5.1.2 加聚反应 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修3

第五章 合成高分子 第一节 合成高分子的基本方法 第1课时 加聚反应 00:10 1922，施陶丁格，高分子化学之父 PET 聚酰胺纤维等 2 口罩戴结构示意图 无纺布 什么是无纺布？ 无纺布PP：主要材料是聚丙烯polypropylene 不同工艺制作不同无纺布，如纺粘无纺布，熔喷无纺布 什么是聚丙烯（PP） 聚丙烯：是丙烯通过 加成聚合反应 生成的 高分子 聚合物 相对分子质量通常在104以上，是一个平均值 合成高分子的方法 加成聚合反应 缩合聚合反应 一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应 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 一、加成聚合反应（加聚反应） 以聚丙烯的形成为例 CH3CH=CH2 一定条件 n [ ] CH CH2 CH3 n 丙烯 聚丙烯 单体： 加成聚合物： （简称加聚物） 链节： CH CH2 CH3 （又称重复结构单元） 聚合度： n 含有的链节数目 聚合物的平均相对分子质量=链接×n 一、加成聚合反应（加聚反应） 以氯乙烯的形成为例 一定条件 n [ ] CH CH2 Cl n 氯乙烯 聚氯乙烯 单体： 加成聚合物： 链节： 聚合度： CH=CH2 Cl CH CH2 Cl n 单体名称 单体结构简式 聚合物 乙烯 CH2=CH2 丙烯 CH2=CHCH3 氯乙烯 CH2=CHCl 丙烯腈 CH2=CHCN 丙烯酸 CH2=CHCOOH 醋酸乙烯酯 CH3COOCH=CH2 丁二烯 CH2=CH—CH=CH2 乙炔 HC≡CH 课堂检测 Cl CN COOH [ CH—CH2 ]n OOCCH3 [ CH2—CH ]n [ CH2—CH ]n [ CH2—CH ]n [ CH2—CH2 ]n CH3 [ CH2—CH ]n 一、加成聚合反应（加聚反应） 共轭二烯烃加聚 一定条件 nCH2=CH CH=CH2 “两头开，双变单，单变双” 烯烃共聚 由两种或两种以上单体发生的加聚反应 nCH2=CH2+ nCH2=CH CH3 一定条件 [CH2 CH =CH CH2] n [CH2 CH2 CH CH2] n CH3 [ CH2 CH2 CH2 CH] n CH3 “分别单体，再相连” 一、加成聚合反应（加聚反应） 加聚物推单体 无双键 单烯烃加聚 单烯烃共聚 将链节的两个半键闭合即为单体。 [ ] CH CH2 Cl n 单体 CH=CH2 Cl 将链节中每两个碳断开， 再将两个半键闭合即为单体。 [ CH2 CH2 CH CH2 CH CH2 ] n Cl CH3 单体 CH2=CH2 CH=CH2 Cl CH3CH=CH2 一、加成聚合反应（加聚反应） 加聚物推单体 有双键 炔烃加聚或共聚 共轭二烯烃加聚或共聚 将链节的两个半键闭合即为单体。 [ CH=CH ]n 单体 HC≡CH [ CH2 CH = C CH2 CH CH2 ] n Cl CH3 单体 CH2=CH C=CH2 Cl CH3CH=CH2 1、人造象牙中，主要成分的结构是 它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙的单体是 （ ） A. (CH3)2O B. HCHO C.CH3CHO D.CH3OCH3 练一练 B 课堂检测 2、聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是（ ） B. C. D. B A. 3 、下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成 的是（ ） B. C. CH3CH=CH2 和CH2=CH2 D. CH3CH=CH2 C A. 课堂检测 4、已知某高分子的结构简式为 其中可用于合成该高分子的是(　　) A.①③④ B.①②③ C.①②④ D.②③④ C 第五章 合成高分子 第一节 合成高分子的基本方法 第2课时 缩聚反应 口罩带在弹性内芯的外面包裹纺织品是什么？ 其主要成分是聚对苯二甲酸乙二酯（PET） 聚对苯二甲酸乙二酯（PET）是怎样制备的呢？ 聚对苯二甲酸乙二酯 C O OH C O HO C O O CH2 CH2 O C O [ ] n HO H CH2 CH2 OH HO n n + 催化剂 + (2n-1)H2O 二、缩合聚合反应（缩聚反应） 缩合聚合反应 这种由单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应称为缩合聚合反应(简称缩聚反应）。 