3.3 合成高分子化合物-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第三册课件（26张）
文档属性
| 名称 | 3.3 合成高分子化合物-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第三册课件（26张） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-20 12:58:19 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第三节 合成高分子化合物
知识回顾
1.乙烯加成聚合得到聚乙烯的反应方程式
2.丙烯加成聚合可得到聚丙烯的反应方程式
3.乙炔发生聚合反应生成聚乙炔的方程式
4.苯酚与甲醛发生聚合反应，生成酚醛树脂的方程式
塑料制品
聚乙烯制品
酚醛树脂
合成橡胶
合成纤维
合成高分子化合物已经广泛应用于人们的日常生活。例如，合成橡胶制成的汽车轮胎极大地改善了车胎的性能，合成高分子材料制成的涂料和隔音、隔热材料使得居室更加美观实用，合成纤维制成的服装改善了人们“穿”的质量。
高分子化合物具有什么性质？高分子化合物是怎样合成出来的？
联想·质疑
图3-3-1
由高分子材料 制成的降落伞
一、高分子化合物概述
高分子化合物：一般是指由成千上万个原子以共价键连接形成的、相对分子质量很大（104~106 甚至更大）的化合物（简称高分子），又称大分子化合物（简称大分子）。
也称为高聚物，常称为聚合物。
单体：能用来合成高分子化合物的小分子化合物
由聚苯乙烯制成的灯罩
单体
聚合物
链节：化学组成和结构均可以重复的最小单位，又称重复结构单元
链接数
链节数：重复结构单元数，通常用n表示。
在高分子化合物的分子链中，与单体相对应的最小结构单位称为结构单元。在一个高分子化合物中，结构单元的总数表示形成该高分子化合物时反应掉的单体数，称为聚合度。由一种单体聚合后形成的高分子化合物中，结构单元数 = 聚合度 = 链节数；由两种或两种以上的单体聚合后形成的高分子化合物中，结构单元数 = 聚合度≠链节数。
结构单元与聚合度
知识支持
高分子化合物分类
二、高分子化合物的合成——聚合反应
聚合反应：由小分子物质合成高分子化合物的化学反应
聚合反应
加成聚合反应——
缩合聚合反应——
加聚反应
缩聚反应
施陶丁格（H.Staudinger）是德国著名化学家，也是高分子科学的创始人。1920 年，他发表了具有划时代意义的《论聚合》，提出“无论天然或合成的聚合物，其形态和特性都可以由具有共价键连接的链式高分子结构来解释”的观点，从而把“大分子”这个概念引进科学领域。该观点一经提出，立即与当时占主流的“胶体理论”的信奉者产生了一场激烈的学术争论。“胶体理论”认为纤维素是葡萄糖的缔合体，但后来越来越多的实验数据都证实了“大分子”概念的正确性。1953 年，施陶丁格因发现“链状大分子物质”而走上了诺贝尔化学奖的领奖台。
施陶丁格与高分子科学
资料在线
施陶丁格
1. 加成聚合反应
定义：是指单体通过加成的方式生成高分子化合物的聚合反应，简称加聚反应。
特点：没有小分子化合物产生。
2. 缩合聚合反应
定义：由单体通过分子间的相互缩合而生成高分子化合物的聚合反应，简称缩聚反应。
特点：伴随有小分子化合物（如水）的产生。
三、高分子化学反应
定义：有高分子化合物参与的化学反应称为高分子化学反应
作用：将已有的天然或合成高分子转变为新的高分子
目的：一般是为高分子带来某种特定的功能或性质，或者是得到一种全新的高分子化合物
分类
聚合度变大反应
