高分子化学教案(第一章)

第一章 绪 论

【课时安排】

前言 1学时 1.1 基本概念 1学时 1.2 聚合反应与聚合物的化学反应 1学时 1.3 聚合物的分类 1学时 1.4 聚合物的命名 1学时 1.5 相对分子质量及其分布 1学时 总计 8学时 【掌握内容】

1. 高分子基本概念：单体、高分子、聚合物、低聚物、结构单元、重复单元、单体单元、链节、主链、侧链、端基、侧基、聚合度、相对分子质量等。 2. 聚合反应；加成聚合与缩合聚合；连锁聚合与逐步聚合。 3. 从不同角度对聚合物进行分类。

4. 常用聚合物的命名、来源、结构特征。 5. 聚合物相对分子质量及其分布。 【熟悉内容】 1. 系统命名法。

2. 典型聚合物的名称、符号及重复单元。 【了解内容】

1. 高分子化学发展历史。

2. 聚合物相对分子质量及其分布对聚合物性能的影响。 【教学难点】

1. 结构单元、重复单元、单体单元、链节的辨析。

2. 加成聚合与缩合聚合的区别与联系；连锁聚合与逐步聚合的区别与联系。 【教学目标】

1. 掌握高分子化学相关基本概念。 2. 能对几对重要概念进行辨析。

3. 能按规范写出正确的聚合物名称、分子式、聚合反应式。 4. 树立对高分子化学学科正确的认识观。

前 言

【教学内容】

第一节 材料科学与工程 一 材料的定义与类别 二 材料发展史 三材料科学与工程 第二节 高分子科学 一 定义及体系 二 优点 三 发展史

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四 我国高分子科学发展现状 五 高分子化学课程要求 【授课时间】1学时

【教学重点】高分子科学定义及体系 【教学难点】

【教学目标】了解材料科学与工程、高分子科学体系范畴，了解高分子化学发展简史 【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体幻灯图片 【教学过程】

第一节 材料科学与工程

一 材料的定义与类别

1 定义：具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。 2 分类

按作用：结构材料、功能材料

按化学组成：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料 按状态：气态、液态、固态

按使用领域：建筑材料、医用材料、电子材料、耐火材料…… 二 材料发展史

天然材料→烧结冶炼材料→合成材料→可设计材料→智能材料 三 材料科学与工程

材料科学与工程的四要素：性质、结构与成分、合成与加工、使用性能，它们之间存在着密切关系。

第二节 高分子科学

一 定义及体系

研究高分子化合物合成、改性，高分子及其聚集态的结构、性能，聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。包括高分子化学、高分子物理、高分子工程几个领域。 二 优点

1 原料丰富，经济效益高，不受天然气侯 2 品种多，功能全，能适应各种需要 三 发展史

萌芽期 初创期 繁荣期 发展期

十九世纪中叶 → 1909 → 1932 → 1970 → 21世纪 四 我国高分子科学发展现状 五 高分子化学课程要求

【作业】阅读课后高分子化学发展简史

1.1 基本概念

【教学内容】 一 高分子 二 高分子化学 三 单体

四 有关组成结构的概念 五 大分子结构式

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六 聚合反应方程式： 【授课时间】1学时

【教学重点】高分子、结构单元、重复单元、单体单元、链节等概念，聚合反应式的书写 【教学难点】结构单元、重复单元、单体单元的辨析 【教学目标】

1 掌握高分子、结构单元、重复单元、单体单元、链节、聚合度等概念的区别与联系 2 能正确写出具体聚合物的结构式与反应式

【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体幻灯图片及实例 【教学过程】 一 高分子

1 名称：macromolecule compound；macromolecule；polymer；high polymer 2 概念的形成 3 定义

(1) 相对分子质量很大 (2) 共价键连接

(3) 相同的化学结构重复多次而成 4 基本特点

(1) 相对分子质量很大

(2) 化学组成比较简单,分子结构有规律性

(3) 分子形态多样:长链线型,三维网状,星型,梯形,环形…. (4) 相对分子质量具有多分散性

(5) 物理性质不同于低分子:高软化点,高强度,高弹性,熔体高黏度 二 高分子化学

高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的一门科学 三 单体

能够通过聚合形成聚合物中结构单元的小分子化合物 四 有关组成结构的概念

1重复单元(repeating unit):高分子链中可重复的最小单位（高物：链节） 2结构单元(structural unit):由一种单体分子通过聚合进入重复单元的部分 3单体单元(monomer unit):与单体组成相同,只是电子结构不同的重复单元 4聚合度(degree of polymerization): 重复单元n 定义1：重复单元数 定义2：结构单元数

