6.2.2 聚乙烯醇和維尼綸 153
6.2.3 聚丙烯酰胺 153
6.3 聚合物主鏈反應 153
6.3.1 接枝 154
6.3.2 擴鏈 154
6.3.3 交聯(lián) 155
6.4 聚合物的降解、分解與老化 156
6.4.1 聚合物的降解 156
6.4.2 聚合物的分解 161
6.4.3 聚合物的老化和防老 162
6.4.4 聚合物的可燃性與阻燃 163
6.5 功能高分子 165
6.5.1 動能高分子的內涵與分類 165
6.5.2 特殊化學功能高分子 166
6.5.3 特殊物理功能高分子 172
6.5.4 特殊生物功能高分子 174
高分子科學人物傳記——諾貝爾化學獎獲得者、多肽固相合成法的先驅：R.B.Merrifield 180
本章要點 181
習題 181
第7章 聚合物分子鏈結構 182
7.1 分子鏈近程結構 182
7.1.1 結構單元的化學組成與連接方式 182
7.1.2 結構異構與立體異構 183
7.1.3 共聚物序列結構 185
7.2 分子鏈遠程結構 187
7.2.1 相對分子質量 187
7.2.2 分子鏈的交聯(lián) 187
7.2.3 分子鏈的末端基 188
7.3 構象與構象統(tǒng)計 189
7.3.1 σ鍵的內旋轉運動 189
7.3.2 構象統(tǒng)計 190
7.4 分子鏈的柔性 192
7.4.1 分子鏈柔性的影響因素 192
7.4.2 分子鏈的結構參數(shù) 195
7.4.3 分子鏈結構參數(shù)的計算 196
7.4.4 分子鏈柔性的表征 201
7.4.5 外力作用下的分子鏈柔性 203
7.4.6 分子鏈結構參數(shù)的測定與計算 204
本章要點 205
習題 205
第8章 高分子溶液、相對分子質量及其分布 207
8.1 分子間力、內聚能與溶度參數(shù) 207
8.1.1 分子間力與內聚能 207
8.1.2 內聚能密度與溶度參數(shù) 209
8.1.3 聚合物溶度參數(shù)的理論計算與測定 209
8.2 聚合物的溶解過程 210
8.2.1 非晶態(tài)聚合物的溶解 210
8.2.2 晶態(tài)聚合物的溶解 211
8.3 高分子溶液熱力學 212
8.3.1 理想溶液與聚合物溶液 212
8.3.2 Flory-Huggins浴液理論 213
8.3.3 Flory-Krigbaum稀溶液理論 219
8.3.4 聚合物溶解的熱力學條件 220
8.4 溶劑選擇與臨界溶解條件 223
8.4.1 溶劑分類及其溶度參數(shù) 223
8.4.2 溶劑選擇原則 224
8.4.3 溶劑化作用規(guī)則 227
8.4.4 臨界溶解條件 228
8.5 聚合物濃溶液 230
8.5.1 類型和特征 230
8.5.2 增塑與共混 230
8.5.3 紡絲液、涂料和膠黏劑 232
8.5.4 凝膠、溶膠和聚電解質溶液 233
8.6 數(shù)均和重均相對分子質量測定 23
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高分子化學與物理學教程 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 高分子概論 高分子科學是以合成及天然高分子化合物為研究對象的應用基礎性自然學科。所謂高分子化合物，系指那些由眾多原子或原子團主要以共價鍵結合而成、相對分子質量在1萬以上的化合物。“主要以共價鍵”系指構成多數(shù)高分子化合物分子主鏈的原子之間幾乎都是通過共價鍵相互連接，僅有極少數(shù)高分子化合物的分子主鏈含配位鍵，側基也可能含離子鍵或配位鍵。“相對分子質量1萬以上”僅為大概數(shù)值，不同種類高分子化合物的相對分子質量下限各不相同。