聚合度变小反应
聚合度不变反应
（1）聚合度变大反应
将聚苯乙烯的分子链“接枝”到聚丁二烯的分子链上，实现了高分子聚合度的变大，得到具有高抗冲击性能的聚苯乙烯。
（2）聚合度变小反应
高分子化合物可以在力、热、光、化学物质、水或微生物等作用下降解，发生聚合度变小的反应。
（3）聚合度不变反应
聚苯乙烯的苯环上可以发生磺化反应，磺化程度较高时甚至可以使原本难溶于水的聚苯乙烯变得极易溶于水。
聚醋酸乙烯酯与甲醇在一定条件下反应，可以得到一种新的高分子化合物聚乙烯醇，酯基转变为羟基的结果使聚乙烯醇在水中的溶解性很好。
在塑料制品出厂时，厂家会在产品上面印上标识。表 3-3-1 中列出了常见塑料制品的标识。
表 3-3-1 塑料制品的标识
请寻找五种塑料制品，查看上面的标识，思考并与同学们讨论下列问题。
1. 这些塑料的单体是什么
2. 请举例说明不同成分的塑料的用途有什么不同。
活动·探究
名称 单体 用途
聚对苯二甲酸 乙二（醇）酯 衣料、室内装修材料、电绝缘材料、绳索、渔网等
高密度 聚乙烯 CH2==CH2 背包框架、防弹板、瓶盖、食品储存容器、汽车油箱、折叠椅和桌子、地热传热管系统、耐热烟花迫击炮、安全帽、呼啦圈、编织袋等
聚氯乙烯 排水管、凉鞋、雨衣、化工厂容器贮槽
名称 单体 用途
低密度 聚乙烯 CH2==CH2 注塑制品、食品包装材料、医疗器具、药品、吹塑中空成型制品、纤维等
聚丙烯 可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等
聚苯乙烯 可制高频绝缘材料，电视、雷达部件，医疗卫生用具，还可制成泡沫塑料用于防震、防湿、隔音等
四、合成高分子材料
合成高分子材料：是以合成高分子化合物为基本原料，加入适当助剂，经过一定加工过程制成的材料。
1. 常见的合成高分子材料
塑料
树脂
助剂
凡人工合成的、未经加工处理的任何聚合物
填料
增塑剂
稳定剂
脱模剂
发泡剂
可降低成本，增强塑料的机械性能、耐热性和绝缘性
能改善塑料的柔软性，使塑料易于加工成型
防止塑料在加工和使用过程中因热、光等外界因素影响而发生性能变坏
防止塑料制品在成型过程中粘在金属设备或模具上
以制得具有无数微孔的泡沫塑料
塑料、橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂、密封材料
涂料：
涂布于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质，它常涂在家具、道路指示牌以及船舶的表面，起美化和保护内部物体的作用
涂料主要的成分：成膜物质（成膜物质一般是天然树脂或合成树脂）。
黏合剂：
是以各种树脂如酚醛树脂、脲醛树脂等为主要成分制成的
由 α- 氰基丙烯酸酯
环氧树脂黏合剂因分子链的刚性和含有极性的环氧基团，而具有黏合强度高、收缩率低、化学性质稳定等优点，对金属、陶瓷、塑料及木材等均具有较好的黏结力，具有“万能胶”的
美誉。这种黏合剂可由双酚 A（ ）与环氧氯丙烷（ ）在碱性条件下制得，结构简式为：
环氧树脂黏合剂分为热固化黏合剂和室温固化黏合剂两种。热固化黏合剂需要在 150 ℃以上，同时加入含有羧基或羟基的物质来发挥黏合作用。室温固化黏合剂利用环氧基团与胺类物质（交联剂）在室温下快速反应达到交联固化的目的，保存时需要将黏合剂与交联剂分开，使用时按一定比例混合即可，这就是生活中常用的 AB 胶。
万能胶——环氧树脂黏合剂
资料在线
2. 功能高分子材料
功能高分子：是指除了具有一般高分子的力学性能外，还具有特殊物理、化学或生物等功能的高分子。
