第五章 进入合成有机高分子化合物的时代

第五章 进入合成有机高分子化合物的时代
第一节合成高分子化合物的基本方法

【复习指导】
学习目标：
1. 了解有机高分子化合物的链节、聚合度、单体的概念
2. 了解加聚反应和缩聚反应的一般特点
学习重点：链节、聚合度、单体的概念，加聚反应和缩聚反应的一般特点
学习难点：由简单的单体写出聚合反应方程式、聚合物结构式，或由简单的聚合物结构式分析出它的单体；从有机高分子的结构特点出发，掌握合成有机高分子的基本方法。
【知识精讲】
合成材料即合成有机高分子材料，其主要成分为有机高分子化合物。（相对分子质量在几万到几十万的化合物）
一、有机高分子化合物的结构特点
它们都是由简单的结构单元重复连接而成的。例如聚乙烯是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物
（1）链节：组成高分子的重复的结构单元。如聚乙烯的链节为－CH2－CH2－
（2）聚合度：每个高分子里的链节的重复次数。用n表示。
（3）单体：能通过聚合反应合成高分子化合物的小分子物质。如聚乙烯的单体为乙烯。
所以我们把高分子化合物叫做聚合物或者高聚物。
相对分子质量＝聚合度×链节的式量
反应（举例） 有机玻璃 酚醛树脂
单体 甲基丙烯酸甲酯 苯酚、甲醛
高聚物 聚甲基丙烯酸甲酯
链 节 CH3－CH2－C－COOCH3
聚合度 n n
聚合类型 加成聚合 缩合聚合
（过渡）根据聚乙烯、聚氯乙烯的合成反应原理可知，他们都是长链状的，像一条线。而且聚氯乙烯分子的长链上还有支链。由于他们给人的印象是一条线，所以把这种结构叫做线型结构。
高分子化合物分子以范德华力结合在一起，高分子间的作用力远大于小分子间的作用力，这就使得高分子材料强度大大增加。
根据酚醛树脂的合成反应原理，可以看到。如果链状分子上有能起反应的官能团，还会互相反应使得链与链之间形成化学键，从而把链与链联结起来形成一张网。我们把这种网状的结构称为体型结构。
二、有机高分子化合物的基本性质：
1.溶解性；（演示实验8－1和8－2） 观察到：线型结构的有机高分子有机玻璃能够溶解在三氯甲烷里溶解过程比小分子缓慢，体型结构的有机高分子化合物如橡胶则不容易溶解，只是有一定程度的胀大
2.热塑性和热固性；（演示实验8－3）
聚乙烯塑料受热到一定温度范围时，开始软化，直到成为可以流动的液体，冷却后又成为固体，再加热、冷却，又出现液化、固化等重复现象
这就体现了线型高分子的可塑性，而对体型高分子，一经加工成型就不会受热熔化，可见有热固性。
（讨论）为什么聚氯乙烯塑料凉鞋破裂可以热修补，而电木插座破裂不可以热修补？
（过渡）不同材料制成的绳子能吊起重物的质量不同，而且相差很远，高分子材料制成的绳子吊起重物的质量远大于其他材料制成的绳子吊起重物的质量。
3．.强度大；高分子材料的强度很大展示一段导线，从导线的截面可以看到护套保护导线不漏电，这是利用了它的电绝缘性。
4. 电绝缘性；高分子化合物中只有共价键，无可自由移动的电子，所以不导电。
三、有机高分子化合物的分类
⑴按来源分 天然高分子（如棉花、羊毛、淀粉,纤维素,蛋白质）合成高分子（如涂料、黏合剂、电木,聚乙烯）橡胶、塑料、纤维
⑵按结构分 线型结构（如聚乙烯、聚氯乙稀）体型结构（如酚醛树脂）
⑶按性质分 热固性热塑性
加聚反应和缩聚反应的比较：
加 聚 反 应 缩 聚 反 应
相 同 ①单体是式量小有机物 ②产物为高分子
单体可相同,也可不相同
不同 产物中 无小分子 有小分子(H2O,NH3)
高分子与单体 组成相同 组成不相同
高分子式量 是单体式量的整数倍 单体式量减去缩去分子式量的n倍
反应特点 打开不饱和键,相互连成长碳键 官能团与官能团(烃基)间缩去一个小分子,逐步缩合
常见反应情况 (1)均聚反应/自聚反应:一种单体的聚合①乙烯型 ②丁二烯型 ③特例:醛类如甲醛(2)共聚反应:两种或两种以上单体的聚合①乙烯型+乙烯型 ②丁二烯型+丁二烯型 ③乙烯型+丁二烯型 ① 酚+醛② 二元酸+二元醇③ 氨基酸/羟基酸nH2N CO0H→[HN CO]nnHO COOH→[O CO]n
每一种小分子化合物都有它的固定不变的相对分子质量。但是，对高分子化合物来说，构成每一个高分子的结构单元的数目并不完全相同，所以研究一个高分子化合物的相对分子质量并无多大实际意义，只研究一种聚合物的相对分子质量的平均值才有意义。
四、有机高分子化合物的用途：
特殊领域使用的高分子有特殊的性能，高分子材料的社会地位越来越高，但是高分子化合物也有其不足之处，那就是给环境带来了污染，所以告警高分子材料的性能是高分子化合物研究的重要内容。
【课后习题参考答案】