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知識(shí)要點(diǎn)邏輯主線重點(diǎn)概念簡(jiǎn)單有機(jī)化合物的種類及相關(guān)的物理性質(zhì)簡(jiǎn)單有機(jī)化合物的基本化學(xué)反應(yīng)(鹵代,氧化,加成,脫水,酯化等)有機(jī)胺的堿性比較高分子化合物的基本性能、種類和聚合反應(yīng)聚合物三個(gè)力學(xué)狀態(tài)和兩個(gè)轉(zhuǎn)變溫度簡(jiǎn)單有機(jī)化合物高分子有機(jī)化合物6.1有機(jī)化合物的物理性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)6.1.1烷烴、烯烴、炔烴1、代表物的組成和結(jié)構(gòu)
烷烴-分子組成通式CnH2n+2
烷烴是非極性共價(jià)化合物,分子間作用力主要為色散力。當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量相同或者接近時(shí),其沸點(diǎn)、熔點(diǎn)和密度通常比它們的含鹵、含氧或者含氮衍生物要低。當(dāng)含碳原子數(shù)不同時(shí),相對(duì)分子質(zhì)量越大,其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)以及密度就越高。不溶于水等極性溶劑,易溶于醚類等非極性有機(jī)溶劑。
烯烴(CnH2n)、炔烴(CnH2n-2)
有微弱的極性,難溶于水而易溶于非極性的有機(jī)溶劑2、物理性質(zhì)3、化學(xué)性質(zhì)烷烴
氧化反應(yīng)取代反應(yīng)
烷烴常發(fā)生的取代反應(yīng)是鹵原子取代氫原子生成鹵代烷的反應(yīng),這類反應(yīng)也稱為鹵代反應(yīng)。在強(qiáng)光照射下,鹵代反應(yīng)有時(shí)候很劇烈,甚至發(fā)生爆炸,放出大量熱。高溫烷烴分子中只含有C-C、C-H兩種化學(xué)鍵,鍵能都很高。所以烷烴類化合物通常都十分穩(wěn)定,在常溫下,與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑不發(fā)生反應(yīng)。但在一定條件下,也能發(fā)生一些反應(yīng)。其中主要是氧化和取代反應(yīng)。例如:強(qiáng)光但鹵代反應(yīng)通常難以停止在某一個(gè)階段。例如:因此,烷烴的鹵化,通常不能得到單一的產(chǎn)物。但若控制反應(yīng)條件,則可使某一種產(chǎn)物成為主產(chǎn)物。烯烴和炔烴
烯烴與炔烴皆為不飽和烴,它們的化學(xué)性質(zhì)較烷烴活潑,能發(fā)生加成、氧化、聚合等反應(yīng),其中加成反應(yīng)是不飽和烴的特征反應(yīng)。加成反應(yīng)
加成反應(yīng)通常有以下常見(jiàn)的類型:加氫、加鹵素、加鹵化氫、加水等。例如:氧化反應(yīng)
烯烴和炔烴很容易被氧化,反應(yīng)主要發(fā)生在π鍵上。氧化劑和氧化條件不同,產(chǎn)物也各不相同。氧化時(shí)π鍵首先被氧化而斷裂,常用的氧化劑如高錳酸鉀溶液。
采用冷的稀堿性高錳酸鉀水溶液氧化烯烴時(shí),產(chǎn)物如下:炔烴發(fā)生氧化時(shí),通常在炔鍵處發(fā)生斷裂。例如,炔烴被高錳酸鉀氧化時(shí),生成羧酸
(乙炔被氧化時(shí)生成CO2):同時(shí)因高錳酸鉀被還原而使其紫色褪色,因而可用高錳酸鉀溶液的褪色反應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)炔烴的存在。聚合反應(yīng)
