第五章 进入合成有机高分子化合物的时代-天津市2020年空中课堂人教版高中化学选修五课件(共58张PPT)

(共58张PPT)
第五章
进入合成有机高分子化合物的时代
高二年级 化学
有机高分子的特点
(1) 相对分子质量很大，一般高达104 ~106。
(2) 由若干个可重复结构单元组成。
—CH—CH2—


n
Cl
一、走进生活，
寻找身边的有机高分子

淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等都属于天然
有机高分子。

塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等都属于合成有机高分子。
二、走进化学，
认识应用广泛的有机高分子
1. 有机高分子(或有机高分子材料)的分类
天然高分子
合成高分子
有
机
高
分
子
按来源分
按用途和性能分
有机高分子材料
合成高分子材料
功能高分子材料
复合材料
三
大
合
成
材
料
塑料
合成橡胶
合成纤维
1. 有机高分子(或有机高分子材料)的分类
2.有机高分子的结构
线型结构 支链型结构 网状结构(体型结构)

线型结构的聚乙烯可以用物理方法将其转变为网状结构的聚乙烯，以增加强度。
3. 有机高分子的性质
(2) 热塑性和热固性
① 加热熔化，冷却固化，再加热又熔化，线型高分子具有热塑性。
② 只能一次成型，成型后加热不再熔化，体型高分子具有热固性。
(1) 溶解性 线型结构的有机高分子可溶解在适当的有机溶剂中，
而体型结构的一般难溶于溶剂，仅有溶胀。

3. 有机高分子的性质
(3) 强度 强度较大
(4) 电绝缘性 绝大多数有机高分子是良好的电绝缘材料
(1) 塑料
4. 常见的有机高分子材料 (如三大合成材料)
多彩的塑料制品
密度较高、熔点较高、较硬，可做管材、桶等。
通常在低压下合成，也称为低压聚乙烯。

密度较低、熔点较低、柔软，可做塑料薄膜等。
通常在高压下合成，也称为高压聚乙烯。

高密度聚乙烯：
低密度聚乙烯：
请思考：两种聚乙烯塑料，性质差异的主要原因是什么？
聚乙烯塑料
影响高分子熔点、密度的主要因素
① 与高分子链的长短有关
链越长→Mr 越大→分子间的作用力越强→熔点、密度越高




② 与高分子链之间的疏密远近有关
链之间距离越近→链之间的作用力越强→熔点、密度越高


低密度聚乙烯的Mr较小，为支链型结构；链与链之间距离较远，
分子间作用力较小，故密度较低、熔点较低。
高密度聚乙烯的Mr较大，为线型结构；链与链之间距离较近，
分子间作用力较大，故密度较高、熔点较高。
两种聚乙烯塑料，性质差异的主要原因：
酚醛树脂
酚醛树脂的制取和性质
(控制两种原料的物质的量的比和溶液的酸碱性等)
分组编号 ① ②
实验步骤 苯酚+甲醛+浓盐酸 苯酚+甲醛+浓氨水


加热试验
乙醇溶解
水浴加热
洗净、烘干
热塑性
热固性
溶解
不溶解
酸性条件下的产物中
加入乙醇
碱性条件下的产物中加入乙醇


混

合



线型结构
体型结构

物质结构
物质性质
决定
反映
(2) 合成纤维
纤维

天然纤维 棉花、羊毛、蚕丝和麻等

化学纤维

人造纤维 用木材等为原料，
经化学加工处理。
合成纤维 以石油、煤和天然气等作原料
制得单体，再经聚合反应制成。

“六大纶”
涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶
(2) 合成纤维
涤纶——聚酯纤维
目前产量为第一位。
既柔软舒适有弹性，
又结实耐穿，不变形。
维纶——“人造棉花”

