第五章合成高分子第一節(jié)合成高分子的基本方法一、有機(jī)高分子化合物1、概念：由許多低分子化合物以共價(jià)鍵結(jié)合成的，相對分子質(zhì)量很大(通常在104以上)的一類化合物。2、基本概念eq\x(單體)—能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)形成高分子化合物的低分子化合物↓聚合eq\x(高聚物)—由單體聚合而成的相對分子質(zhì)量較大的化合物↓單元eq\x(鏈節(jié))—高分子化合物中化學(xué)組成相同、可重復(fù)的最小單位，也稱重復(fù)結(jié)構(gòu)單元↓數(shù)目eq\x(聚合度)—高分子鏈中含有鏈節(jié)的數(shù)目，通常用n表示例如：二、合成高分子化合物的基本反應(yīng)類型1、加成聚合反應(yīng)(加聚反應(yīng))(1)概念由含有不飽和鍵的化合物分子以加成反應(yīng)的形式結(jié)合成高分子化合物的反應(yīng)。(2)加聚反應(yīng)的特點(diǎn)①單體必須是含有雙鍵、三鍵等不飽和鍵的化合物(例如：烯、二烯、炔、醛等)。②反應(yīng)只生成高聚物，沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生。③聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成跟單體的化學(xué)組成相同。④聚合物相對分子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。(3)常見的加聚反應(yīng)①丙烯的加聚：②1,3丁二烯的加聚：nCH2CH—CHCH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2—CH=CH—CH2。2、縮合聚合反應(yīng)(縮聚反應(yīng))(1)概念有機(jī)小分子單體間反應(yīng)生成高分子化合物，同時(shí)生成小分子化合物的反應(yīng)。(2)縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)①單體分子中至少含有兩個(gè)官能團(tuán)(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。②縮聚反應(yīng)生成聚合物的同時(shí)，還有小分子副產(chǎn)物(如H2O、NH3、HCl等)生成。③所得聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成不同。④縮聚物結(jié)構(gòu)簡式要在方括號外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團(tuán)。如：(3)常見的縮聚反應(yīng)①羥基酸縮聚如HOCH2COOH的縮聚：HOOC(CH2)5OH的縮聚：②醇與酸縮聚如乙二酸與乙二醇的縮聚：己二酸與乙二醇的縮聚：nHOOC(CH2)4COOH＋③氨基酸的縮聚如氨基乙酸的縮聚：④胺與酸的縮聚如己二胺與己二酸的縮聚：nH2NCH2(CH2)4CH2NH2＋nHOOC(CH2)4COOHeq\o(,\s\up11(催化劑),\s\do4(△))3、加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的對比加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)單體結(jié)構(gòu)單體必須是含有雙鍵等不飽和鍵的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等)單體為含有兩個(gè)或兩個(gè)以上官能團(tuán)(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)的化合物反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)發(fā)生在不飽和鍵上反應(yīng)發(fā)生在官能團(tuán)之間聚合方式通過在雙鍵上的加成而連接通過縮合脫去小分子而連接反應(yīng)特點(diǎn)只生成高聚物，沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生生成高聚物的同時(shí)，還有小分子副產(chǎn)物生成(如H2O、NH3、HCl等)聚合物的化學(xué)組成所得高聚物的化學(xué)組成跟單體的最簡式相同，其相對分子質(zhì)量eq\x\to(M)r＝Mr(單體)×n(聚合度)所得的高聚物的化學(xué)組成跟單體的化學(xué)組成不同，其相對分子質(zhì)量eq\x\to(M)r<[Mr(單體)×n(聚合度)]4、加聚產(chǎn)物單體的推斷(1)凡鏈節(jié)的主鏈只有兩個(gè)碳原子(無其他原子)的聚合物，其合成單體必為一種，將鏈節(jié)兩端兩個(gè)半鍵斷開向內(nèi)閉合即可。(2)凡鏈節(jié)主鏈上只有四個(gè)碳原子(無其他原子)且鏈節(jié)無雙鍵的聚合物，其單體必為兩種，在鏈節(jié)兩端及正中央劃線斷開，然后左右兩個(gè)半鍵閉合即可。(3)凡鏈節(jié)主鏈中只有碳原子，并存在碳碳雙鍵()結(jié)構(gòu)的聚合物，雙鍵前后各兩個(gè)碳原子劃線斷開，形成間二烯烴結(jié)構(gòu)，其規(guī)律是“見雙鍵，四個(gè)碳；無雙鍵，兩個(gè)碳”從一端劃線斷開，隔一鍵斷一鍵，然后將半鍵閉合，即單雙鍵互換。(4)若給出較長的結(jié)構(gòu)片段，則應(yīng)首先找出重復(fù)的鏈節(jié)，再加以判斷，但應(yīng)注意重復(fù)的鏈節(jié)有時(shí)不止一種形式，可去掉一端的一個(gè)碳原子(可能屬于前一個(gè)鏈節(jié))后再考慮。5、縮聚產(chǎn)物單體的推斷第二節(jié)高分子材料一、通用高分子材料（一）塑料1、高分子材料的分類2、塑料(1)成分主要成分是合成樹脂，輔助成分是各種加工助劑。