合成材料加聚和缩聚

【68】初步了解重要合成材料的主要品种的主要性质和用途。理解由单体进行加聚和缩聚合成树脂的简单原理。塑料、合成橡胶和合成纤维是重要合成材料，号称三大合成材料。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，相对分子量可在10000以上。高分子的人工合成反应有两类，即加聚反应和缩聚反应，其比较见下表：类别加聚反应缩聚反应反应物特征含不饱和键（如C=C）含特征官能团（如—OH、—COOH等）产物特征高聚物与单体具有相同的组成高聚物和单体有不同的组成产物种类只产生高聚物高聚物和小分子反应种类单烯、双烯加聚酚醛、酯、肽键类聚合物中最重要，应用最广泛的就是聚乙烯（）它是乙烯分子中>C=C<键能较小的键断开后，彼此连接在一起得到的。由CH2＝CH2单体加聚生成聚乙烯的反应如下：。除此之外，还有以CH2＝CHC为单体聚合而成的聚氯乙烯（），天然橡胶（），异戊二烯的两个双键各断开一条，在中间形成一个新的双键，然后彼此连接起来。还有聚丙烯（）也叫丙纶，是由丙烯聚合而成的；还有聚丙烯腈（），也叫腈纶，是由丙烯腈聚合而成的。以上是加聚反应的主要产物，还有一些聚合物是通过缩聚反应得到的。如苯酚和甲醛的水溶液起反应：得到酚醛树脂和小分子的水，酚醛树脂是绝缘性材料，用于制电木，还有一些聚酯也属于缩聚反应的产物，如聚对苯二甲酸乙二酯（），也叫涤纶，就是由对苯二甲酸和乙二醇在一定条件下缩聚而成的。其反应如下：例1下列物质一定不是天然高分子的是（）A橡胶B蛋白质C尼龙D纤维素【解析】橡胶和纤维都有天然的和合成的，蛋白质是天然的，尼龙常指聚酰胺纤维，是通过缩聚反应生成的。【答案】C【点评】相对分子质量很大至少在10000以上的化合物叫高分子化合物，简称高分子。天然高分子有淀粉、纤维素、天然橡胶和蛋白质等。三大合成材料则是人工合成的高分子。例2乙烯和丙烯按1∶1mo聚合时，生成聚合物乙丙树脂，该聚合物的结构式可能是（）【解析】单烯作为单体加聚后的聚合物中不可能还保留双键，所以应先排除C。①和②连接为B，①和③连接则为A，从丙烯的断键不难看出，形成的高聚物链节上必然会出现一个—CH3侧链，则D式肯定不正确。A、B两种表达式实质结构相同，因为n很大时，均为每隔3个碳原子就出现一个—CH3。【答案】A、B【点评】要确定聚合物的结构，首先应弄清它是通过什么聚合反应而成，然后要弄清各种聚合的特点。乙丙树脂是通过乙烯和丙烯加聚而成，而加聚的特点是打开双键聚合的，故丙烯分子中的甲基将成为高分子的侧链；由于只生成一种物质。其组成就应为两者组成之和。故该聚合物的结构式可能是A或B。树脂的结构简式如下：式中-C6H5是苯基，-CN是氰基，合成时用了三种单体，这三种单体的结构简式分别是_______、_______、_______。【解析】加聚物找单体是个难点，介绍两种方法。法1：首先将括号及聚合度n值去掉，然后将链节改组，方法是：双键变单键，单键变双键，超过四个价键的两个碳原子就切断，上式可变为：由于2号碳和3号碳，6号碳和7号碳超过四价，从中断开即得到三种单体。法2：首先将括号及聚合度n值去掉，将左、右两端的“半键”合并成一个单键放在一端，如下图左端，然后从左端开始“翻键”，将翻下来的键（一个）放在箭头指向位置，如下图：“翻键”后自然形成如下三个单体：【答案】CH2=CHCN、CH2=CH-CH=CH2、CH2=CHC6H5。【点评】不饱和的单体间可以通过加聚反应生成高分子化合物，如果是单烯的加聚反应，则生成的高分子的主链重复结构单元只含有两个碳原子（不含侧链），如果是二烯烃的加聚反应，则生成的高分子的主链重复结构单元含有四个碳原子（不含侧链），而且主链重复结构单元中含有一个双键。分析ABS的结构简式，就可以推断出三种单体的结构简式。在近几年的高考试题中，合成材料的命题大都以合成纤维、橡胶和塑料为背景，和生产实际相结合。主要涉及的内容和形式是：1由一种或几种单体加聚成高分子化合物单体往往是1，3-丁二烯或它的同系物，或由加聚成的高聚物反推其单体。2由一种或几种单体缩聚成高分子化合物或已知高分子的链节求其组成的单体。单体是含有—OH、—COOH或—NH2、—COOH的有机物，或类似酚醛树脂的合成，以及根据信息确定失去小分子种类及方式。这也是将来命题的重要方面，应当引起重视。要求考生要了解重要合成材料的主要品种的主要性质和用途。理解由单体进行加聚和缩聚合成树脂的简单原理。合成高聚物的反应类型主要有加成聚合反应简称加聚反应和缩合聚合反应简称缩聚反应。能发生加聚反应的单体分子内一般应含有不饱和碳原子，加聚的形式有1，2加聚和1，4加聚两种。能发生缩聚反应的单体分子内—般应含有羧基、羟基、氨基等，聚合反应过程中每两个单体间缩去一个或两个小分子。链节中含有—CO—O—C—基团的高聚物属聚酯类物质，其反应和酯化反应类似；链节中含有—CO—NH—基团的高聚物属聚酸胺类物质，其反应和氨基酸缩合成多肽的反应类似。它们水解断键的部位分别在和中间（见虚线）。由此可以判断出此类高分子化合物的单体，如：①涤纶的单体：和。②锦纶的单体：H2NCH25COOH。③锦纶66的单体：H2NCH26NH2和HOOCCH24COOH。1下列对于高分子化合物的叙述不正确的是（）A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但通常结构并不复杂，它是单体通过加聚反应或缩聚反应生成的C．对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类答案：C提示：有机高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类，合成高分子化合物主要由加聚和缩聚两类反应制的。对于高分子化合物来说尽管相对分子质量很大，但没有一个准确的相对分子质量，只有一个范围，但它们的结构均是有若干个链节所组成的。2．合成结构简式为的高聚物，其单体应是（）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：从聚合物可推出单体是苯乙烯和丁二烯。3．某高分子化合物可表示为：，可用于合成该高分子化合物的单体为（）A甘氨酸B丙氨酸C苯丙氨酸D谷氨酸答案：A、C提示：该高分子链中有肽键的结构，可推测出单体分子中有—COOH和—NH2。将碳氮键断裂后：，，即可得有两种单体，为甘氨酸和苯丙氨酸。4．乙烯和丙烯按1∶1mo聚合时，生成聚合物乙丙树脂，该聚合物的结构式可能是（）A． B． C． D．答案：A、B提示：单烯作为单体加聚后的聚合物中不可能还保留双键，所以应先排除C。发生加聚反应时“C=C”双键断裂,CH=CH2断裂为：－CH2－CH2－；丙烯断裂为：或；断裂后的“链节”交替连接，可表示成A、B形式，实际上是A、B是一样的。5．具有单双键交替长链如：—CH＝CH—