—CH2–CH—CH2— CH—CH2— CH—

OH
n

因其分子中有羟基，
所以吸湿性较好。
O
O
—CH2—
n




(3) 合成橡胶
橡胶


丁苯橡胶
顺丁橡胶
氯丁橡胶等
通用橡胶
特种橡胶
硅橡胶等
合成橡胶具有耐磨性、耐油性、耐寒性、耐热性、耐燃性、
耐腐蚀性和耐老化等优良的性能。

天然橡胶
合成橡胶
橡胶
主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。
顺丁橡胶的特点是弹性高、耐磨、耐寒性好，
顺丁橡胶是顺式聚-1,3-丁二烯与硫黄等硫化剂混炼而成的。
硫化剂的作用是将线型结构转化为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。
顺式聚-1,3-丁二烯
请思考：这些应用广泛的高分子材料怎样合成的？




n
n
三、合成有机高分子的基本方法
1. 合成有机高分子的基本方法
聚合反应
加成聚合反应(简称加聚反应)
缩合聚合反应(简称缩聚反应)
(1) 加聚反应
n CH2=CH2
催化剂
—CH2?CH2—


n
聚乙烯

单体

聚合度


有机高分子，又称为聚合物
链节
—CH2?CH2—
C
C
a
b
c
d
C
C
a
b
c
d
C
C
a
b
c
d
C
C
a
b
c
d
]
[
n
C
C
a
b
c
d


C
C
a
b
c
d


C
C
a
b
c
d




由单体推断加聚产物的常用方法
催化剂
—CH?CH2—


n
CH3
聚丙烯
n CH=CH2
CH3
丙烯


CH2－CH = CH－CH2


－CH2－CH = CH－CH2－
[
n
]
CH2 = CH－CH = CH2
CH2－CH－CH－CH2




聚-1,3-丁二烯
CH2 = CH－CH = CH2
CH2 = CH－CH = CH2
CH2－CH－CH－CH2




CH2－CH－CH－CH2




CH2－CH = CH－CH2


CH2－CH = CH－CH2




1,3-丁二烯
形成新键
形成新键
形成新键
C
C
H
H
H
H
C
C
H
H
H
CH3
C
C
H
H
H
H


C
C
H
H
H
H
C
C
H
H
H
CH3
C
C
H
H
H
CH3


C
C
H
H
H
H


C
C
H
H
H
CH3






催化剂
n CH2 = CH2 + n CH2 = CH
CH3

—CH2?CH2 ?CH2?CH—


CH3

乙丙橡胶
n
乙烯
丙烯
(1) 单体必须是含有碳碳双键或碳碳三键等不饱和键的小分子
(2) 加聚过程中没有副产物产生
(3) 链节与单体的化学组成相同
加聚反应的特点
聚乙烯的单体为 CH2 = CH2
如聚乙烯的链节为 —CH2 – CH2—

H－O－CH－C－OH
O
CH3

脱H2O
H－O－CH－C－O－CH－C－O－CH－C－O－CH－C－O－CH－C－OH
O
O
O
O
O
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3

H－O－CH－C－OH
O
CH3
n
]
[





脱H2O
(2) 缩聚反应
端基原子
端基原子团

+
(n-1) H2O

链节
H－O－CH－C－OH
O
CH3
H－O－CH－C－OH
O
CH3
n HO－CH－C－OH
O
CH3
H－O－CH－C－OH
O
CH3
n
]
[
催化剂
若单体仅有一种，以乳酸缩聚为例。
+
(2n-1) H2O

HO－C(CH2)4C－OCH2CH2O－H


n
O
O
+
催化剂
n H OCH2CH2OH
n HOOC(CH2)4CO OH
H－OCH2CH2O－H
HO－C(CH2)4C－OH
O
O

脱H2O

脱H2O

脱H2O
HO－C(CH2)4C－OCH2CH2O－C(CH2)4C－OCH2CH2O－H
O
O
O
O


H－OCH2CH2O－H
HO－C(CH2)4C－OH
O
O
链节
链节
若单体有两种，以己二酸和乙二醇缩聚为例。
催化剂

请思考并完成己二酸和1,6-己二胺发生缩聚的化学方程式
n HOOC(CH2)4CO OH ＋ n H－N(CH2)6NH2
H
催化剂

请思考并完成己二酸和1,6-己二胺发生缩聚的化学方程式
n HOOC(CH2)4CO OH ＋ n H－N(CH2)6NH2
H

HO—C(CH2)4C－NH(CH2)6N—H＋ (2n-1) H2O


n
O
O
H

OH
H
+
H C H
O
H+
酚醛树脂的合成方法(先加成再缩聚)

OH
CH2OH

OH
CH2－OH
H

OH
CH2－OH
H

OH
CH2－OH
H

脱H2O

脱H2O

OH
CH2
H

OH
CH2

OH
CH2－OH



2-羟甲基苯酚
合成酚醛树脂的总反应可表示为：
n
H+


OH
CH2 OH
H

n
+ (n?1) H2O

OH
+ n HCHO

n
H+


OH
CH2 OH
H

n
+ (n?1) H2O


OH
CH2OH
缩聚反应的特点
(1) 单体是具有双官能团(如 ?OH、 –COOH等)或多官能团的小分子
(2) 生成聚合物的同时，还有小分子副产物(如H2O等)产生
(3) 链节与单体的化学组成不相同