五 大分子结构式： [重复单元化学式]n 六 聚合反应方程式：n单体 条件 [重复单元化学式]n +（x小分子）

书写规范：注意遵守有机化学反应规则、端基、侧基

1.2 聚合反应与聚合物的化学反应

【教学内容】 一 聚合反应

1 按单体和聚合物反应前后组成与结构的变化分类 2 按聚合机理与动力学分类 3 其它类型聚合反应

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二 聚合物的化学反应 【授课时间】1学时

【教学重点】加成聚合与缩合聚合的区别与联系；连锁聚合与逐步聚合的区别与联系 【教学难点】对加成聚合与缩合聚合、连锁聚合与逐步聚合的辨析 【教学目标】

1 掌握加成聚合与缩合聚合、连锁聚合与逐步聚合的区别与联系 2 能从不同分类角度对一具体反应进行分类 【教学手段】课堂讲授，辅以具体例 【教学过程】 一 聚合反应

1 按单体和聚合物反应前后组成与结构的变化分类（列表对比） 加聚反应 addition polymerization 缩聚反应 condensation polymerization 由多官能团单体通过缩合而消去小分子形成聚合物的反应 逐步聚合 step polymerization 定义 单体通过相互加成形成聚合物（加聚物）的反应 英文 机理 活性中心 基元反应 动力学 单体转化率-时间 2 按聚合机理与动力学分类（列表对比） 连锁聚合（链式聚合） chain polymerization 多种（R.,R+,R-） 无 与单体作用（单体之间不反应） 通过单体官能团间反应 引发,增长,终止,转移 无 相对分子质量-时间 任一瞬间组成 单体,高分子,微量引发剂(中间产物不稳定) 相对分子质量递增的一系列中间产物) 3 其它类型聚合反应 二 聚合物的化学反应

CH3OH CH2CHCH2CH+ CH3CO2CH3OCCH3OH ORCHO

CH2CHCH2CHR=H，维尼纶 OOR1.3 聚合物的分类

1.4 聚合物的命名

1.5 相对分子质量及其分布

【教学内容】

1.3 聚合物的分类

4

1.4 聚合物的命名

1.5 相对分子质量及其分布 【授课时间】1学时

【教学重点】聚合物的命名、相对分子质量及其分布 【教学难点】 【教学目标】

1 掌握聚合物的命名规则；掌握相对分子质量及其分布的定义 2 能正确对具体大分子进行正确分类、命名。 【教学手段】课堂讲授，辅以具体例 【教学过程】

1.3 聚合物的分类

一 按来源：天然高分子、合成高分子

二 按用途：塑 料、橡胶、化纤、涂料、粘合剂、功能高分子

三 按主链结构：碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子 四 按反应：加聚物与缩聚物；均聚物与共聚物

五 按分子链形状：线型、支化型、星型、梳型、梯型、交联型 1.4 聚合物的命名 一 按来源或结构命名 均聚物：“聚”+ 单体名称 （加聚）共聚物：“聚”+单体1名称 + 单体2名称。。。 缩聚物：“聚”+ 重复单元名称

二 按结构特征：聚醚、聚酯、聚酰胺。。。 三 商品名称： 1 合称纤维：“。。。+纶”晴纶、维尼纶、涤纶、丙纶、锦纶、氯纶 2合成橡胶：“。。。+橡胶”丁苯橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶 3合成树脂：“。。。+树脂” 酚醛树脂、醇酸树脂 四 英文缩写名：(表1-1,1-2) 五 系统命名法

1.5 相对分子质量及其分布 一 聚合物的多分散性 二 数均分子量Mn

定义为聚合物中分子量为Mi的分子的数量分数Ni与其分子量Mi乘积的总和 三 重均分子量Mw

定义为聚合物中分子量为Mi的分子所占的重量分数Wi与其分子量Mi的乘积的总和。 四 分子量分布（molecular weight distribution, MWD) d = Mw / Mn

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