第二十二章合成高分子化合物

1、商洛學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系第二十二章合成高分子化合物1.高分子化合物與低分子化合物有何區(qū)別？答案：高分子化合物與你分子化合物的最根本的區(qū)別在于兩者的相對而言分子質(zhì)量的大小不同，通常低分子化合物的相對分子質(zhì)量在1000 以下，而高分子的相對分子質(zhì)量在 5000 以上，高分子化合物具有相對密度小，強(qiáng)度大，高彈性和可塑性特殊性質(zhì)。2 .解釋下列概念：單體，鏈節(jié)，鏈鍛，聚合度，相對分子質(zhì)量的分散性，分子鏈的柔順性，分子鏈的兩種運(yùn)動(dòng)單元，加聚反應(yīng)，鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)，逐步聚合反應(yīng)。答案：單體：能聚合成高分子化合物的低分子化合物稱為單體（monomer）。鏈節(jié)：組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱為鏈節(jié)(chain un

2、it)。鏈段：所謂鏈段是指鏈節(jié)數(shù)，這些鏈段中的鏈節(jié)在鏈中局部運(yùn)動(dòng)時(shí)作為整體參加，鏈段的大小是指包含的鏈節(jié)多少，是統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。聚合度：聚合度是指高分子鏈中所包含的鏈節(jié)數(shù)，它是衡量高分子化合物的相對分子質(zhì)量大小的一個(gè)指標(biāo)。相對分子質(zhì)量的分散性：是指高分子化合物中相對分子質(zhì)量大小不等的現(xiàn)象，即高分子化合物的相對而言分子質(zhì)量肖有不均一性。分子的柔順性：線形高分子鏈在通常情況下處于卷曲狀態(tài)，但可以通過 單鍵自由旋轉(zhuǎn)，鏈段的運(yùn)動(dòng)比整個(gè)分子鏈的運(yùn)動(dòng)容易發(fā)生得多。這種易運(yùn)動(dòng)性即為分子鏈的柔順性。分子鏈的兩種運(yùn)動(dòng)單元：鏈段和整個(gè)分子鏈。加聚反應(yīng)：低分子單體通過加成反應(yīng)合成高分子的反應(yīng)。縮聚反應(yīng)：低分子單體通過縮

3、合反應(yīng)合成高分子的反應(yīng)。鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)：是指由一種或兩種以上單體聚合成高聚物的反應(yīng)。逐步聚合反應(yīng)：是指單體通過官能團(tuán)反應(yīng)生成低聚物，然后由低聚物轉(zhuǎn)化為高有機(jī)化學(xué)教研室商洛學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系聚物的反應(yīng)。最典型的例子為縮聚反應(yīng)。3.橡膠為什么有高彈性，低分子物質(zhì)有這種性能嗎？為什么？答案：橡膠在室溫下處于高彈態(tài)，高彈態(tài)是由于鏈段運(yùn)動(dòng)而整個(gè)分子鏈不能運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出來的物理狀態(tài)。鏈段運(yùn)動(dòng)會(huì)使分子發(fā)生形變，在外力作用下，分子鏈可以被拉長，從卷曲狀態(tài)變成不安定的伸展?fàn)顟B(tài)，外力消除后，立即又恢復(fù)到安定的卷曲狀態(tài)，表現(xiàn)出高彈形就的性能。4.如何眾高聚物的聚集狀態(tài)敬賀塑料，橡膠和纖維三大材料？線型結(jié)構(gòu)的纖維和兼是

4、否有本質(zhì)的區(qū)別？答案：塑料在室溫下處于線形聚集狀態(tài)，分子鏈主要以有序排列為主，即結(jié)晶主通常較高。橡膠在室溫下處于卷曲聚集狀態(tài)，分子鏈主要以列定形排列為主，即分子鏈內(nèi)結(jié)晶區(qū)比例很少。纖維在通常情況下其線形分子鏈同時(shí)以有序排列和無定形排列存在，纖維拉抻后可以使分子鏈的有序排列部分增加，分子鏈排列更規(guī)整，即結(jié)晶增多。纖維和塑料的分子鏈都屬于線形結(jié)構(gòu)。纖維的分子鏈易通過鏈節(jié)間的氫鍵作用形成卷曲狀態(tài)，但經(jīng)拉伸后卷曲聚集狀態(tài)會(huì)向線形聚集狀態(tài)轉(zhuǎn)變，且不會(huì)像橡膠那樣在外力消失后又回復(fù)到卷曲狀態(tài)。因此，纖維和塑料在本質(zhì)上并無太大區(qū)別。5.為什么縮聚的的相對分子質(zhì)量往往比加聚物的相對分子質(zhì)量小，縮聚物的相對分子質(zhì)

