合成材料加聚和縮聚

【68】初步了解重要合成材料的主要品種的主要性質(zhì)和用途。理解由單體進(jìn)行加聚和縮聚合成樹脂的簡單原理。塑料、合成橡膠和合成纖維是重要合成材料，號稱三大合成材料。合成材料是用人工的方法，由低分子化合物合成的高分子化合物，又叫高聚物，相對分子量可在10000以上。高分子的人工合成反應(yīng)有兩類，即加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，其比較見下表：類別加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)反應(yīng)物特征含不飽和鍵（如C=C）含特征官能團(tuán)（如—OH、—COOH等）產(chǎn)物特征高聚物與單體具有相同的組成高聚物和單體有不同的組成產(chǎn)物種類只產(chǎn)生高聚物高聚物和小分子反應(yīng)種類單烯、雙烯加聚酚醛、酯、肽鍵類聚合物中最重要，應(yīng)用最廣泛的就是聚乙烯（）它是乙烯分子中>C=C<鍵能較小的鍵斷開后，彼此連接在一起得到的。由CH2＝CH2單體加聚生成聚乙烯的反應(yīng)如下：。除此之外，還有以CH2＝CHC為單體聚合而成的聚氯乙烯（），天然橡膠（），異戊二烯的兩個(gè)雙鍵各斷開一條，在中間形成一個(gè)新的雙鍵，然后彼此連接起來。還有聚丙烯（）也叫丙綸，是由丙烯聚合而成的；還有聚丙烯腈（），也叫腈綸，是由丙烯腈聚合而成的。以上是加聚反應(yīng)的主要產(chǎn)物，還有一些聚合物是通過縮聚反應(yīng)得到的。如苯酚和甲醛的水溶液起反應(yīng)：得到酚醛樹脂和小分子的水，酚醛樹脂是絕緣性材料，用于制電木，還有一些聚酯也屬于縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物，如聚對苯二甲酸乙二酯（），也叫滌綸，就是由對苯二甲酸和乙二醇在一定條件下縮聚而成的。其反應(yīng)如下：例1下列物質(zhì)一定不是天然高分子的是（）A橡膠B蛋白質(zhì)C尼龍D纖維素【解析】橡膠和纖維都有天然的和合成的，蛋白質(zhì)是天然的，尼龍常指聚酰胺纖維，是通過縮聚反應(yīng)生成的。【答案】C【點(diǎn)評】相對分子質(zhì)量很大至少在10000以上的化合物叫高分子化合物，簡稱高分子。天然高分子有淀粉、纖維素、天然橡膠和蛋白質(zhì)等。三大合成材料則是人工合成的高分子。例2乙烯和丙烯按1∶1mo聚合時(shí)，生成聚合物乙丙樹脂，該聚合物的結(jié)構(gòu)式可能是（）【解析】單烯作為單體加聚后的聚合物中不可能還保留雙鍵，所以應(yīng)先排除C。①和②連接為B，①和③連接則為A，從丙烯的斷鍵不難看出，形成的高聚物鏈節(jié)上必然會出現(xiàn)一個(gè)—CH3側(cè)鏈，則D式肯定不正確。A、B兩種表達(dá)式實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)相同，因?yàn)閚很大時(shí)，均為每隔3個(gè)碳原子就出現(xiàn)一個(gè)—CH3。【答案】A、B【點(diǎn)評】要確定聚合物的結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)弄清它是通過什么聚合反應(yīng)而成，然后要弄清各種聚合的特點(diǎn)。乙丙樹脂是通過乙烯和丙烯加聚而成，而加聚的特點(diǎn)是打開雙鍵聚合的，故丙烯分子中的甲基將成為高分子的側(cè)鏈；由于只生成一種物質(zhì)。其組成就應(yīng)為兩者組成之和。故該聚合物的結(jié)構(gòu)式可能是A或B。樹脂的結(jié)構(gòu)簡式如下：式中-C6H5是苯基，-CN是氰基，合成時(shí)用了三種單體，這三種單體的結(jié)構(gòu)簡式分別是_______、_______、_______?！窘馕觥考泳畚镎覇误w是個(gè)難點(diǎn)，介紹兩種方法。法1：首先將括號及聚合度n值去掉，然后將鏈節(jié)改組，方法是：雙鍵變單鍵，單鍵變雙鍵，超過四個(gè)價(jià)鍵的兩個(gè)碳原子就切斷，上式可變?yōu)椋河捎?號碳和3號碳，6號碳和7號碳超過四價(jià)，從中斷開即得到三種單體。法2：首先將括號及聚合度n值去掉，將左、右兩端的“半鍵”合并成一個(gè)單鍵放在一端，如下圖左端，然后從左端開始“翻鍵”，將翻下來的鍵（一個(gè)）放在箭頭指向位置，如下圖：“翻鍵”后自然形成如下三個(gè)單體：【答案】CH2=CHCN、CH2=CH-CH=CH2、CH2=CHC6H5。