例如，一般縮合聚合物的相對分子質量通常在1萬左右或稍低，而一般加成聚合物的相對分子質量通常超過1萬，甚至高達百萬以上。 1.1.1 高分子化合物的特點 1)相對分子質量大而有多分散性 通常將相對分子質量在10～100范圍的化合物歸類于小分子化合物，相對分子質量在數(shù)百至上千范圍的化合物歸類于中分子化合物。相對分子質量超過1萬的高分子化合物的分子尺寸無疑要大得多，其分子形態(tài)也更為復雜多樣。與一般低分子有機和無機化合物分子都具有確定而相同的相對分子質量不同，一般高分子化合物實際上都是由相對分子質量大小不等的同系物組成的混合物，其相對分子質量僅具有統(tǒng)計平均意義。即使相同平均楣對分子質量的同一種聚合物，也可能因其不同的多分散性而具有不盡相同的性能。 2)化學組成簡單，分子形態(tài)多樣 雖然構成天然與合成高分子化合物大分子的原子數(shù)目眾多，但是其涉及的元素種類卻相當有限，通常以C、H、O、N 4種非金屬元素*為常見，Cl、S、P、Si、F等元素也存在于一些合成高分子化合物中。不僅如此，合成高分子化合物大分子通常都是由某些符合特定條件的低分子有機或無機化合物通過聚合反應并按照一定規(guī)律彼此連接而成。 多數(shù)合成聚合物的大分子均呈長鏈線型，常稱為分子鏈或大分子鏈。將分子主鏈上帶有數(shù)目和長度不等側鏈的聚合物稱為支鏈聚合物。高分子物理學將這種長鏈大分子的形態(tài)描述為“無規(guī)線團狀”。假設能將聚烯烴的大分子主鏈拉伸到“剛硬直線狀”，計算結果顯示，分子鏈的長徑比為103～10.5。線型和支鏈大分子鏈的局部形態(tài)如圖1-1所示。具有三維網狀結構的體型聚合物，其相對分子質量已失去意義，其制品事實上就是一個碩大的分子。 3)結構層次多于小分子物質 一般小分子物質的結構包括微觀分子結構和宏觀凝聚態(tài)結構兩個層次。 圖1-1 線型(a)和支鏈大分子(b)的形態(tài)示意圖 而高分子化合物除大分子鏈結構和凝聚態(tài)結構兩個層次外，還包含組成大分子鏈的結構單元或重復單元這個特殊結構層次，而每個結構單元或由其構成的鏈段等效于1個小分子。 4)物性迥異于低分子同系物，具有高彈、黏彈和松弛特性 與一般低分子物質的凝聚態(tài)包括氣、液、固和等離子4種相態(tài)有所不同，高分子化合物不存在氣態(tài)，通常以非晶態(tài)、品態(tài)、液晶態(tài)、取向態(tài)和多組分等凝聚態(tài)形式存在。除此以外，一般聚合物都具有相對于低分子同系物高得多的軟化點或熔點，其溶液和熔體具有特高黏度等特殊物理性能。同時具有一般無機金屬與非金屬材料所不具有的高彈性、黏彈性和應力松弛等特性。 所謂高彈性系指橡膠態(tài)聚合物所特有、彈性模量很小、可逆伸長率巨大的特殊力學性能。另一方面，一般合成聚合物無論其屬于晶態(tài)還是非晶態(tài)、其處于黏流態(tài)或玻璃態(tài)時均可表現(xiàn)黏彈特性——系指材料在應力作用過程中，同時表現(xiàn)出分別以永久形變和暫時形變?yōu)樘卣鞯酿ば院蛷椥浴＿@是一般無機金屬和非金屬材料以及低分子有機化合物所不具備的特殊物理力學性能。 所謂松弛特性系指聚合物在外界條件改變或受外力作用下，分子運動從一種平衡狀態(tài)過渡到另一平衡狀戀，總是需要相對于低分子物質長得多的時間才能完成。聚合物所特有的、對時間和溫度具有強烈依賴的特性即為松弛特性。 5)結構和性能與環(huán)境強烈相關 一般而言，聚合物材料的結構和性能首先決定于以結構單元、大分子鏈和凝聚態(tài)3個結構層次的內因，同時還受環(huán)境因素（如溫度、壓力和外力作用等外因）的影響。相比之下，一般低分子物質的凝聚態(tài)轉變過程幾乎是瞬間完成的，其結構和性能受環(huán)境因素的影響相對小得多。 