第五章進入合成有機高分子化合物的

第五章合成有機高分子化合物材料無機材料有機高分子材料非金屬材料金屬材料天然高分子材料合成高分子材料淀粉纖維素蛋白質天然橡膠合成塑料合成橡膠合成纖維合成粘合劑合成涂料新型合成高分子材料……天然橡膠：人工合成橡膠有機玻璃玻璃鋼聚氯乙烯聚乙烯用聚乙烯制備的化學儀器吹塑成型的聚氯乙烯薄膜聚酰胺長絲高分子人造血管聚四氟乙烯酚醛樹脂硅橡膠聚丙烯天然材料已不能滿足人類的要求，人類在改造自然的過程中充分發(fā)揮自己的聰明才智，已經(jīng)人工合成了多種高分子材料。有人說：人類正進入一個合成材料的時代。合成有機高分子材料改變了我們的生活高分子作為結構材料具有質輕、不腐、不蝕、色彩絢麗等優(yōu)點，廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療器械、家用器具、文化體育、娛樂用品，兒童玩具等，大大豐富和美化了人們的生活。一座年產(chǎn)8萬噸的合成橡膠廠相當于145萬畝橡膠園的年產(chǎn)量。一座年產(chǎn)萬噸的合成纖維廠相當于30萬畝棉田或250萬頭綿羊的棉毛產(chǎn)量。耐高溫、耐腐蝕的塑料王－－特氟隆塑料合成纖維合成橡膠一、有機高分子材料簡介1．有機高分子化合物概況（1）小分子：相對分子質量通常不上千，通常稱為低分子化合物，簡稱小分子；如：烴、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖（2）高分子：相對分子質量達幾萬甚至幾千萬，通常稱為高分子化合物，簡稱高分子，有時，又稱高聚物；如：淀粉、纖維素、蛋白質、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂等2．高分子化合物的結構特點（1）高分子化合物通常結構并不復雜，往往由簡單的結構單元重復連接而成；如聚乙烯中：（A）－CH2－CH2－叫聚乙烯的結構單元

（或鏈節(jié)）；（B）n表示每個高分子化合物中鏈節(jié)的重復次數(shù)，叫聚合度；n越大，相對分子質量越大

（C）合成高分子的物質叫單體。如乙烯是聚乙烯的單體。（2）根據(jù)結構中鏈節(jié)連接方式分類

可以有線型結構和體型結構；

①聚乙烯、聚氯乙烯中以C－C鍵連接成長鏈②淀粉、纖維素中以C－C鍵和C－O鍵連接成長鏈；（這些長鏈結構相互纏繞使分子間接觸的地方增多，分子間的作用力就大大增加）

③硫化橡膠中，長鏈與長鏈之間又形成化學鍵，產(chǎn)生網(wǎng)狀結構而交聯(lián)在一起。3．有機高分子化合物的基本性質（1）.溶解性

線型結構高分子（如有機玻璃）：能溶解在適當?shù)挠袡C溶劑里，但溶解速率比小分子緩慢；

體型結構高分子（如橡膠）：不易溶解，只有一定程度的脹大。3．有機高分子化合物的基本性質（1）.溶解性熱塑性：加熱到一定溫度范圍，開始軟化，然后再開始熔化成可以流動的液體；冷卻后，又成為固體－－線型結構。熱固性：加工成型后受熱不再熔化，就叫熱固性(如電木)-----體型結構。（2）.熱塑性和熱固性

熱塑性熱固性3．有機高分子化合物的基本性質（1）.溶解性（2）.熱塑性和熱固性

線型結構高分子具有熱塑性（如聚乙烯）體型結構高分子具有熱固性（如電木）（3）強度

高分子材料強度一般比較大。如把10kg高分子材料與金屬材料各制成100m長的繩子，可吊起物體的重量如下表：材料品種高分子材料金屬材料錦綸繩滌綸繩金屬鈦繩碳鋼繩重物質量／kg155001200077006500（4）電絕緣性通常高分子材料的電絕緣性良好，廣泛用于電器工業(yè)是上。（5）特性：有些高分子材料具有耐化學腐蝕、耐熱、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的領域；有些高分子材料易老化、不耐高溫、易燃燒、廢棄后不易分解等。線型高分子體型高分子性質溶解性受熱變化溶解不溶解，只發(fā)生溶脹熱塑性熱固性二、合成高分子化合物的反應1.加聚反應nCH2＝CH2催化劑〔CH2－CH2〕n

催化劑CH2＝CH2n〔CH2－CH2〕n

（1）單烯聚合單體⑴反應部位？⑵反應本質？⑶是否可以用一個通式來表示這些反應呢？

C＝CXMYNn催化劑

〔C－C〕nYNXM聚苯乙烯聚乙烯（2）二烯聚合n

CH2=CH-CH=CH2催化劑〔CH2-CH=CH-CH2〕n

雙鍵變單鍵變單鍵雙鍵n

CH2=CH-CH=CH2CH3催化劑〔CH2-CH＝CH-CH2〕nCH3聚異戊二烯（3）混烯共聚下列高分子是由那種單體聚合生成的？完成聚合反應〔CH2-CH-CH-CH2〕nCH3〔CH2-CH=CH-CH2〕nCH3催化劑n

CH2=CH2+n

CH=CH2CH3〔CH2-CH-CH-CH2〕nCH3乙丙樹脂3、若是加聚產(chǎn)物凡鏈節(jié)的主鏈只有兩個C時，其單體必為一種，半鍵閉合即可。凡鏈節(jié)的主鏈不只兩個C原子時，其規(guī)律是“單鍵兩兩斷，雙鍵四個碳；單鍵變雙鍵，雙鍵變單鍵。”〔CH2－CH＝CH－CH2－CH2－CH〕n〔CH2－C〕nCOOCH3CH32.縮聚反應nH2N-（CH2）6-NH2-＋nHOOC-（CH2）4-COOHn