在催化劑或引發(fā)劑的存在下,烯烴能發(fā)生自身的加成反應(yīng)或與同類烯烴進(jìn)行互相加成反應(yīng),彼此連接成相對(duì)分子質(zhì)量很大的高分子化合物。因?yàn)橄N的聚合是通過(guò)加成反應(yīng)進(jìn)行的,所以這種聚合方式稱為加成聚合反應(yīng),簡(jiǎn)稱加聚。工業(yè)上常用作聚合單體的烯烴還有丙烯、異丁烯、丁二烯、苯乙烯等,它們是合成橡膠、塑料、纖維等的重要原料。在合適的催化劑作用下,乙炔可發(fā)生聚合,生成某些低聚物,這類反應(yīng)可看做是加成反應(yīng)的特例。如:6.1.2芳香烴
芳香烴是指含有苯環(huán)或多個(gè)苯環(huán)組合結(jié)構(gòu)(即稠環(huán))的碳?xì)浠衔铩K鼈兪欠枷阕寤衔锏哪阁w,芳香族化合物是芳香烴及其衍生物的總稱。
根據(jù)分子中所含的苯環(huán)數(shù)目及連接方式不同可將芳香烴分為單環(huán)芳香烴、多環(huán)芳香烴和稠環(huán)芳香烴。單環(huán)芳香烴有苯、甲苯等,多環(huán)芳香烴則有聯(lián)苯、二苯甲烷等,稠環(huán)芳香烴則有萘、蒽、菲等。苯是最簡(jiǎn)單的芳香烴,是合成其他芳香族化合物的重要原料,也是醫(yī)藥、燃料及國(guó)防工業(yè)的重要原料。1、物理性質(zhì)苯及其同系物一般為無(wú)色液體,易揮發(fā),比水輕,不溶于水,易溶于石油醚、醇、醚等有機(jī)溶劑。其本身也是一種常用的優(yōu)良有機(jī)溶劑。笨的同系物2、化學(xué)性質(zhì)
苯環(huán)中不存在典型的碳-碳雙鍵,因此苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì)與不飽和烴有明顯的不同。它們?cè)谕ǔG闆r下,易取代、難加成、能氧化。
在取代反應(yīng)中最主要的有:鹵化反應(yīng)、硝化反應(yīng)和磺化反應(yīng)等。鹵化反應(yīng)苯及其同系物在鐵或鹵化鐵的催化下與氯或溴作用,生成鹵代苯:若鹵代苯再進(jìn)一步鹵化,生成二鹵化物。當(dāng)苯環(huán)上已有鹵原子取代時(shí),第二個(gè)氯或溴通常會(huì)在第一個(gè)鹵原子的鄰位或者對(duì)位發(fā)生取代。硝化反應(yīng)苯與濃硝酸和濃硫酸共熱時(shí),苯環(huán)上的氫原子能被硝基(-NO2)取代,生成硝基苯:磺化反應(yīng)苯與濃硫酸或發(fā)煙硫酸作用,環(huán)上的一個(gè)氫原子可以被磺酸基(-SO3H)取代,生成苯磺酸:6.1.3鹵代烴
烴類分子的氫原子被鹵素原子所取代后的生成物稱為鹵代烴,它的通式為R-X,X表示鹵素。1、物理性質(zhì)
鹵代烴分子大多具有極性,但不溶于水,能溶于醇、醚等有機(jī)溶劑。
含碳原子數(shù)少于15個(gè)的鹵代烷烴大多為液體,這些鹵代烷多為優(yōu)良的有機(jī)溶劑,以前普遍用做空調(diào)或冷凍機(jī)中的制冷劑,或做電子器件的表面清潔劑以及滅火劑。但由于其泄漏進(jìn)入大氣后,會(huì)造成臭氧層空洞,故現(xiàn)已被限用或禁用。2、化學(xué)性質(zhì)取代反應(yīng)
鹵代烴中鹵原子是其官能團(tuán),由于鹵原子的電負(fù)性很強(qiáng),所以碳-鹵鍵是極性共價(jià)鍵。當(dāng)鹵代烴遇到帶有負(fù)離子或帶有未共用電子對(duì)的試劑的時(shí)候易于發(fā)生取代反應(yīng),例如:
以上這些反應(yīng)是合成制備醇(ROH)、胺(RNH2)、腈(RCN)及醚(ROR’)等化合物的重要方法。6.1.4醇、酸、酯類化合物醇是分子中含有羥基(-OH)的化合物。羥基是醇的特征官能團(tuán)。醇的分類中,可以根據(jù)羥基所連的碳原子的類別而分為伯、仲、叔醇:
伯醇仲醇叔醇酸亦稱羧酸,是分子中含有羧基(-COOH)的化合物。酯類化合物則是由酸與醇作用,脫去一分子水的產(chǎn)物,其通式可以表示為RCOOR’。1、物理性質(zhì)醇