特点：一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的内部或表面含有某种功能性基团。
制备方法
将功能性基团通过某种反应或作用连接到已有的高分子中
将含有功能性基团的单体进行聚合
分类：
离子交换树脂
阳离子交换树脂
阴离子交换树脂
向聚合物中引入磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）等基团，得到的树脂，可与溶液中的阳离子进行交换反应
果向聚合物中引入氨基（-NH2）等基团，得到碱性的树脂，可与溶液中的酸根离子进行交换。
医用高分子
生物可降解型
生物非降解型
可吸收缝合线、黏合剂、缓释药物等，当它们降解成小分子后可被生物体吸收或通过代谢而排出体外。
可用于制作人造血管、人造心脏、隐形眼镜等，它们与生物体接触后具有长期稳定性。
高分子导体与半导体
1977 年，科学家发现掺杂了碘的聚乙炔可以变成导体，这种导体具有优良的光学和电学性能，可以代替金属制品进行电磁波的屏蔽。这种传统意义上的绝缘体竟然表现出导体的许多光、电、磁等特性，意味着一种新的功能高分子——导电高分子诞生了。这一发现获得了 2000 年的诺贝尔化学奖。导电高分子材料的研究历史不长，但它作为新一代电子材料，已经在电磁屏蔽、塑料芯片、显示设备、人造肌肉等方面获得了广泛的应用。
高分子半导体材料主要用于聚合物电致发光二极管（PLED）中，电致发光是指通过某种材料将电能直接转化为光能的过程，具有柔性、可湿法加工是PLED 最大的特点。1992 年，黑格教授的研究小组发明了用塑料作为基底的柔性显示器件，将电致发光器件最迷人的一面展示给了世界。
拓展视野
课堂小结
合成高分子化合物
高分子概念
高分子的合成
高分子的反应
高分子材料
定义
单体
链节
加聚反应
缩聚反应
聚合度变大
聚合度变小
聚合度不变
合成高分子材料
功能高分子材料
塑料、橡胶、合成纤维、涂料、黏合剂与密封材料
化学功能、物理功能、生物功能
有小分子生成
无小分子生成
合成高分子化合物的小分子化合物
为重复结构单元
由成千上万个原子以共价键连接形成的、相对分子质量很大的化合物
第三节 合成高分子化合物
知识回顾
1.乙烯加成聚合得到聚乙烯的反应方程式
2.丙烯加成聚合可得到聚丙烯的反应方程式
3.乙炔发生聚合反应生成聚乙炔的方程式
4.苯酚与甲醛发生聚合反应，生成酚醛树脂的方程式
塑料制品
聚乙烯制品
酚醛树脂
合成橡胶
合成纤维
合成高分子化合物已经广泛应用于人们的日常生活。例如，合成橡胶制成的汽车轮胎极大地改善了车胎的性能，合成高分子材料制成的涂料和隔音、隔热材料使得居室更加美观实用，合成纤维制成的服装改善了人们“穿”的质量。
高分子化合物具有什么性质？高分子化合物是怎样合成出来的？
联想·质疑
图3-3-1
由高分子材料 制成的降落伞
一、高分子化合物概述
高分子化合物：一般是指由成千上万个原子以共价键连接形成的、相对分子质量很大（104~106 甚至更大）的化合物（简称高分子），又称大分子化合物（简称大分子）。
也称为高聚物，常称为聚合物。
单体：能用来合成高分子化合物的小分子化合物
由聚苯乙烯制成的灯罩
单体
聚合物
链节：化学组成和结构均可以重复的最小单位，又称重复结构单元
链接数
链节数：重复结构单元数，通常用n表示。
在高分子化合物的分子链中，与单体相对应的最小结构单位称为结构单元。在一个高分子化合物中，结构单元的总数表示形成该高分子化合物时反应掉的单体数，称为聚合度。由一种单体聚合后形成的高分子化合物中，结构单元数 = 聚合度 = 链节数；由两种或两种以上的单体聚合后形成的高分子化合物中，结构单元数 = 聚合度≠链节数。