－C(CH2)4C－OCH2CH2O－
O
O
如某缩聚物的链节为
HOCH2CH2OH
HOOC(CH2)4COOH 和
该缩聚物的单体为

—CH—CH2—


n
Cl
端基原子
端基原子团
H－O－CH－C－OH
O
CH3
n


↑
↑
温馨提示
(1) 书写高聚物结构简式时要分清是加聚物还是缩聚物，加聚物
不写端基，而缩聚物要写出端基原子或原子团。如：
温馨提示

(2) 书写缩聚反应的化学方程式时，要注意小分子的化学计量数。
经验规律如下：

仅由一种单体发生缩聚反应，生成小分子的物质的量为(n-1) mol；
若由两种单体发生缩聚反应，生成小分子的物质的量为(2n-1) mol。
特例：苯酚和甲醛合成酚醛树脂，两种单体发生缩聚反应生成
小分子的物质的量为(n-1) mol。

(1) 聚合物的主链上只有两个碳原子(无其它原子)
2. 加聚产物单体的判断方法
— CH2?CH2—


n
CH2=CH2
—CH2 ? CH2—
(2) 聚合物主链上有四个碳原子且没有碳碳双键，其单体有两种。
—CH2?CH2?CH?CH2—


n
CH2=CH2
—CH2 ? CH2?CH ? CH2—
(3) 聚合物主链上只有四个碳原子且存在碳碳双键，通常将单键
变双键，双键变单键即得对应单体。
—CH2?CH=CH?CH2—


n
CH2=CH?CH=CH2
—CH2?CH=CH ? CH2—

补上–H

补上–OH
单体
单体
HOCH2CH2OH
3.缩聚产物单体的判断方法
切割法
H—O?CH2CH2O?C?


O
O
n
?C— OH
H—O?CH2CH2O?C?
O
O
?C— OH

—C–O—
O
结构简式为 HO(CH2)5 COOH
聚-6-羟基己酸酯的单体为 6-羟基己酸
H－O(CH2)5C－O(CH2)5C－O(CH2)5C－O(CH2)5C－O(CH2)5C－OH
O
O
O
O
O
以n = 5为例说明






补上－OH

补上－H
—O (CH2)5C—OH

n

H
O
(聚-6-羟基己酸酯)单体的结构简式
请思考
通过高聚物判断单体时，首先要判断出是加聚产物还是缩聚产物，然后分别按照给出的判断方法分析，最终得到单体。
温馨提示
材料是能源和信息发展的基础。
四、展望未来，
开发新型有机高分子
1. 研制具有新型骨架结构的高分子材料。
2. 在合成高分子的主链或支链上引入某种原子团， 使其显示出
声、光、电、磁、热等方面的特殊功能。

高吸水性树脂

液晶高分子

医用高分子

导电高分子


……


功能高分子材料
复合材料
以玻璃纤维、碳纤维等无机材料作为增强材料，以酚醛树脂、
环氧树脂等为基体做成增强塑料就是典型的复合材料。
该材料具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特点。
复合材料性能优异，应用很广泛。可用来做建筑材料和汽车、
轮船等的外壳和构件。

课堂练习
(1)
CH2=CH?C?NH2
O
n
催化剂

—CH2?CH—


n
O=C?NH2
加聚反应
(2)
HO(CH2)5COOH
n
催化剂
—O?(CH2)5?C—OH

n

H
+
(n-1) H2O
缩聚反应
判断下列聚合反应的类型
课堂练习
—CH?CH2—


n
—CH ?CH2—
CH=CH2
—CH?CH2—


n
写出聚苯乙烯(
)单体的结构简式
课堂小结
1. 常见有机高分子的性质及应用
2. 合成有机高分子的基本方法——加聚反应和缩聚反应
3. 开发新型功能有机高分子和复合材料


课后作业
1. 完成教材第103页第1题，第112页2-5题，第116页1-3题
2. 课后扩展阅读
① 可降解高分子材料——教材第107页
② 天然橡胶——教材第111页
③ 导电高分子的发现——教材第115页