(2)分類①熱塑性塑料：可以反復(fù)加熱熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。②熱固性塑料：不能加熱熔融，只能一次成型，如用具有不同結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂等制成的塑料。(3)常見的塑料①聚乙烯高壓法聚乙烯低壓法聚乙烯合成條件較高壓力、較高溫度、引發(fā)劑較低壓力、較低溫度、催化劑高分子鏈的結(jié)構(gòu)含有較多支鏈支鏈較少高分子鏈較短較長相對分子質(zhì)量較低較高密度較低較高軟化溫度較低較高用途生產(chǎn)食品包裝袋、薄膜、絕緣材料等生產(chǎn)瓶、桶、板、管等二、合成纖維和合成橡膠1、合成纖維(1)纖維的分類纖維eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然纖維：如棉花、羊毛、蠶絲和麻等,化學(xué)纖維\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(再生纖維,合成纖維：錦綸、滌綸、氯綸、腈綸、維綸、丙綸等))))(2)合成纖維的性能合成纖維的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖等，但在吸濕性、透氣性等方面不如天然纖維。合成纖維中維綸具有較好的吸濕性，被稱為“人造棉花”。(3)常見的合成纖維①聚酯纖維——滌綸合成纖維中目前產(chǎn)量最大的是聚酯纖維中的滌綸。滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。其合成反應(yīng)為滌綸是應(yīng)用最廣泛的合成纖維品種，大量用于服裝與床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物以及工業(yè)用纖維制品等。②聚酰胺纖維聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66或尼龍66)不溶于普通溶劑，耐磨，強(qiáng)度高，是由H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反應(yīng)如下：2、合成橡膠(1)橡膠的分類橡膠eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然橡膠,合成橡膠\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(通用橡膠\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(丁苯橡膠,順丁橡膠,氯丁橡膠)),特種橡膠\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(聚硫橡膠：有耐油性,硅橡膠：有耐熱、耐寒性))))))(2)常見的橡膠①順丁橡膠是以1,3丁二烯為原料，在催化劑作用下，通過加聚反應(yīng)，得到以順式結(jié)構(gòu)為主的聚1,3丁二烯。化學(xué)方程式為nCH2CH—CHCH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))。②天然橡膠是異戊二烯的順式聚合物，寫出異戊二烯和天然橡膠的結(jié)構(gòu)簡式：三、功能高分子材料1、定義具有某些特殊化學(xué)、物理及醫(yī)學(xué)功能的高分子材料。例如，高分子催化劑；各種濾膜；磁性高分子；形狀記憶高分子；高吸水性材料；醫(yī)用高分子材料；高分子藥物等。2、高吸水性樹脂(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①含有強(qiáng)親水性原子團(tuán)(—OH)的支鏈；②具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)合成方法①對淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在淀粉或纖維素的主鏈上再接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈，可以提高它們的吸水能力。例如，淀粉與丙烯酸鈉在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，生成以淀粉為主鏈的接枝共聚物。為防止此共聚物溶于水，還需在交聯(lián)劑作用下生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的淀粉聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。②用帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的烯類單體進(jìn)行聚合，得到含親水基團(tuán)的高聚物。例如，在丙烯酸鈉中加入少量交聯(lián)劑，再在一定條件下發(fā)生聚合，可得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。這兩種方法有一個(gè)共同特點(diǎn)，都要在反應(yīng)中加入少量交聯(lián)劑，讓線型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(3)應(yīng)用可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤；可用于嬰幼兒使用的紙尿褲。3、高分子分離膜(1)分離原理只允許水及一些小分子物質(zhì)通過，其余物質(zhì)被截留在膜的另一側(cè)，稱為濃縮液，達(dá)到對原液凈化、分離和濃縮的目的。(2)分類根據(jù)膜孔大小分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等。(3)制作材料主要是有機(jī)高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。(4)應(yīng)用海水淡化和飲用水的制取，果汁濃縮、乳制