第五章-合成高分子-(章末復(fù)習(xí))高二化學(xué)同步課件(人教版2019選擇性必修3)

第五章合成高分子章末復(fù)習(xí)一般是含有雙鍵的烯類單體發(fā)生的聚合反應(yīng)。單體分子之間通過加成反應(yīng)生成高分子。加成聚合的產(chǎn)物叫加聚物—CH2—CH2—[]nnCH2＝CH2催化劑加聚反應(yīng)CH2=CH2+CH2=CH2+CH2=CH2+......共軛二烯烴加聚一定條件nCH2=CH

CH=CH2“兩頭開，雙變單，單變雙”烯烴共聚由兩種或兩種以上單體發(fā)生的加聚反應(yīng)nCH2=CH2+nCH2=CHCH3

一定條件[CH2

CH

=CH

CH2]n[CH2

CH2

CH

CH2]nCH3[CH2

CH2

CH2

CH]nCH3“分別單體，再相連”加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)的特點(diǎn)(1)單體一般含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵等不飽和鍵。(2)原子利用率為100%，沒有小分子物質(zhì)生成。(3)加聚物鏈節(jié)的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成相同。(4)加聚物的平均相對分子質(zhì)量為單體的相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。無雙鍵單烯烴加聚單烯烴共聚將鏈節(jié)的兩個半鍵閉合即為單體。[

]CHCH2Cln單體CH=CH2Cl將鏈節(jié)中每兩個碳斷開，再將兩個半鍵閉合即為單體。[CH2

CH2

CH

CH2

CHCH2]nClCH3單體CH2=CH2CH=CH2ClCH3CH=CH2加聚物推單體有雙鍵炔烴加聚或共聚共軛二烯烴加聚或共聚將鏈節(jié)的兩個半鍵閉合即為單體。[CH=CH

]n單體HC≡CH[CH2

CH

=

C

CH2

CHCH2]nClCH3單體

CH2=CH

C=CH2ClCH3CH=CH2加聚物推單體(1)凡鏈節(jié)主鏈中只有碳原子,并存在碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)的聚合物,其規(guī)律是“見雙鍵,四個碳;無雙鍵,兩個碳”。從一端劃線斷開,隔一鍵斷一鍵,然后將半鍵閉合,即單、雙鍵互換。

(2)凡鏈節(jié)主鏈上有多個碳原子(n>2)，且含有碳碳雙鍵的高聚物，若采用“見雙鍵，四個碳”的斷鍵方式，鏈節(jié)主鏈兩邊分別剩下1個碳原子，無法構(gòu)成含雙鍵的單體時，則可能是含有碳碳三鍵的化合物參與了加聚反應(yīng)。歸納小結(jié)

這種由單體分子間通過縮合反應(yīng)生成高分子的反應(yīng)稱為縮合聚合反應(yīng)(簡稱縮聚反應(yīng)）。（1）在生成縮聚物的同時，還伴有小分子的副產(chǎn)物（如H2O等)的生成（2）一般的縮聚反應(yīng)多為可逆反應(yīng)（3）為提高產(chǎn)率，并得到具有較高聚合度的縮聚物，需要及時移除反應(yīng)產(chǎn)生的小分子副產(chǎn)物?？s聚反應(yīng)單體COOHCOHOCOOCH2CH2OCO[]nHOHCH2CH2OHHOnn+催化劑+(2n-1)H2O單體鏈節(jié)端基原子團(tuán)端基原子各單體物質(zhì)的量與縮聚物結(jié)構(gòu)簡式的下角標(biāo)一般要一致一個單體兩個單體2n-1n-1縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)①羥基羧基縮聚催化劑OnHOCCH2OH+(n-1)H2OH[]OHOCCH2On單體鏈節(jié)端基原子端基原子團(tuán)OHOCCH2OHOHOCCH2OHOHOCCH2OHOHOCCH2OH②氨基羧基縮聚nH2NCH2

COOH催化劑[]HNCH2nHOOHC+(n-1)H2O一個單體縮聚反應(yīng)單體COOHCOHOCOOCH2CH2OCO[]nHOHCH2CH2OHHO+催化劑+(2n-1)H2O單體鏈節(jié)端基原子團(tuán)端基原子各單體物質(zhì)的量與縮聚物結(jié)構(gòu)簡式的下角標(biāo)一般要一致一個單體兩個單體2n-1n-1(2)由兩種單體發(fā)生的縮聚反應(yīng)①二元酸與二元醇③羥基羥基縮聚nHOCH2CH2