1.1.2 大分子結構式與聚合反應式的書面表達 正確書寫各類聚合物的結構式和聚合反應式，無疑是學好本學科直至將來成為高分子科學專業(yè)工作者必須首先具備的基本技能。高分子科學是在有機化學基礎上建立和發(fā)展起來的，聚合物大分子結構式的書寫規(guī)范與有機化合物分子結構式完全相同。不過由于聚合物的相對分子質量很大，不可能也無必要將整個大分子結構式寫出。所幸?guī)缀跛泻铣筛叻肿佣际怯梢粌煞N結構并不復雜的“基本單元”重復連接而成，猶如用珍珠串制項鏈或用磚塊構建房屋那樣。于是只需嚴格按照規(guī)范寫出這種基本單元的結構式并標注其在大分子鏈中的數(shù)目，即可表示整個大分子了。 將大分子鏈上化學組成和結構均可重復的*小單位稱為重復結構單元，簡稱重復單元。1個單體分子通過聚合反應而進入重復單元的部分稱為結構單元。顯而易見，由1種單體聚合而生成的聚合物的重復單元也就是結構單元。2種或3種單體聚合生成的聚合物的重復單元則分別由2個或3個不同的結構單元構成。與單體的化學組成完全相同，只是化學結構有所不同的結構單元也稱為“單體單元”。例如，丙烯腈的加成聚合反應 聚丙烯腈的重復單元即結構單元。再如癸二酸與己二胺進行的縮合聚合反應 生成的聚癸二酰己二胺（尼龍-610）重復單元由兩種不同結構單元組成，與前述加成聚合物不同，像尼龍-610這類縮聚物的結構單元的化學組成和結構與單體不完全相同，在辨認和書寫時必須特別注意。綜上所述，歸納正確書寫聚合物大分子結構式和聚合反應式的基本規(guī)范及注意事項如下。 1)必須遵守相應的元素價態(tài)和有機化學反應規(guī)則 在書寫聚合物分子結構式和聚合反應式時，必須嚴格遵守元素價態(tài)原則，即無論任何情況下，合成聚合物中*常見的C、O和H 3種原子的價態(tài)只能分別為4、2、1價，N原子多數(shù)情況為3價。 將大分子的重復單元寫在方括號內，用小寫英文字母姐或r寫于括弧右下角，用以表示大分子鏈所含重復單元數(shù)目。*后寫m大分子的末端基，或加“～”或“一”表示端基不確定。重復單元的辨認和書寫必須遵守相應的有機化學反應規(guī)則，例如，用單體對苯二甲酸和乙二醇合成聚對苯二甲酸乙二（醇）酯（滌綸）的聚合反應式 式中，以豎直虛線劃分結構單元已遵循酯化反應系醇羥基參與的機理。 2)正確選擇單體并寫出結構式 一般而言，要求書寫聚合反應式給出的條件可能是聚合物名稱、重復單元或者所需用的單體。毋庸置疑，具有扎實的有機化學基礎知識并熟悉重要聚合物的化學組成和結構，對于正確書寫聚合反應式至關重要。合成線型縮聚物和加聚物的單體分別是某些特定的雙官能團有機化合物或取代烯烴。當需要自己選擇單體以合成所要求的聚合物時，必須優(yōu)先選擇實驗室和工業(yè)上易于獲得的常用單體，而不得僅僅依據(jù)聚合物分子結構式“憑空想象”出事實上并不存在或者難于獲得的所謂“單體”。 例如，要求合成聚乙烯醇時，初學者或僅憑聯(lián)想選擇事實上并不存在的“乙烯醇”作單體。另一方面，有些聚合物的化學結構與原料單體的結構存在顯著差異，如聚氨酯、環(huán)氧樹脂和維尼綸等。而一些聚合物的習慣名稱與其單體名稱在字面上毫無聯(lián)系。例如，合成有機玻璃的單體是甲基丙烯酸甲酯，合成維尼綸的單體是乙酸乙烯酯。在書寫這類聚合反應式時需要特別注意。為此要求初學者逐步熟悉常見重要聚合物的習慣命名，同時還必須學會從聚合物結構式辨認其與單體之間的聯(lián)系。 3)縮聚物的結構式須在方括號外側標注末端基團 在書寫縮聚物大分子結構式時，通常須在重復單元兩端的方括弧外側分別寫出大分子的末端基團。由于多數(shù)加聚物分子鏈的末端基難于準確判定，通常無法寫出，也可用英文字母A、B代替。下面是環(huán)氧樹脂的聚合反應式，留意方括號外側2個復雜而不同的末端基團。 