特点 （1）在生成缩聚物的同时，还伴有小分子的副产物（如H2O等)生成 （2）一般的缩聚反应多为可逆反应 （3）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。 单体 C O OH C O HO C O O CH2 CH2 O C O [ ] n HO H CH2 CH2 OH HO n n + 催化剂 + (2n-1)H2O 单体 链节 端基原子团 端基原子 二、缩合聚合反应（缩聚反应） 各单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标一般要一致 一个单体 两个单体 2n-1 n-1 二、缩合聚合反应（缩聚反应） C O OH C O HO 催化剂 6-羟基己酸 聚-6-羟基己酸酯 O nHO C (CH2)5OH + (n-1)H2O H [ ] O HO C (CH2)5O n (CH2)4 OH HO n + n C O O (CH2)4 O C O [ ] n HO H + (2n-1)H2O 催化剂 对苯二甲酸 1,4-丁二醇 聚对苯二甲酸丁二酯 二、缩合聚合反应（缩聚反应） 缩聚反应的类型 (1)由一种单体发生的缩聚反应 ①羟基羧基缩聚 催化剂 O nHO C CH2OH + (n-1)H2O H [ ] O HO C CH2O n 二、缩合聚合反应（缩聚反应） 缩聚反应的类型 (1)由一种单体发生的缩聚反应 ②氨基羧基缩聚 催化剂 + (n-1)H2O nH2N CH2 COOH [ ] H N CH2 n H O OH C ③羟基羟基缩聚 nHO CH2CH2 OH 催化剂 HO CH2CH2O H [ ] n + (n-1)H2O 二、缩合聚合反应（缩聚反应） 缩聚反应的类型 (1)由一种单体发生的缩聚反应 ④苯酚与甲醛的缩聚(酚醛树脂) 在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的H原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间脱水缩合成线型结构高分子 酚醛树脂 二、缩合聚合反应（缩聚反应） n + （n-1）H2O H+ H+ 二、缩合聚合反应（缩聚反应） 缩聚反应的类型 (2)由两种单体发生的缩聚反应 ①二元酸与二元醇 (CH2)4 OH HO + n C O O (CH2)4 O C O [ ] n HO H + (2n-1)H2O 催化剂 C O OH C O HO n 二、缩合聚合反应（缩聚反应） 缩聚反应的类型 (2)由两种单体发生的缩聚反应 ②二元酸与二胺 (CH2)2 NH2 H2N + n + (2n-1)H2O 催化剂 C O OH C O HO n (CH2)4 C O (CH2)2 NH C O [ ] n HO H (CH2)4 N H 缩聚反应中每一种单体至少有双官能团，且可以反应缩去小分子： 常见双官能团－OH －COOH －NH2 聚酯类和水 聚酰胺类和水 思考交流 具有什么特征的物质可以发生缩聚反应？ 反应原理：酸脱羟基、醇（氨）脱氢 由一种单体缩聚，小分子的量为（n-1） 由两种单体缩聚，小分子的量为（2n-1） 寻找聚合物的单体 一 步 法 三、探讨缩聚反应 单体 H OH H OH 1、去掉方括号和n，即得单体 一去 寻找聚合物的单体 涤纶 三 步 法 补上——OH 补上——H 单体 1、去掉方括号和n，变成小分子 2、断开分子中的酯基 3、接上OH,H即得单体 一去二断三补 和HOOC(CH2)mCOOH。 H OH的单体是— 1. 的单体是____ 2. 巩固练习 1.关于下列高分子材料的说法正确的是( ) A .酚醛树脂、涤纶和顺丁橡胶都属于天然高分子材料 B .顺丁橡胶的单体与反2—丁烯互为同分异构体 C .合成涤纶的单体均可发生酯化反应 D .酚醛树脂是通过酯化反应缩聚而得 c 合成 HOOC — — COOH HOCH2CH2 OH CH2 = CH—CH = CH2 32 巩固练习 2、当含有上面结构片断的蛋白质在胃液中水解时，不可能产生的氨基酸是（ ） D A B C 33 巩固练习 3.工程塑料PBT的结构简式为： 下列关于PBT的说法正确的是 ( ) A . PBT 是由加聚反应得到的高分子化合物 B . PBT 分子中含有羧基、羟基和酯基 C . PBT 的单体中有芳香烃 D . PBT 的单体均能与 Na 、 NaOH 、 Na , CO 反应 B HOOC — — COOH HO(CH2) 4 OH 醇不能与NaOH和Na2CO3 反应 缩聚反应 芳香酸 34 表示氢键 4.(2018.高考北京卷)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是 ( ) A. 完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境 B. 