第五章 合成高分子（知识清单）-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中化学选择性必修第三册（人教版2019）

第五章 合成高分子 第一节 合成高分子的基本方法 一、高分子化合物 1.高分子的合成;利用有机物相互反应的性能,得到相对分子质量较大的高 分子的过程。高分子的相对分子质量比一般有机物大得多,通常在10{以 上;高分子的相对分子质量是一个平均值。 2.描述高分子化合物分子结构的几个概念;结构式、链节、聚合度、单体、聚 合物的平均相对分子质量 一定条件,CH-CH。 聚合反应 nCH-CH CH -CH 单体 -CH-CH- 链节 聚合度 高分子化合物,简称高分子,又叫聚合物或高聚物。 n值一定时,有确定的分子组成和相对分子质量,聚合 士CH-CH] 物的平均相对分子质量三链节的相对分子质量×】。 一块高分子材料是由若于”值不同的高分子材料组 成的混合物。 注意;因为n值不固定,所以包括淀粉、纤维素、蛋白质和核酸等所有 的高分子化合物均是混合物 注:线型高分子与体型高分子的结构特点 49 线型高分子 体型高分子 某体型高分子的结构片段 CH. CH. CH. CH, 线型高分子-聚1,3-丁二炀的 -CH-C-CH-C-CH-C-CH-C 0-C 0-C 结构: 0-C #分} ...-CH-CH-CH-CH- CH -CH-CH-.. 0-C 0-C 0-C 0-C -CH-C-CH-C-CH-C-CH-C CH. CH. CH. CH. 总结:有网状结构的高分子化合物为体型高分子;无网状结构的高分子化合物 为线型高分子。 3.有机高分子化合物的基本性质 (1)溶解性:线型高分子能溶解在适当的溶剂里,但溶解过程比小分子缓 慢,体型高分子则不容易溶解,只有一定程度的胀大。 (2)热塑性和热固性:线型高分子具有热塑性,体型高分子具有热固性。 热塑性:可以反复加热软化和冷却成型,代表材料有:聚乙、聚丙唏、 聚笨乙 等; 热固性:加热成型后再加热不会再软化,代表材料有:酸醛树脂、环氧 树脂等。 (3)强度:高分子材料的强度一般都比较大 (4)电绝缘性:高分子化合物里的原子是以共价键结合的,一般不易导电 所以是很好的电绝缘材料。此外,有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐 热、耐磨、耐油、不透水等性能,但是,高分子材料也有不耐高温、易燃烧 易老化、废弃后不易分解等缺点。 二、加成聚合反应 1.定义:由许多小分子通过加成反应变成一个有机高分子化合物,既属于加 成反应又属于聚合反应,叫做加成聚合反应,简称加聚反应。 ·50· 2.加聚反应特点 (1)单体必须是含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键的化合物以及部分环 状化合物。例如:炀、二唏、快、醛等化合物。 (2)发生加聚反应的过程中,没有副产物产生,聚合物链节的化学组成跟 单体的化学组成相同。聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整 数倍。 (③)加聚反应类型 3. 由单体写高聚物:注意支链一定要支出去 nCH-CH→CH-CH] C1 C1 氛乙 聚氛乙 4. 由高聚物推单体 (1)CHCH→单体:CH。-CH。边键沿箭头指向汇合,箭头相遇 成新键,键尾相遇按虚线部分断键成单键。 CHCHCCH→单体:CH-CH-CH-CH。。凡链节主链只 在C原子并存在有C一C双键结构的高聚物,其规律是“见双键、四个C; 无双键、两个C”划线断开,然后将半键闭合,即双键互换 (2)链节主链 单变双、双变单、超过四键中间断 找到高聚物的单体 _CV C. 单体为:NC-CH-CHCH-CH-CH-CHCH-CH-CH 加聚单体判断:水平位置自左向右,按照断一根键,加一根键,断一根 键,加一根键的逻辑进行操作直至将水平方向的所有键都操作完,即 可得到单体 .51· 三、缩合聚合反应 1.定义:与加聚反应不同,在生成聚合物的同时,还伴有小分子副产物(如: H.O等)的生成。这类由单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应我 们称之为“缩聚反应”。 (1)乙酸与乙醇化反应 有无小分子副产物是加聚反应和缩聚反应的特征区别 (2)两个甘氛酸分子形成二胜 H H,N-CH.-COOH+H-N-CH,-COOH一 0 H H.N-CH-C-N-CH-COOH+H0 乙酸和乙醇分别是一元酸和一元醇,如果用二元酸和二元醇代替发生 化反应,如己二酸和乙二醇在酸催化下发生化反应,就会得到连接成链 的聚合物(简称聚): 0 。 催化剂 nH-0-C-(CH)-C-O-H+aHO(CH)OH △ 2.缩聚反应的特点 (1)缩聚反应的单体往往是具有双官能团(如一OH、-COOH、一NH。、 一X及活泼氢原子等)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H.O、NH。、HC 等)生成; (3)所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同; (4)缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团(这 与加聚物不同,而加聚物的端基不确定,通常用横线“-”表示。)