4)縮聚反應還需寫m副產物小分子并配平反應式 對于加聚反應，只需將單體物質的量姐與大分子重復單元的下角標"對應即可。對于縮聚反應，單體物質的量”還必須與生成的小分子副產物物質的量粗相對應，依據(jù)其所屬有機反應歷程寫出該反應生成的小分子副產物。 一般而言，由1種單體進行的所謂“均縮聚反應”生成的小分子副產物的量記 為（n-l）；由2種單體進行的所謂“混縮聚反應”生成的小分子副產物的量則記為（2n-l）。某些具有特殊末端基的聚合物，如環(huán)氧樹脂和聚氨酯等聚合反應所生成的小分子副產物的種類和量，需要根據(jù)單體和催化劑的類型及其配比而定。 5)體型聚合物只需寫出其局部結構 具有三維交聯(lián)網狀結構的體型聚合物由于失去相對分子質量的意義，通常只需寫出能夠代表其整體結構的局部結構，再用“～”標注大分子結構單元之間的連接部位即可，不必寫出劃分重復單元的方括弧、腳標和末端基等。 1.2高分子化合物的分類與命名 高分子化合物種類繁多，需要建立科學而嚴謹?shù)姆诸惡兔?guī)范。然而，基于歷史原因，長期以來不同領域或不同職業(yè)的人們在不同場合常常習慣于使用不同的分類和命名方法。因此，作為高分子科學工作者首先需要了解現(xiàn)有各種分類命名原則，掌握并逐步推廣使用其中更為科學規(guī)范的分類和命名規(guī)則。 1.2.1 高分子化合物的分類 1)按照來源分類 按照來源可將高分子化合物分為天然高分子和合成高分子兩大類。前者含天然無機高分子和天然有機高分子，如云母、石棉、石墨等均屬于常見的天然無機高分子。天然有機高分子則是自然界一切生命賴以存在、活動和繁衍的物質基礎，如蛋自質、淀粉、纖維素、核酸(RNA)、脫氧核糖核酸(DNA)等。不過本書的主要研究對象卻是各種類型的合成高分子。 2)按照材料用途分類 合成高分子村料按照其用途可分為塑料、橡膠、纖維、涂料、膠黏劑和功能高分子6大類，其中前3類即所謂“三大合成材料”，而功能高分子則是高分子科學與生物醫(yī)學、電子信息等學科交匯滲透、*具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d領域。 3)按照主鏈元素組成分類 按照構成大分子主鏈的化學元素組成，可分為碳鏈、雜鏈和元素有機3大類高分子。①碳鏈高分子的分子主鏈完全由碳原子組成。烯烴、共軛二烯烴等單體通過加成聚合反應即可得到碳鏈高分子。②雜鏈高分子的分子主鏈除碳原子外，還含有O、N、S等雜原子。多數(shù)縮聚物如聚酯、聚酰胺、聚氨酯和聚醚等均屬于雜鏈高分子。③元素有機高分子的主鏈不含碳原子而由Si、B、Al、O、N、S或P等原子組成，不過其側基卻是由C、H、O等原子組成的有機基團，如甲基、乙基或苯基等。例如，硅橡膠即是*重要的元素有機高分子之一，其分子主鏈由Si和O原子交替排列構成。 4)按照聚合反應類型分類 按照Carothers分類法，將聚合反應分為縮合聚合反應（簡稱縮聚反應）和加成聚合反應（簡稱加聚反應）兩大類，由此而將其生成物分別歸類于縮聚物和加聚物。當然還可以將縮聚物中的某些特殊類型再細分為加成縮聚物（如酚醛樹脂）、開環(huán)聚合物（如環(huán)氧樹脂>、聚加成聚合物（如聚氨酯）等。加聚物也可再細分為自由基聚合物、離子型聚合物和配位聚合物等。 5)按照化學結構分類 參照與之相對應的有機化合物結構，可以將合成高分子化合物分為聚酯、聚酰胺、聚氨酯和聚烯烴等類型。該分類方法*常用，也*重要，必須重點掌握。 6)按照聚合物的熱行為分類 按照聚合物受熱時的不同行為，可分為熱塑性聚合物和熱固性聚合物兩大類。前者受熱軟化并可流動，多為線型高分子。后者受熱轉化為不溶、不熔、強度更高的交聯(lián)體型聚合物。
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