5、量的多分散性比加聚物的多分散性??？答案：這是因?yàn)榭s聚反應(yīng)一般為可逆的平衡反應(yīng)，且影響鏈終的因素又很多，因此縮聚物的相對分子質(zhì)量一般比加聚物的相對分子質(zhì)量小，通?？s聚物的相對分有機(jī)化學(xué)教研室商洛學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系子質(zhì)量只有幾千至一萬左右，很少有超過四五萬的。縮聚反應(yīng)一般易通過控制反應(yīng)溫度，單體的純度和摩爾比來控制縮聚物的相對而言分子質(zhì)量；而加聚反應(yīng)一般為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，反應(yīng)不易控制。因此，通常而言，縮聚物的相對而言分子質(zhì)量的多分散性比加聚物的多分散性小。CH2CH6.X型單體發(fā)生自由基聚全反應(yīng)時(shí)，除生成線形高分子外， 還能得到怎樣結(jié)構(gòu)的高分子？為什么（用反應(yīng)表示） ？配位聚合反應(yīng)有這種現(xiàn)象嗎？為什么

6、？答案：還能形成支鏈高分子和交聯(lián)高分子，這是由于反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生鏈轉(zhuǎn)移，具體過程如下： CH2CH + CH2CH CH2 CH2 + CH2C XXXX大分子鏈自由基CH 2CHXXCH 2CHX CH2C C CH2C CH2XXXCH支鏈分子CH2CH2C X在配位聚合反應(yīng)中，不會(huì)產(chǎn)生鏈轉(zhuǎn)移過程，因而聚合物只能形成線形結(jié)構(gòu)的高分子。7.用什么結(jié)構(gòu)的單體和什么聚合方法才能合成有規(guī)結(jié)構(gòu)的定向聚合物？定向聚合物在提高三大合成材料性能上有何意義？有機(jī)化學(xué)教研室商洛學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系答案：用乙烯或 -烯烴為單體，經(jīng)配位聚合反應(yīng)， 可以合成有規(guī)結(jié)構(gòu)的定向聚合物。例如，丙烯在齊格勒 -納塔催化劑作用

7、下，形成全同立構(gòu)（或等規(guī)）聚合物。n CH2 CHCH 3CH2*CHnCH3定向聚合物可以提高聚合物的相對而言密度，熔點(diǎn)，強(qiáng)度等物理機(jī)械性能。立構(gòu)規(guī)整聚合物在強(qiáng)度或高彈性等到性能上優(yōu)于無規(guī)聚合物，有更高的使用價(jià)值。8.用煤，石灰石，食鹽為基本原料合成下列高分子，反應(yīng)式表示：(1) 聚氯乙烯(2)聚丙烯腈 (“合成羊毛 ”)答案：（ 1）先利用石灰石與煤在高溫下反應(yīng)制備電石：CaO +CCaC2+CO（ 2）水解電石制備乙炔：CaC2 + 2H2OHCCH+Ca(OH)2（ 3）利用乙炔反應(yīng)制備氯乙烯和丙烯腈：HgCl 2 / 活 性 碳HCCHHCCH+ HClCH2CHCl120180C+

8、 HCNCuCl 2CH 2CHCN（ 4）利用聚合反應(yīng)合成聚氯乙烯和聚丙烯腈：n CH 2CHCl偶氮二異丁腈nCH 2CH(PhCO 2)2Cln CHCHCNCH2CH 2nCN9. 用石油裂化氣為基本原料合成下列高分子，用反應(yīng)式表示；(1) 聚乙烯(2) 聚甲基丙烯酸甲酯聚(3)丁二烯（橡膠）答案：有機(jī)化學(xué)教研室商洛學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系石油裂化氣的主要原料有乙烯，丙烯，丁烯和異丁烯，丁二烯等。聚乙烯的合成：n CHTiCl 4-Al(C 2H 5)3CH22CH2CH2n0.11MPa6075C聚丁二烯的合成：HHNi(OCOR) 2/Al(Bu-s) 3CCn CH2 CHCHCH2BF 3/乙 醇CH2CH2 n聚甲基丙烯酸甲酯的合成：CH3CHCH2CH3OH,HClH2CCH3CH3COCH3(1)NaCNCH3CCN(2)H3OOHCH3CH3CNa2S2O8 CH2CCCOOCH 3COOCH 3n10.如何用離子交換樹脂除去水中的鹽分制備無離子水（可代替蒸餾水作用分析用） ，用反應(yīng)表示。 寫出用離子交換樹脂軟化硬水的反應(yīng)式.答案：鹽分中存在鈉離子和氯離子，要制備無離子水，需同時(shí)用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。具體過程如下：SO3H + Na SO3Na + HNH(CH 3)3