OH催化劑HOCH2CH2OH[]n+(n-1)H2Onn②二元酸與二胺(CH2)2NH2H2N+n+

(2n-1)H2O催化劑COOHCOHOn(CH2)4CO(CH2)2NHCO[]nHOH(CH2)4NH③苯酚與甲醛的縮聚(酚醛樹脂)

在酸催化下，等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛反應(yīng)，苯酚鄰位或?qū)ξ坏腍原子與甲醛的羰基加成生成羥甲基苯酚，然后羥甲基苯酚之間脫水縮合成線型結(jié)構(gòu)高分子縮聚物單體的推斷方法常用“切割法”如第一步：去掉縮聚物結(jié)構(gòu)簡式中的方括號與“n”，變?yōu)樾》肿拥诙剑簲嚅_分子中的肽鍵或酯基第三步：羰基碳上連接—OH；在氧或氮原子上連—H，還原為單體小分子?？s聚物推單體

如H

OH結(jié)構(gòu)的，其單體必為一種，在鏈節(jié)的-NH上加氫原子、羰基上加羥基，所得氨基酸為單體。如H

OH的單體是縮聚物推單體

從酯基中間斷開，在羰基上加羥基，在氧原子上加氫原子得到羧酸和醇?？s聚物推單體縮聚物推單體類別加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)單體特征含不飽和鍵(如)或環(huán)(如)至少含兩個官能團(tuán)單體種類含碳碳雙鍵或碳碳三鍵的有機(jī)物等酚、醛、醇、羧酸、氨基酸等加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的比較聚合方式通過不飽和鍵加成通過官能團(tuán)縮合脫去小分子而連接聚合物特征高聚物鏈節(jié)和單體具有相同的化學(xué)組成高聚物鏈節(jié)和單體具有不同的化學(xué)組成產(chǎn)物只生成高聚物高聚物和小分子加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的比較1.塑料塑料主要成分加工助劑合成樹脂實(shí)例：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂增塑劑熱穩(wěn)定劑著色劑提高柔韌性提高耐熱性賦予塑料各種顏色二、通用高分子材料熱塑性塑料(聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯等)塑料分類熱固性塑料（環(huán)氧樹脂、酚系樹脂如酚醛塑料、聚酯樹脂）特性：受熱時軟化并可熔化成流動的液體，冷卻后變成固體，加熱后又熔化，可反復(fù)加工，多次使用特性：在制造過程中受熱時能變軟塑成一定的形狀，但加工成型后就不會受熱熔化線型結(jié)構(gòu)，鏈狀結(jié)構(gòu)，可以反復(fù)加熱熔融加工體型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。不能加熱熔融，只能一次成型物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)的原則同樣適用于高分子二、通用高分子材料塑料可以反復(fù)加熱熔融加工聚乙烯、聚氯乙烯等不能加熱熔融，只能一次成型酚醛樹脂、脲醛樹脂等熱固性塑料熱塑性塑料具有長鏈狀的線型結(jié)構(gòu)。受熱時，分子間作用力減弱，易滑動；冷卻時，相互引力增強(qiáng)，會重新硬化。因此能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化。線型結(jié)構(gòu)不帶支鏈的帶支鏈的熱固性塑料第一次加熱時軟化流動，到一定溫度時鏈與鏈間會形成共價鍵，產(chǎn)生一些交聯(lián)，形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬化定型。此后再次加熱時不能軟化。體型(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)交聯(lián)的熱塑性塑料二、通用高分子材料為什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的軟化溫度低、密度也低？高分子鏈越長高分子鏈之間越密相對分子質(zhì)量越大鏈之間易于接近高分子鏈之間的作用力越大軟化溫度和密度越高

低密度聚乙烯的主鏈有較多長短不一的支鏈，支鏈結(jié)構(gòu)有礙碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)和鏈之間的接近，鏈之間的作用力就比高密度聚乙烯的小，軟化溫度和密度也就較低。

高密度聚乙烯的支鏈較少，鏈之間易于接近，相互作用力較大，軟化溫度和密度都較高。思考與討論分組編號ⅠⅡ?qū)嶒?yàn)步驟①苯酚+甲醛+濃鹽酸①苯酚+甲醛+濃氨水產(chǎn)品外觀加熱試驗(yàn)酒精溶解結(jié)構(gòu)特點(diǎn)②水浴加熱15min③洗凈、烘干米黃色略帶粉色軟化（熱塑性）不軟化（熱固性）溶解不溶解線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)淡黃色實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（2）酚醛樹脂①苯酚與甲醛在酸催化下