低級(jí)醇是具有酒味的無(wú)色液體,極性分子,且能生成氫鍵,故極易溶于水,能與水無(wú)限混溶。含12個(gè)碳原子以上的直鏈醇為固體。從正丁醇開(kāi)始,隨著烴基的增大,在水中溶解度逐漸降低,而在有機(jī)溶劑中溶解度變大。含10個(gè)碳原子以上的醇,基本上就不能溶于水了;隨分子中羥基增加,氫鍵的增多,其水溶性亦會(huì)增加,故帶有長(zhǎng)鏈的多元醇可起表面活性劑的作用。酸
甲酸、乙酸、丙酸是具有刺激性和酸味的液體,分子中含碳原子C4~C9的飽和脂肪酸是具有腐臭氣味的油狀液體。含10個(gè)碳原子以上的正構(gòu)羧酸是無(wú)臭固體。羧酸的水溶性比相應(yīng)的醇大,低級(jí)的羧酸可以與水互溶,從戊酸開(kāi)始隨碳原子數(shù)的增加,羧酸的水溶性迅速降低。酯難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑。液態(tài)酯是常用的優(yōu)良有機(jī)溶劑。2、化學(xué)性質(zhì)醇與氫鹵酸作用醇與活潑金屬反應(yīng)醇的脫水反應(yīng)分子內(nèi)脫水:分子間脫水:醇的酯化反應(yīng)
醇與酸作用生成酯的反應(yīng),即酯化反應(yīng),是醇類及酸類化合物的最重要的典型反應(yīng)。例如:
酯化反應(yīng)一般是可逆反應(yīng),其可逆反應(yīng)即為酯的水解反應(yīng)。這也是酯類化合物的主要反應(yīng)。控制反應(yīng)條件可使反應(yīng)向指定方向進(jìn)行。6.1.5醚
醚是由兩個(gè)烴基與一個(gè)氧原子相連的化合物,也可以看作是水分子中的2個(gè)氫原子被2個(gè)烴基所取代的結(jié)果,其通式為R-O-R(如CH3CH2OCH2CH3)。醚分子中的氧原子與2個(gè)碳原子直接相連(C-O-C),稱為醚氧鏈。醚氧鏈?zhǔn)敲杨惢衔锏奶卣鞴倌軋F(tuán)。1、物理性質(zhì)醚分子的極性比醇要小得多,沸點(diǎn)比具有相同化學(xué)組成的醇要低得多,但揮發(fā)性較醇大。醚在水中溶解度很小,易溶于有機(jī)溶劑。2、化學(xué)性質(zhì)醚的化學(xué)性質(zhì)不活潑,通常不易起化學(xué)反應(yīng),因此醚類化合物經(jīng)常被用作各種反應(yīng)中的惰性溶劑。6.1.6醛和酮
醛和酮都是重要的含氧有機(jī)化合物。醛和酮的分子中都含有羰基,統(tǒng)稱羰基化合物。
如果分子中羰基位于碳鏈的一端,與一個(gè)烴基和一個(gè)氫原子相連,就構(gòu)成醛基,相應(yīng)的化合物稱為醛。如果分子中的羰基位于碳鏈當(dāng)中,兩邊各與一個(gè)烴基相連,則這類化合物就稱為酮。例如:乙醛苯甲醛丙酮苯乙酮1、物理性質(zhì)
在常溫下,除甲醛為氣體外,其余低級(jí)醛多為液體,高級(jí)醛則多為固體。一般低級(jí)醛常有刺激性氣味,而某些高級(jí)醛帶有果香味。低級(jí)飽和酮都是液體,高級(jí)酮是固體。
由于羰基的存在,醛、酮都是極性化合物,因此沸點(diǎn)比相對(duì)分子質(zhì)量相近的非極性化合物(烴)要高。但隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加,極性官能團(tuán)在分子中所占比例越來(lái)越小,分子的極性相對(duì)減弱,使得醛酮的沸點(diǎn)越來(lái)越接近于相對(duì)分子質(zhì)量相似的烷烴。
此外,由于羰基能在水中形成氫鍵,故低級(jí)醛、酮都易溶于水。同時(shí)由于烴基的存在,它們也能溶于有機(jī)溶劑,而隨分子中碳原子數(shù)增加(烴基加大),它們?cè)谒械娜芙舛妊杆傧陆担鶄€(gè)碳原子以上的酮基本不溶于水。2、化學(xué)性質(zhì)
由于醛酮分子中含有羰基,相對(duì)比較活潑,易發(fā)生加成、氧化和還原反應(yīng):加成反應(yīng)氧化反應(yīng)