完全水解产物的单个分子中,含有官能团 COOH 或—NH2 C. 氢键对该高分子的性能没有影响 D. 结构简式为 巩固练习 01:30 B — C —N H O 完全等效 HOOC — — COOH H2N — — NH2 35 第五章 合成高分子 第二节 高分子材料 高分子材料 按用途和 性能分类 通用高分子材料 功能高分子材料 塑料 合成纤维 合成橡胶 粘合剂 涂料 高分子分离膜 导电高分子 医用高分子 高吸水性树脂 高分子材料 塑料 主要成分 加工助剂 合成树脂 实例：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂 增塑剂 热稳定剂 着色剂 提高柔韧性 提高耐热性 赋予塑料各种颜色 一、通用高分子材料 1.塑料 塑料的分类 热塑性塑料 热固性塑料 可以反复加热熔融加工 实例：聚乙烯、聚氯乙烯等 不能加热熔融，只能一次成型 例如：酚醛树脂、脲醛树脂等 一、通用高分子材料 1.塑料 一、通用高分子材料 1.塑料 （1）聚乙烯 聚乙烯 按合成方法 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 支链较多，密度和软化温度较低 高温高压 引发剂 低密度聚乙烯 LDPE 无毒，较柔软 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 支链较少，密度和软化温度较高 低温低压 催化剂 高密度聚乙烯 HDPE 无毒，较硬 生产瓶、桶、板、管等 加热均融化 溶于某些溶剂 为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低，密度也低呢？ 思考与讨论 这是因为高分子链之间的作用力与链的长短有关，高分子链越长，高分子相对分子质量越大，高分子链之间的作用力越大。此外，还与高分子链之间的疏密远近有关。低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，软化温度和密度也就较低；相反，高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近，相互作用力较大，软化温度和密度都较高。 高分子链之间的作用力 链的长短 高分子链之间的疏密远近 高分子链越长，高分子相对分子质量越大，高分子链之间的作用力越大 支链较少，易于接近相互作用力大 低密度聚乙烯，相对分子质量小、支链多 高密度聚乙烯，相对分子质量大、支链少 低密度聚乙烯<高密度聚乙烯 低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低，密度也低 一、通用高分子材料 网状结构 一、通用高分子材料 线型结构 线性结构的聚乙烯可以在一定条件下变为网状结构的聚乙烯，以增加强度 支链型结构 一、通用高分子材料 1.塑料 （2）酚醛树脂 酚醛树脂是酚（如苯酚或甲苯酚等）与醛（甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。 苯酚、甲醛 缩聚反应 酸 碱 线性结构酚醛树脂 网状结构酚醛树脂 实验5-1 实验5-1 分组编号 Ⅰ Ⅱ 实验步骤 ①苯酚+甲醛+浓盐酸 ①苯酚+甲醛+浓氨水 产品外观 加热试验 酒精溶解 结构特点 ②水浴加热15min ③洗净、烘干 米黄色略带粉色 软化（热塑性） 不软化（热固性） 溶解 不溶解 线型结构 网状结构 淡黄色 【实验结论】 一、通用高分子材料 1.塑料 （2）酚醛树脂 ①苯酚与甲醛在酸催化下 等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的H原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间脱水缩合成线型结构高分子。 一、通用高分子材料 1.塑料 （2）酚醛树脂 ①苯酚与过量甲醛在碱催化下 生成羟甲基苯酚的同时，还生成________________、______________继续反应生成_______结构酚醛树脂 二羟甲基苯酚 三羟甲基苯酚 网状 OH CH2OH CH2OH 二羟甲基苯酚 OH CH2OH CH2OH HOCH2 三羟甲基苯酚 主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。 一、通用高分子材料 1.塑料 （3）脲醛树脂 尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生反应，最终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。脲醛树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。 