结构单元与聚合度
知识支持
高分子化合物分类
二、高分子化合物的合成——聚合反应
聚合反应：由小分子物质合成高分子化合物的化学反应
聚合反应
加成聚合反应——
缩合聚合反应——
加聚反应
缩聚反应
施陶丁格（H.Staudinger）是德国著名化学家，也是高分子科学的创始人。1920 年，他发表了具有划时代意义的《论聚合》，提出“无论天然或合成的聚合物，其形态和特性都可以由具有共价键连接的链式高分子结构来解释”的观点，从而把“大分子”这个概念引进科学领域。该观点一经提出，立即与当时占主流的“胶体理论”的信奉者产生了一场激烈的学术争论。“胶体理论”认为纤维素是葡萄糖的缔合体，但后来越来越多的实验数据都证实了“大分子”概念的正确性。1953 年，施陶丁格因发现“链状大分子物质”而走上了诺贝尔化学奖的领奖台。
施陶丁格与高分子科学
资料在线
施陶丁格
1. 加成聚合反应
定义：是指单体通过加成的方式生成高分子化合物的聚合反应，简称加聚反应。
特点：没有小分子化合物产生。
2. 缩合聚合反应
定义：由单体通过分子间的相互缩合而生成高分子化合物的聚合反应，简称缩聚反应。
特点：伴随有小分子化合物（如水）的产生。
三、高分子化学反应
定义：有高分子化合物参与的化学反应称为高分子化学反应
作用：将已有的天然或合成高分子转变为新的高分子
目的：一般是为高分子带来某种特定的功能或性质，或者是得到一种全新的高分子化合物
分类
聚合度变大反应
聚合度变小反应
聚合度不变反应
（1）聚合度变大反应
将聚苯乙烯的分子链“接枝”到聚丁二烯的分子链上，实现了高分子聚合度的变大，得到具有高抗冲击性能的聚苯乙烯。
（2）聚合度变小反应
高分子化合物可以在力、热、光、化学物质、水或微生物等作用下降解，发生聚合度变小的反应。
（3）聚合度不变反应
聚苯乙烯的苯环上可以发生磺化反应，磺化程度较高时甚至可以使原本难溶于水的聚苯乙烯变得极易溶于水。
聚醋酸乙烯酯与甲醇在一定条件下反应，可以得到一种新的高分子化合物聚乙烯醇，酯基转变为羟基的结果使聚乙烯醇在水中的溶解性很好。
在塑料制品出厂时，厂家会在产品上面印上标识。表 3-3-1 中列出了常见塑料制品的标识。
表 3-3-1 塑料制品的标识
请寻找五种塑料制品，查看上面的标识，思考并与同学们讨论下列问题。
1. 这些塑料的单体是什么
2. 请举例说明不同成分的塑料的用途有什么不同。
活动·探究
名称 单体 用途
聚对苯二甲酸 乙二（醇）酯 衣料、室内装修材料、电绝缘材料、绳索、渔网等
高密度 聚乙烯 CH2==CH2 背包框架、防弹板、瓶盖、食品储存容器、汽车油箱、折叠椅和桌子、地热传热管系统、耐热烟花迫击炮、安全帽、呼啦圈、编织袋等
聚氯乙烯 排水管、凉鞋、雨衣、化工厂容器贮槽
名称 单体 用途
低密度 聚乙烯 CH2==CH2 注塑制品、食品包装材料、医疗器具、药品、吹塑中空成型制品、纤维等
聚丙烯 可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等
聚苯乙烯 可制高频绝缘材料，电视、雷达部件，医疗卫生用具，还可制成泡沫塑料用于防震、防湿、隔音等
四、合成高分子材料
合成高分子材料：是以合成高分子化合物为基本原料，加入适当助剂，经过一定加工过程制成的材料。
1. 常见的合成高分子材料
塑料
树脂
助剂
凡人工合成的、未经加工处理的任何聚合物
填料
增塑剂
稳定剂
脱模剂
发泡剂
可降低成本，增强塑料的机械性能、耐热性和绝缘性
能改善塑料的柔软性，使塑料易于加工成型
防止塑料在加工和使用过程中因热、光等外界因素影响而发生性能变坏