常溫下醛較活潑,易被氧化成酸,而酮卻非常穩(wěn)定,普通氧化劑都不能使酮氧化,只能用強(qiáng)的氧化劑(如高錳酸鉀、硝酸等)進(jìn)行氧化,可使與羰基相連的碳鍵斷裂,生成二個(gè)羧酸或一個(gè)二酸。銀鏡反應(yīng)
銀鏡反應(yīng)是醛所特有的反應(yīng),而酮不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。故實(shí)驗(yàn)室中可用此法來(lái)檢驗(yàn)醛的存在以及區(qū)別醛和酮。還原反應(yīng)醛、酮的還原就是指醛和酮的加氫反應(yīng)。用催化氫化的方法可以使醛還原為伯醇:
酮在Ni、Cu等的催化下可加氫還原成仲醇:甲醛、乙醛、丙酮等3、重要的醛和酮6.1.7胺和腈
氨分子(NH3)中的氫原子被烴基取代后的衍生物稱為胺。氨分子的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)氫原子被烴基取代的生成物,分別稱為伯胺、仲胺和叔胺。胺類化合物是有機(jī)化合物中最重要的含氮化合物。
腈也是一類重要的含氮化合物,可以看做是氫氰酸分子中的氫原子被烴基取代的產(chǎn)物,其通式為R-CN,氰基(-CN)是腈類化合物的特征官能團(tuán)。1、物理性質(zhì)
低級(jí)脂肪胺在常溫下為氣體,其它低級(jí)胺為液體,高級(jí)胺為固體。低級(jí)胺的氣味與氨相似,有時(shí)還有魚(yú)腥味。隨著胺相對(duì)分子質(zhì)量的增加,其揮發(fā)性減小,魚(yú)腥味也逐漸減小。
胺是極性物質(zhì),且除叔胺外均可在同類分子間形成氫鍵。沸點(diǎn):伯胺、仲胺﹥叔胺≈烷烴(相對(duì)分子質(zhì)量相近)。能溶于水,但在水中的溶解度隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而迅速降低。
低級(jí)腈為無(wú)色液體,高級(jí)腈為固體。乙腈能與水混溶,隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加,腈在水中的溶解度迅速下降,丁腈以上就難溶于水。2、化學(xué)性質(zhì)胺的堿性胺的氮原子上有孤對(duì)電子,能與質(zhì)子結(jié)合,因此具有堿性,是有機(jī)化合物中最重要的一類堿:RNH2+H+
=RNH3+胺類的堿性強(qiáng)弱取決于氮原子上未共用電子對(duì)與質(zhì)子結(jié)合的能力。由于烷基是供電子基,胺分子中連在氨基上的烷基鍵使氮上的電子密度增加,因而增加了胺對(duì)質(zhì)子的吸引能力,故下列化合物的堿性順序應(yīng)該是:(CH3)3N>(CH3)2NH>CH3NH2>NH3若在胺類分子中引入強(qiáng)吸電子基團(tuán),則可使其堿性顯著降低。例如:F3CCH2NH2<CH3CH2NH2(-F為強(qiáng)吸電子基),而(CF3)3N實(shí)際上已不顯堿性了。胺鹽的形成胺類有堿性,可遇強(qiáng)酸作用生成穩(wěn)定的銨鹽。CH3CH2NH2+HCl→CH3CH2NH3+Cl-
或CH3CH2NH2HCl由于銨鹽為弱堿鹽,遇強(qiáng)堿即會(huì)被置換而游離出胺來(lái)。利用這一性質(zhì)可以分離和提純胺。胺的烷基化反應(yīng)胺的烷基化反應(yīng):氨或胺分子中氨基上的氫被烷基取代NH3+RX→RNH2+HXRNH2+RX→R2NH+HXR2NH+RX→R3N+HXR3N+RX→R4N+Cl-腈的加成反應(yīng)腈分子中含有碳-氮三鍵,可以起各種加成反應(yīng),其化學(xué)性質(zhì)與羧酸衍生物相似,可發(fā)生水解、醇解和加氫等反應(yīng),反應(yīng)式如下:3、幾種重要的含氮化合物乙二胺、苯胺高分子化合物(高分子、高聚物或聚合物)的分子比低分子化合物的分子要大很多。通常低分子有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在1000以下,而高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在1萬(wàn)以上,有的可達(dá)上千萬(wàn)。