nH2NCONH2 + 2nHCHO 催化剂 +(n-1) H2O 尿素可以与甲醛生成线型聚合物的化学方程式： 1：2 加成 HNCONH CH2 HO CH2 OH n H OH HNCONH CH2 O CH2 一、通用高分子材料 2.合成纤维 纤维 天然纤维 化学纤维 再生纤维 人造纤维 棉花、羊毛、蚕丝和麻等 以木材、秸秆等农副产品为原料，经加工处理得到。 如：人造丝、人造棉 以石油、天然气、煤、农副产品等为原料，将其转化为单体，再经过聚合反应得到 一、通用高分子材料 2.合成纤维 合成纤维 性能 应用 具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等优点 满足人们的穿着需求 工农业生产与高科技领域 工业用隔音、隔热、绝缘材料 渔业用的渔网、缆绳 医疗用的缝合线、止血棉 航空航天用的降落伞、航天服等 举例 “六大纶”：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶 名称 聚酯纤维 聚酰胺纤维 实例 成分 性能 应用 一、通用高分子材料 2.合成纤维 涤纶 锦纶 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 聚己二酰己二胺纤维 强度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透气性和吸湿性差,可以与天然纤维混纺获得改进 不溶于普通溶剂,熔化温度高于260 ℃,拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽,耐磨性和强度高 大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物,以及工业用纤维制品等 丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线 一、通用高分子材料 2.合成纤维 橡胶 天然橡胶 合成橡胶 丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶 丁腈橡胶 乙丙橡胶 硅橡胶 一、通用高分子材料 3.合成橡胶 催化剂 nCH2=CH CH=CH2 线型结构,加入硫化剂加热,以二硫键(—S—S—)等形成网状结构 功能高分子材料 具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料 分类 高分子催化剂 高分子分离膜 形状记忆高分子 磁性高分子 高吸水性材料 医用高分子材料 高分子药物 二、功能高分子材料 (2)应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水、改良土壤。 二、功能高分子材料 1.高吸水性树脂 (1)合成方法 ①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的主链上再接上带有强亲水基团的支链,以提高它们的吸水能力。 ②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合,得到含亲水基团的高聚物。 如:在丙烯酸钠中加入少量交联剂,在一定条件下发生聚合,得到聚丙烯酸钠高吸收性树脂。 二、功能高分子材料 2.高分子分离膜 1.合成高分子材料的使用对人类的生产、生活产生了重要影响。下列说法错误的是 A．医护人员穿的防护服的主要材料为有机合成高分子材料 B．食品保鲜膜的主要成分为聚氯乙烯 C．导电塑料聚乙炔( )可以使溴的CCl4溶液褪色 D．防弹玻璃中有聚碳酸酯材料层，聚碳酸酯水解得到的 产物 的分子中最多有13个碳原子共面 课堂检测 B 课堂检测 2．2021年4月29日H时23分，长征五号B遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱，在海南文昌航天发射场发射升空，下列关于天和核心舱的说法错误的是 A．天和核心舱智能控制芯片和太阳能电池板的主要成分都是硅 B．天和核心舱操控台部件是用聚碳酸酯制造的，它属于有机高分子材料 C．天和核心舱推力器使用氮化硼陶瓷，它耐高温、耐腐蚀 D．天和核心舱内的宇航员呼吸的氧气是通过电解水产生的，跟太阳能电池负极相连的电极生成氧气 D 课堂检测 3.化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法正确的是 A．“祝融号”火星车的供电装置太阳能电池板的主要成分为二氧化硅 B．航天服使用的棉针织品、羊毛、氯丁尼龙橡胶等都属于天然高分子材料 C．我国为实现2030年前碳达峰，可研发新技术加强对可燃冰广泛使用 D．使用乙醇、“84”消毒液、过氧化氢消毒涉及蛋白质的变性 D Lavf58.29.100 $$