等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛反應(yīng)，苯酚鄰位或?qū)ξ坏腍原子與甲醛的羰基加成生成羥甲基苯酚，然后羥甲基苯酚之間脫水縮合成線型結(jié)構(gòu)高分子。二、通用高分子材料纖維化學(xué)纖維棉花羊毛木材草類人造纖維：利用天然高分子化合物，經(jīng)過一系列的化學(xué)處理和機(jī)械加工而制得的纖維，也叫再生纖維。如粘膠纖維等合成纖維：用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品等不含天然纖維的物質(zhì)為原料加工制得單體，經(jīng)聚合反應(yīng)制成的纖維（如：“六大綸”、碳纖維、光導(dǎo)纖維等）天然纖維纖維的分類(4)橡膠的硫化

天然橡膠和順丁橡膠均呈線型結(jié)構(gòu)，分子鏈較柔軟，性能較差。而且分子中存在

碳碳雙鍵，易加成也易被氧化，直接加工成用品使用容易老化。

將橡膠與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的碳碳雙鍵打開，以二硫鍵

(—S—S—)等，把線型結(jié)構(gòu)連接為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，得到既有彈性又有強(qiáng)度的硫化橡膠。

這一加工過程稱為橡膠的硫化。

橡膠的硫化交聯(lián)的程度不宜過大，否則會使橡膠失去彈性。

順丁橡膠具有很好的彈性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造輪胎。合成橡膠單體：CH2=CH-CH=CH21,3-丁二烯順丁橡膠合成方程式為請觀察順丁橡膠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室中哪些試劑瓶的瓶塞不能選用橡膠塞？

順丁橡膠中存在碳碳雙鍵，易發(fā)生加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)，所以盛放溴水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硝酸、濃硫酸、汽油等的試劑瓶，不能用橡膠塞。合成橡膠思考與討論橡膠硫化是將橡膠與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的碳碳雙鍵打開，以二硫鍵(—S—S—)等，把線型結(jié)構(gòu)連接為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，得到既有彈性又有強(qiáng)度的硫化橡膠。

順丁橡膠能否直接用于制造汽車輪胎？該聚合物呈線型結(jié)構(gòu)，分子鏈較柔軟，性能較差。合成橡膠思考與討論含有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈，如羧基、羥基、酰氨基等。1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：2）合成方法：①對淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的主鏈上再接上帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈（如丙烯酸鈉），在交聯(lián)劑作用下形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以提高吸水能力。1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：2）合成方法：①對淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的主鏈上再接上帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈（如丙烯酸鈉），在交聯(lián)劑作用下形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以提高吸水能力。高吸水性樹脂《時代周刊》評出20世紀(jì)最偉大的100項(xiàng)發(fā)明，其中“尿不濕”榜上有名3）性能：

不溶于水，也不溶于有機(jī)溶劑，與水接觸后在很短的時間內(nèi)溶脹，可吸收其本身質(zhì)量的數(shù)百倍甚至上千倍的水，同時保水能力要強(qiáng)，還能耐一定的擠壓作用。高吸水性樹脂

在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤，還可用于嬰兒紙尿褲等。如在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性樹脂,可以使苗木在生長發(fā)育過程中有充足的水分。4）應(yīng)用：高吸水性樹脂

在橡膠工業(yè)中，天然橡膠與合成橡膠一般都要經(jīng)過硫化工藝，將橡膠的線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸水性樹脂時也要加入少量交聯(lián)劑，以得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。思考為什么要將橡膠和高吸水性樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

天然橡膠分子內(nèi)存在較活潑的碳碳雙鍵，容易發(fā)生老化。橡膠硫化后，線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這使硫化橡膠具有很好的彈性、較高的硬度和耐磨性，不易變黏，在有機(jī)溶劑中不易溶解，只發(fā)生溶脹。

高吸水性樹脂在交聯(lián)前一般是水溶性的，不具備吸水性。形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，它可利用分子中大量的羧基、羥基等基團(tuán)與水分子之間產(chǎn)生氫鍵等作用，吸收水分子，并且通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將水分子束縛在高分子網(wǎng)格中，形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強(qiáng)，在一定壓力下也不易失水。思考與討論尿不濕所用的材料是高吸水性樹脂（常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉）。聚丙烯酸鈉的合成：CH2=CHCOOH→CH2=CHCOONa→聚丙烯酸鈉

在橡膠工業(yè)中，天然橡膠與合成橡膠一般都要經(jīng)過硫化工藝，將橡膠的線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸水性樹脂時也要加入少量交聯(lián)劑，以得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。思考為什么要將橡膠和高吸水性樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。高吸水