1.基本概念6.2高分子化合物概述例聚氯乙烯的分子是由許多氯乙烯結(jié)合而成:
單體聚合物聚合度鏈節(jié)簡(jiǎn)寫:鏈節(jié)單體——聚合成高分子化合物的低分子化合物鏈節(jié)——組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元聚合度——高分子鏈所含鏈節(jié)的數(shù)目單體鏈節(jié)聚合度(1)高分子化合物組成簡(jiǎn)單,相對(duì)分子質(zhì)量大,具有“多分散性”。是多分子的混合物。
(2)高分子化合物可歸納為線型和體型兩種結(jié)構(gòu)。線型結(jié)構(gòu)中包括鏈型和支鏈型。
(3)高分子化合物由于其相對(duì)分子質(zhì)量很大,有較好的機(jī)械強(qiáng)度,又由于其分子是由共價(jià)鍵結(jié)合而成,故有較好的絕緣性和耐腐蝕性,由于其分子鏈很長(zhǎng),呈卷曲狀,故有較好的可塑性和高彈性。
(4)高分子化合物在常溫常壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在,幾乎無(wú)揮發(fā)性,溶解性也很差,有時(shí)只發(fā)生溶脹。2.高分子化合物的基本性質(zhì)加聚反應(yīng):由數(shù)量眾多的含不飽和鍵的單體進(jìn)行連續(xù)、多步的加成反應(yīng),由雙鍵打開(kāi)而使得分子彼此連接,形成高聚物。如聚乙烯、聚四氟乙烯等。聚合反應(yīng)縮聚反應(yīng):由具有兩個(gè)或兩個(gè)以上可反應(yīng)官能團(tuán)的單體分子間通過(guò)縮合反應(yīng)成鍵彼此連接,形成高聚物。其特點(diǎn)是在形成縮聚物的同時(shí),伴有小分子物的失去。。(1)按性能和用途分類塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑和功能高分子六大類。(2)按功能分類通用高分子、工程材料高分子、功能高分子、仿生高分子等。高分子化合物分類(2)體形結(jié)構(gòu)
分子中無(wú)獨(dú)立的大分子存在,因此只有交聚度的概念。(1)線型結(jié)構(gòu)
分子中有獨(dú)立的大分子存在,分子鏈中以單鍵相連的相鄰兩鏈節(jié)之間還可以保持一定的鍵角而旋轉(zhuǎn),因此,一個(gè)分子鏈在無(wú)外力作用時(shí)會(huì)有眾多的分子空間形態(tài),絕大部分為卷曲狀。鍵角固定的高分子鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)示意圖1.高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)高分子化合物基本結(jié)構(gòu)和重要特性體型結(jié)構(gòu)的高聚物,由于分子鏈間有大量的交聯(lián),分子鏈不可能產(chǎn)生有序排列,因而都是非晶態(tài)的。
從結(jié)晶狀態(tài)來(lái)看,線型結(jié)構(gòu)的高聚物分為晶態(tài)高聚物和非晶態(tài)高聚物,或者兩者共存。高聚物中結(jié)晶性區(qū)域稱為結(jié)晶區(qū),非結(jié)晶區(qū)域稱非結(jié)晶區(qū),結(jié)晶的多少稱結(jié)晶度(高聚物含晶體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。2.高聚物的聚集態(tài)玻璃態(tài)
分子鏈節(jié)或整個(gè)分子鏈無(wú)法產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),高聚物呈現(xiàn)如玻璃體狀的固態(tài)。例如常溫下的塑料。
高彈態(tài)