【點(diǎn)評】不飽和的單體間可以通過加聚反應(yīng)生成高分子化合物，如果是單烯的加聚反應(yīng)，則生成的高分子的主鏈重復(fù)結(jié)構(gòu)單元只含有兩個(gè)碳原子（不含側(cè)鏈），如果是二烯烴的加聚反應(yīng)，則生成的高分子的主鏈重復(fù)結(jié)構(gòu)單元含有四個(gè)碳原子（不含側(cè)鏈），而且主鏈重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中含有一個(gè)雙鍵。分析ABS的結(jié)構(gòu)簡式，就可以推斷出三種單體的結(jié)構(gòu)簡式。在近幾年的高考試題中，合成材料的命題大都以合成纖維、橡膠和塑料為背景，和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。主要涉及的內(nèi)容和形式是：1由一種或幾種單體加聚成高分子化合物單體往往是1，3-丁二烯或它的同系物，或由加聚成的高聚物反推其單體。2由一種或幾種單體縮聚成高分子化合物或已知高分子的鏈節(jié)求其組成的單體。單體是含有—OH、—COOH或—NH2、—COOH的有機(jī)物，或類似酚醛樹脂的合成，以及根據(jù)信息確定失去小分子種類及方式。這也是將來命題的重要方面，應(yīng)當(dāng)引起重視。要求考生要了解重要合成材料的主要品種的主要性質(zhì)和用途。理解由單體進(jìn)行加聚和縮聚合成樹脂的簡單原理。合成高聚物的反應(yīng)類型主要有加成聚合反應(yīng)簡稱加聚反應(yīng)和縮合聚合反應(yīng)簡稱縮聚反應(yīng)。能發(fā)生加聚反應(yīng)的單體分子內(nèi)一般應(yīng)含有不飽和碳原子，加聚的形式有1，2加聚和1，4加聚兩種。能發(fā)生縮聚反應(yīng)的單體分子內(nèi)—般應(yīng)含有羧基、羥基、氨基等，聚合反應(yīng)過程中每兩個(gè)單體間縮去一個(gè)或兩個(gè)小分子。鏈節(jié)中含有—CO—O—C—基團(tuán)的高聚物屬聚酯類物質(zhì)，其反應(yīng)和酯化反應(yīng)類似；鏈節(jié)中含有—CO—NH—基團(tuán)的高聚物屬聚酸胺類物質(zhì)，其反應(yīng)和氨基酸縮合成多肽的反應(yīng)類似。它們水解斷鍵的部位分別在和中間（見虛線）。由此可以判斷出此類高分子化合物的單體，如：①滌綸的單體：和。②錦綸的單體：H2NCH25COOH。③錦綸66的單體：H2NCH26NH2和HOOCCH24COOH。1下列對于高分子化合物的敘述不正確的是（）A．有機(jī)高分子化合物稱為聚合物或高聚物，是因?yàn)樗鼈兇蟛糠质怯尚》肿油ㄟ^聚合反應(yīng)而制得的B．有機(jī)高分子化合物的相對分子質(zhì)量很大，但通常結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，它是單體通過加聚反應(yīng)或縮聚反應(yīng)生成的C．對于一塊高分子材料，n是一個(gè)整數(shù)值，因而它的相對分子質(zhì)量是確定的D．高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料兩大類答案：C提示：有機(jī)高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物兩大類，合成高分子化合物主要由加聚和縮聚兩類反應(yīng)制的。對于高分子化合物來說盡管相對分子質(zhì)量很大，但沒有一個(gè)準(zhǔn)確的相對分子質(zhì)量，只有一個(gè)范圍，但它們的結(jié)構(gòu)均是有若干個(gè)鏈節(jié)所組成的。2．合成結(jié)構(gòu)簡式為的高聚物，其單體應(yīng)是（）①苯乙烯—CH＝CH2②丁烯CH2＝CH—CH2—CH3③丁二烯CH2＝CH—CH＝CH2④丙炔CH≡C—CH3⑤苯丙烯—CH2—CH＝CH2A．①②B．④⑤C．③⑤D．①③答案：D提示：從聚合物可推出單體是苯乙烯和丁二烯。3．某高分子化合物可表示為：，可用于合成該高分子化合物的單體為（）A甘氨酸B丙氨酸C苯丙氨酸D谷氨酸答案：A、C提示：該高分子鏈中有肽鍵的結(jié)構(gòu)，可推測出單體分子中有—COOH和—NH2。將碳氮鍵斷裂后：，，即可得有兩種單體，為甘氨酸和苯丙氨酸。4．乙烯和丙烯按1∶1mo聚合時(shí)，生成聚合物乙丙樹脂，該聚合物的結(jié)構(gòu)式可能是（）A． B． C． D．答案：A、B提示：單烯作為單體加聚后的聚合物中不可能還保留雙鍵，所以應(yīng)先排除C。發(fā)生加聚反應(yīng)時(shí)“C=C”雙鍵斷裂,CH=CH2斷裂為：－CH2－CH2－；丙烯斷裂為：或；斷裂后的“鏈節(jié)”交替連接，可表示成A、B形式，實(shí)際上是A、B是一樣的。5．具有單雙鍵交替長鏈如：—CH＝CH—