防止塑料制品在成型过程中粘在金属设备或模具上
以制得具有无数微孔的泡沫塑料
塑料、橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂、密封材料
涂料：
涂布于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质，它常涂在家具、道路指示牌以及船舶的表面，起美化和保护内部物体的作用
涂料主要的成分：成膜物质（成膜物质一般是天然树脂或合成树脂）。
黏合剂：
是以各种树脂如酚醛树脂、脲醛树脂等为主要成分制成的
由 α- 氰基丙烯酸酯
环氧树脂黏合剂因分子链的刚性和含有极性的环氧基团，而具有黏合强度高、收缩率低、化学性质稳定等优点，对金属、陶瓷、塑料及木材等均具有较好的黏结力，具有“万能胶”的
美誉。这种黏合剂可由双酚 A（ ）与环氧氯丙烷（ ）在碱性条件下制得，结构简式为：
环氧树脂黏合剂分为热固化黏合剂和室温固化黏合剂两种。热固化黏合剂需要在 150 ℃以上，同时加入含有羧基或羟基的物质来发挥黏合作用。室温固化黏合剂利用环氧基团与胺类物质（交联剂）在室温下快速反应达到交联固化的目的，保存时需要将黏合剂与交联剂分开，使用时按一定比例混合即可，这就是生活中常用的 AB 胶。
万能胶——环氧树脂黏合剂
资料在线
2. 功能高分子材料
功能高分子：是指除了具有一般高分子的力学性能外，还具有特殊物理、化学或生物等功能的高分子。
特点：一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的内部或表面含有某种功能性基团。
制备方法
将功能性基团通过某种反应或作用连接到已有的高分子中
将含有功能性基团的单体进行聚合
分类：
离子交换树脂
阳离子交换树脂
阴离子交换树脂
向聚合物中引入磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）等基团，得到的树脂，可与溶液中的阳离子进行交换反应
果向聚合物中引入氨基（-NH2）等基团，得到碱性的树脂，可与溶液中的酸根离子进行交换。
医用高分子
生物可降解型
生物非降解型
可吸收缝合线、黏合剂、缓释药物等，当它们降解成小分子后可被生物体吸收或通过代谢而排出体外。
可用于制作人造血管、人造心脏、隐形眼镜等，它们与生物体接触后具有长期稳定性。
高分子导体与半导体
1977 年，科学家发现掺杂了碘的聚乙炔可以变成导体，这种导体具有优良的光学和电学性能，可以代替金属制品进行电磁波的屏蔽。这种传统意义上的绝缘体竟然表现出导体的许多光、电、磁等特性，意味着一种新的功能高分子——导电高分子诞生了。这一发现获得了 2000 年的诺贝尔化学奖。导电高分子材料的研究历史不长，但它作为新一代电子材料，已经在电磁屏蔽、塑料芯片、显示设备、人造肌肉等方面获得了广泛的应用。
高分子半导体材料主要用于聚合物电致发光二极管（PLED）中，电致发光是指通过某种材料将电能直接转化为光能的过程，具有柔性、可湿法加工是PLED 最大的特点。1992 年，黑格教授的研究小组发明了用塑料作为基底的柔性显示器件，将电致发光器件最迷人的一面展示给了世界。
拓展视野
课堂小结
合成高分子化合物
高分子概念
高分子的合成
高分子的反应
高分子材料
定义
单体
链节
加聚反应
缩聚反应
聚合度变大
聚合度变小
聚合度不变
合成高分子材料
功能高分子材料
塑料、橡胶、合成纤维、涂料、黏合剂与密封材料
化学功能、物理功能、生物功能
有小分子生成
无小分子生成
合成高分子化合物的小分子化合物
为重复结构单元
由成千上万个原子以共价键连接形成的、相对分子质量很大的化合物