如: 0 0 HOC-(CH)C-O(CH)O]H 端基原子团 端基原子 52 3.缩聚反应找单体;先看它的链节结构,分析它是通过哪一类有机化学反应 缩合的;然后根据缩合反应中断键和成键的特点,逆向分析寻找单体。 缩聚物单体的推断方法常用“切割法”,如下图示 补上一X补上一Y (1)断结构中的碳氧单键,还原成相应的酸与醇 (2)断肤键中的碳氢单键,还原成相应的氢基酸 第二节 高分子材料 一、高分子材料的分类 1.高分子材料按照用涂和性能可分为通用高分子材料和功能高分子材料。 (1)通用高分子材料:塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂、涂料。 (2)功能高分子材料:高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分 子、高吸水性树脂等 2.高分子化合物的命名 (1)合成高分子化合物一般在单体名称前加上“聚”。如聚丙炀、聚丙燥 晴、聚笨乙/等;如聚对笨二甲酸乙二醇酷,酸醛树脂等。 树脂含义:指未加工处理的聚合物 (2)合成橡胶的名称通常在单体名称后加上“橡胶”。如丁笨橡胶、顺工橡 胶、氛丁橡胶等。 (3)合成纤维的名称常用“纶”。如条纶。 3.三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶。 二、通用高分子材料 (一)塑料 1.热塑性塑料一聚乙燥 → 经典考点:聚乙嫦可用作食品包装,但聚氛乙稀有毒,不可用于食品包装。 53· 聚乙 具有广泛的应用,按合成方法可分为高压法聚乙唏和低压法聚 乙炜。 (1)影响高分子化合物熔点、密度的因素:高分子链之间的作用力与链的 长短有关 高分子链越长--相对分子质量越大--分子间的作用力越大--熔 点、密度越高 (2)熔沸点还与高分子链之间的疏密远近有关 链与链之间越密-链之间的作用力越大--熔点、密度越高 高压聚乙炀主链比低压聚乙短,相对分子质量小,高压聚乙主链带有 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 的作用力比低压聚乙燥低,熔点和密度也就较低 2. 热固性塑料-酸醛树脂 (1)组成,用酸类(如笨献)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而 成的高分子化合物。 (2)形成 ①在酸催化下,等物质的量的笨酬与甲醛反应,笨酸邻位或对位的氢原子 与甲醛的碳基加成生成邻(或对位)轻甲基笨酬,然后轻甲基笨酥之间相 互脱水缩合成线型结构高分子 ②在碱催化下,等物质的量的笨酸与甲醛或过量的甲醛与笨酸反应,生成 轻甲基笨酬、二经甲基笨酬、三狂甲基笨酸等,然后加热继续反应,就可以 生成网状结构的酥醛树脂 OH OH 0 -CH,OH OH OH -CH. oH+(n-1)H,0 -CHOH (二)纤维 1.纤维分类: 天然纤维(棉花、蚕丝、麻、羊毛) 再生纤维(用木材、结杆等农副产品为原料经加工处理的人造丝、人造 棉); 合成纤维(用石油、天然气、煤和农副产品等不含天然纤维的物质为原料 经过化学合成和加工制得的纤维 2.合成纤维:合成纤维包括聚(条纶)、聚酷胶(尼龙)、聚 怪(睛纶、维纶、 丙纶、氢纶)。 条纶、锦纶、睛纶、丙纶、维纶和氢纶被称为合成纤维的六大纶。 3.合成经维中目前产量占第一位的是聚脂纤维一条纶 催化剂 nHOOC. 10 -C-oCH-CH-oH+(2n-1)H.o 潦纶是应用最广泛的合成纤维品种,大量用于服装与床上用品(如运动 服、被套、睡袋等)、各种装饰布料、国防军工特殊织物(降落伞、飞行服、太 空服),以及工业用纤维制品(过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送 带)等。 4.聚酷腰纤维 尼龙66的合成原理 0 0 催化剂 nH.N-(CH).-NH,+nHO-C(CH)C-OH= HO干C(CH.)C-NH(CH)NHH+(2n-1)H.0 聚己二酷已二按 55· (三)合成橡胶 1.橡胶分类: 天然橡胶(三叶树胶(顺)、杜仲树胶(反)); 合成橡胶(丁笨橡胶、顺丁橡胶、合成天然橡胶、丁睛橡胶、氢丁橡胶、乙丙 橡胶、硅橡胶) 2.顺丁橡胶:弹性高、耐磨、耐寒性好,可在寒冷地带使用,主要用于制造轮 胎、胶鞋、胶带等。产量居世界第二位 1.3丁二唏为原料,在催化剂存在下,得到顺式聚1,3工二/的线型结构 _# 催化剂 nCH-CH-CH-CH. 疏化剂的作用是打开顺式聚1,3-丁二 的双键,以-S-S-键将顺丁橡 胶的线型结构连接为网状结构,得到既有弹性又有强度的橡胶。但交联 程度不宜过大,否则会失去弹性。 二、功能高分子材料 1.高吸水性树脂一亲水性高聚物(分子链带有许多亲水原子团)合成方法 ①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的高分子链上再接上 含强亲水性原子团的支链,以提高它们的吸水能力。 ②以带有强亲水基团的炀类单体进行聚合,得到含亲水基团的高聚物 例如:丙 酸钟:于CH-CH COONa 聚丙 酸钟 ③应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水,改良土壤;制作婴儿纸 尿裤。 2.高分子材料一离子膜: 高分子分离膜的特点是能够有选择地让某些物质通过,而把另一些物质 分离掉。主要应用于生活污水、工业废水等废液处理和海水淡化工程等。 海水淡化的三种方法:①蒸法;②电渗析法;③离子交换膜法 .56·