鏈節(jié)可以較自由地旋轉(zhuǎn),但整個(gè)分子鏈不能移動(dòng)。例如常溫下的橡膠。高彈態(tài)是高聚物所獨(dú)有的罕見(jiàn)的一種物理形態(tài),能產(chǎn)生很大形變,除去外力后能可逆恢復(fù)原狀。粘流態(tài)
高聚物分子鏈節(jié)可以自由地旋轉(zhuǎn),整個(gè)分子鏈也能自由移動(dòng),從而成為能流動(dòng)的粘液,比液態(tài)低分子化合物的粘度要大得多,又稱為塑性態(tài)。例如膠粘劑或涂料。3.線型非晶態(tài)高聚物的物理形態(tài)玻璃化溫度由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度,用Tg
表示。粘流化溫度由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度,用Tf表示。例如,塑料與纖維:要求Tg
高,Tf低(較耐熱,加工成型溫度不高),而橡膠:要求Tg
低,Tf
高(耐寒又耐熱)一些非晶態(tài)高聚物的Tg和Tf值:聚氯乙烯 Tg=81℃
Tf
=175℃聚苯乙烯 Tg=100℃
Tf
=135℃聚丁二烯(順丁橡膠) Tg=-108℃ Tf=105℃天然橡膠 Tg=-73℃
Tf
=122℃彈性和塑性(1)彈性
當(dāng)高聚物Tg<TR
(室溫)<Tf
,
高聚物處于高彈態(tài),而且TR和Tf與Tg的差值越大其性能越好。(2)塑性
當(dāng)高聚物Tg>TR
,高聚物處于玻璃態(tài),用做材料時(shí)可做塑料。4.高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系
玻璃化溫度Tg是高聚物的鏈節(jié)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的最低溫度。它的高低與分子鏈的柔順性和分子鏈間的作用力大小有關(guān)。分子的柔順性越大,Tg越低。
體型高聚物的分子鏈由于被化學(xué)鍵牢固地交聯(lián),很難變形,因此,當(dāng)溫度改變時(shí)不會(huì)出現(xiàn)粘流態(tài),交聯(lián)度大時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)高彈態(tài),而只呈玻璃態(tài)。主要指標(biāo)有機(jī)械強(qiáng)度、剛性、沖出強(qiáng)度。主要影響因素有:(1)平均相對(duì)分子質(zhì)量(或平均聚合度)的增大,有利于增加分子鏈間的作用力,可使拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度等有所提高。(2)極性取代基或鏈間能形成氫鍵時(shí),能增加分子鏈之間的作用力而提高其強(qiáng)度。例如,強(qiáng)度:天然橡膠(M
r=20萬(wàn))丁苯橡膠(M
r=4~5萬(wàn))例如,拉伸強(qiáng)度:聚氯乙烯(含極性基團(tuán)-Cl)聚乙烯機(jī)械性能>>(3)適度交聯(lián)有利于增加分子鏈之間的作用力。(4)在結(jié)晶區(qū)內(nèi)分子鏈排列緊密有序,可使分子鏈之間的作用力增大,機(jī)械強(qiáng)度也隨之增高。(5)主鏈含苯環(huán)或側(cè)鏈引入芳環(huán)、雜環(huán)取代基等的高聚物,其強(qiáng)度和剛性比含脂肪族主鏈的高聚物的要高。例如,聚乙烯交聯(lián)后,沖擊強(qiáng)度可提高3~4倍。例如,機(jī)械強(qiáng)度:高結(jié)晶聚乙烯低結(jié)晶聚乙烯
例如,強(qiáng)度:芳香尼龍(如芳綸-1313)普通尼龍>>高分子化合物通常以共價(jià)鍵結(jié)合,一般不存在自由電子和離子,因此高聚物通常是很好的絕緣體,可作為絕緣材料。高聚物的極性越小,其絕緣性越好。非極性高聚物
分子鏈節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的高聚物,如聚乙烯,聚四氟乙烯等。極性高聚物