H

O-CH2-CH2-O

H＋n

HO

OC--CO

OH

催化劑催化劑nH

O-CH-CO

OHCH3催化劑nH2N-CH-COOHCH3催化劑〔OCH2CH2OOC-

-CO〕n+2nH2O〔O-CH-CO〕n+n

H2OCH3〔HN-（CH2）6-NHOC-（CH2）4-CO〕n＋2nH2O〔HN-CH-CO〕n＋nH2OCH3縮聚反應官能團：雙官能團－OH－COOH－NH2

聚酯類聚酰胺類2.縮聚反應nH2N-（CH2）6-NH2＋nHO

OC-（CH2）4-CO

OHn

H

O-CH2-CH2-O

H＋n

HO

OC--CO

OH

催化劑催化劑nH

O-CH-CO

OHCH3催化劑nH2N-CH-COOHCH3催化劑〔OCH2CH2OOC-

-CO〕n+2nH2O〔O-CH-CO〕n+n

H2OCH3〔HN-（CH2）6-NHOC-（CH2）4-CO〕n＋2nH2O〔HN-CH-CO〕n＋nH2OCH3縮聚反應官能團：雙官能團－OH－COOH－NH2

聚酯類聚酰胺類合成有機高分子化合物反應比較反應類型加聚縮聚反應物種類反應物特征生成物特征產(chǎn)物種類常見產(chǎn)品相同或不同單體相同或不同單體含有不飽和鍵含有特征官能團聚合物與單體具有相同的組成,主鏈上一般只有碳原子聚合物與單體組成有所不同,主鏈上除有碳原子外還有其他只有聚合物有聚合物和小分子聚乙烯、聚氯乙烯聚丙烯、乙丙樹脂聚苯乙烯有機玻璃、合成橡膠ABS工程塑料尼龍－66滌綸、錦綸三、如何確定高聚物的單體知識鏈接1、判斷聚合類型若鏈節(jié)上只有C原子-----加聚反應

的產(chǎn)物若鏈節(jié)上含有

-------縮聚反應的產(chǎn)物O—C—O—NH--O—C—2、若是縮聚產(chǎn)物凡鏈節(jié)中間含有肽鍵結構，從斷開，然后N端加H，羰基端加-OH

，即得單體。凡鏈節(jié)中間含有酯基結構，從斷開，然后氧原子加H，羰基端加-OH，即得單體。O—C—O—〔HN－(CH2)5－CO〕n

三、如何確定高聚物的單體知識鏈接NH--O—C—3、若是加聚產(chǎn)物凡鏈節(jié)的主鏈只有兩個C時，其單體必為一種，半鍵閉合即可。凡鏈節(jié)的主鏈不只兩個C原子時，其規(guī)律是“見雙鍵，四個碳；無雙鍵，兩個碳”斷開，然后半鍵閉合，雙鍵互換?！睠H2－CH＝CH－CH2－CH2－CH〕n〔CH2－C〕nCOOCH3CH3它們的單體各是什么？屬于哪類反應的產(chǎn)物？COOHCOOH

COOHA：……–CH–CH2–CH–CH2–CH–CH2……CH3

CH3B：……–NH–CH–CO–NH–CH–CO–……CH2＝CH－COOHNH2CH3–CH–COOH加聚縮聚〔O–CH2–CH2–O–C=O

O＝C–NH–（CH2）4–C〕2.判斷下列高分子的單體。HOCH2－CH2OHHOOC－－COOHH2N–（CH2）4–COOH練習On鄧小平美國《時代周刊》這份雜志在全美乃至全球都很有影響力。《時代周刊》評出20世紀最偉大的

100項發(fā)明，其中“尿不濕”榜上有名為什么“尿不濕”能評為20世紀最偉大的100項發(fā)明呢！最初是為誰專門設計的呢？美國在上世紀六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決宇航員的排尿問題迫在眉睫，華人唐鑫源成為“尿不濕”的發(fā)明人，后來他被譽為美國“太空服之父”。美國從1959起甄選的7位宇航員合影“神舟5號”、“神舟6號”上天的三位航天員先后也都使用了“尿不濕”航天員專用“尿不濕”1克能吸收約1000克，吸水性遠強于一般嬰兒使用的“尿不濕”“尿不濕”是航天產(chǎn)品“下凡”的成功典范！現(xiàn)在不僅是嬰幼兒使用，還有供特殊成人使用的，更有趣的是有些寵物也系上了“尿不濕”出門溜達，以保護公共衛(wèi)生。資料顯示：1987年，英國一次性尿布銷售利潤達2億英鎊。設想一下我們中國這樣一個人口大國，利潤有多么驚人！你了解“尿不濕”的材料嗎？它應該有什么性能？“尿不濕”起作用的物質是一種功能高分子材料，具有很強的吸水能力。它所用的材料是高吸水性樹脂（常用網(wǎng)狀結構的聚丙烯酸鈉

）聚丙烯酸鈉如何合成？思考：如何以帶有強親水性原子團的化合物CH2=CHCOOH制得網(wǎng)狀聚丙烯酸鈉？CH2=CHCOOHCH2=CHCOONa

加交聯(lián)劑得網(wǎng)狀結構加交聯(lián)劑的目的是什么？高吸水性樹脂加交聯(lián)劑的目的是變線型結構為體型結構，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。傳統(tǒng)吸水性材料吸水性高分子材料種類紙、棉布（纖維素）、動物膠、海綿、泡沫塑料聚丙烯酸鈉等吸水性吸收與自身等量或最