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第五章
合成高分子
第一节
合成高分子的基本方法
一、加成聚合反应
(一)高分子的相关概念
1、高分子的分类
(1)天然高分子——淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等
(2)合成高分子——塑料、合成纤维、合成橡胶等
2、高分子与低分子的区别与联系
高分子
低分子
相对分子
质量
通常在104以上
一般在1000以下
相对分子
质量数值
平均值
具有明确的数值
分子的基
本结构
由若干个重复结构单元组成
单一分子结构
性质
在物理、化学性质上有较大的差别
联系
有机高分子是由低分子有机物经聚合反应
得到的
3、合成高分子的基本方法
(1)加成聚合反应——一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应
(2)缩合聚合反应——一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应
4、合成高分子的相关概念(以乙烯的加聚反应为例)
(1)单体:
能合成高分子的小分子物质称为单体
——即“反应物”。
(2)链节:
高分子中重复的结构单元称为链节,也称重复结构单元。
例:CH2=CH2
例:—CH2—CH2—
(3)聚合度:
高分子链中含有链节的数目称为聚合度,通常用n表示
(4)聚合物:
聚合反应生成的产物叫做聚合物——产物,聚合物为混合物
,没有固定的溶沸点
聚合物的平均相对分子质量=链节的相对质量×n
1、特点
(1)单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物
(如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等)
(2)加聚反应发生在不饱和键上
(3)无副产物产生,聚合物链节的化学组成与单体的化学组成相同
(二)加聚反应
(4)加聚反应生成的聚合物的平均相对分子质量为单体的相对分子质量的整数倍。
2、种类
(1)烯烃的均聚反应:
(2)二烯烃的均聚反应:
nCH2=CH-CH=CH2
“破两头移中间”
2、共聚反应:
由两种或两种以上单体发生的加聚反应
(1)烯烃的共聚反应:
nCH2=CH2+nCH2=CH-CH3
(2)烯烃与二烯烃的共聚反应:
(或
nCH2=CH2+
nCH2=CH-CH=CH2
—CH2-CH2-CH2-CH=CH-CH2—
3、碳碳三键的加聚反应:
(三)由聚合物推单体:“无双键,两碳拆;
有双键,四碳拆,单双键互换
1、若链节的主链上只有C-C,则2个C一起拆,
单键变双键
例:
—CH2—CH2—
单体:CH2=CH2
2、若链节的主链上有C=C,则4个C一起拆,
单双键互换
例:
单体:CH2=CH-CH=CH2
—CH2-CH2-CH2-CH=CH-CH2—
单体:CH2=CH2和CH2=CH-CH=CH2
注:—CH=CH—
单体:CH≡CH
二、缩合聚合反应
(一)特点:
1、缩聚反应单体往往是具有双官能团(如-OH、-COOH、-NH2等)或多官能团的小分子
2、缩聚反应生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O、NH3、HCl等)生成,这是缩聚反应与加聚反应的重要不同之处
3、所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同
4、含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构
5、一般的缩聚反应多为可逆反应,为提高产率,并得到具有较高聚合度的缩聚物,需要及时移除反应产生的小分子副产物
(二)缩聚物结构简式的书写:在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团
例:
端基原子团
端基原子
四、缩聚反应方程式的书写
1、单体物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致
2、注意生成小分子的物质的量:
由一种单体进行缩聚反应,生成小分子的物质的量为n-1
由两种单体进行缩聚反应,生成小分子的物质的量为2n-1
注:加聚物的端基不确定,一般不必写出
(四)种类
1、羟基与羧基(酯化)
+nHOCH2CH2OH
+(2n-1)H2O
(1)醇酸缩聚:
(2)羟酸缩聚:
2、氨基与羧基:
2nH2N(CH2)5COOH→
+(2n-1)H2O
+
n
3、酚醛缩聚:
先
再
总反应:
(五)缩聚产物推单体
1、若链节中无
、
时,去掉“[
]”和“n”,就得到单体
2、若链节中有
、
时,断开C-N和C-O键,C上连—OH,N和O上连H,再去掉“[
]”和“n”,就得到单体
例:
单体:H2N-CH2-COOH
例:
单体:H2N-CH2-COOH
3、若链节中有
、—CH2—,则单
体为
和HCHO
例:
单体:HOOC-COOH和HOCH2CH2OH
七、判断聚合反应的类型
1、若链节上都是C,则是加聚反应
2、若链节含有
、
、
,
则是缩聚反应
THANK
YOU!