分子鏈節(jié)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的高聚物,如聚氯乙烯,聚酰胺等。電絕緣性高聚物溶解的兩個(gè)階段:溶脹溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部,使高分子鏈間產(chǎn)生松動(dòng),并通過(guò)溶劑化使高聚物膨脹成凝膠狀。
溶解高分子鏈從凝膠表面分散進(jìn)入溶劑中,溶解形成均一的溶液。
(1)溶解性一般線型(包括帶支鏈)的高聚物,在適當(dāng)?shù)娜軇┲谐?梢匀芙?。如聚苯乙烯(彩色玩具)可溶于苯或甲苯,有機(jī)玻璃(繪圖直尺)可溶于氯仿或丙酮。但體型高聚時(shí),通常只發(fā)生溶脹而不能溶解。溶解性和保水性溶劑選擇的原則是“相似相溶”,極性大的高聚物選用極性大的溶劑;極性小的高聚物先用極性小的溶劑。例如,未硫化的天然橡膠是弱極性的,可溶于汽油、苯、甲苯等非極性或弱極性溶劑中。高吸水性樹(shù)脂含有羥基等強(qiáng)親水基團(tuán),不溶于水,在水中只能溶脹,有驚人的吸水能力。吸水后成凝膠狀,在加壓下,水分也不易擠出來(lái)。例如,由淀粉和聚氧乙烯制成的保水材料,吸水重量可達(dá)自重的4603倍;這些高吸水性的樹(shù)脂已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)保濕大棚,制作嬰兒尿不濕、防止土地荒漠化等。(2)保水性高聚物主要由C-C、C-H、C-O等牢固的共價(jià)鍵連接而成,含活潑的基團(tuán)較少,且分子鏈相互纏繞,使分子鏈上不少基團(tuán)難以參與反應(yīng),因而一般化學(xué)穩(wěn)定性較高。(1)穩(wěn)定性
一些含 高聚物不耐水,在酸或堿的催化下會(huì)與水反應(yīng)。例如,聚酰胺與水的反應(yīng):高聚物一般化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸堿腐蝕,但不耐高溫,易老化。化學(xué)穩(wěn)定性和老化老化是指高聚物及其材料在加工、貯存和使用過(guò)程中,長(zhǎng)期受化學(xué)、物理(熱、光、電、機(jī)械等)以及生物(霉菌)因素的綜合影響,發(fā)生裂解或交聯(lián),導(dǎo)致性能變壞的現(xiàn)象。例如,塑料制品變脆、橡膠龜裂、纖維泛黃、油漆發(fā)粘等。老化是物理性質(zhì)變壞的不可逆過(guò)程。主要有兩種過(guò)程:降解
鏈斷裂,Mr變小→發(fā)粘、變軟、喪失機(jī)械強(qiáng)度交聯(lián)
線型變體型→變硬、變脆、喪失彈性,如天然膠、聚氯(2)老化若在高聚物分子鏈中引入較多的芳環(huán)、雜環(huán)結(jié)構(gòu),或在主鏈或支鏈中引入無(wú)機(jī)元素(如硅、磷、鋁等),均可提高其熱穩(wěn)定性。為了延緩光、氧、熱對(duì)高聚物的老化作用,通常可在高聚物中加入各類光穩(wěn)定劑、抗氧劑(芳香族胺類如二苯胺和酚類等),或熱穩(wěn)定劑(如硬脂酸鹽等)。老化的延緩日常生活中的高分子塑料產(chǎn)量大,價(jià)格低,日常生活中應(yīng)用范圍廣的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。1.根據(jù)塑料制品的用途可分為:機(jī)械性能好,能用于制造各種機(jī)械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、酚醛樹(shù)脂、ABS塑料等。具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑料、硅塑料、環(huán)氧
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