第3节 合成高分子化合物

天然高分子：淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。

合成高分子：合成纤维、合成树脂、合成橡胶等第3节合成高分子化合物赫尔曼·斯陶丁格，1881年3月23日生于沃尔姆斯，高分子化学奠基人、联邦德国有机化学家和高分子化学家、1953年诺贝尔化学奖得主。斯陶丁格被公认为高分子化学的奠基人。他著名的“链”学说，成为他通向1953年诺贝尔化学奖的阶梯。塑料制品酚醛树脂橡胶合成纤维橡胶的来源森林中有一种高大的乔木，叫作“三叶树”。如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人的土语中，“橡胶”就是“树木的眼泪”的意思。合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。一、高分子化合物1．高分子化合物概况（1）小分子：相对分子质量通常不上千，通常称为

低分子化合物，简称小分子；

如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等（2）高分子：相对分子质量达几万甚至几千万，通常称为高分子化合物，简称高分子，或称高聚物、聚合物；高分子材料都是混合物如：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等2．高分子化合物的结构特点（1）高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成；如聚乙烯中：A.－CH2－CH2－叫聚乙烯的结构单元（或链节）；B.n表示每个高分子化合物中链节的重复次数叫聚合度；

n越大，相对分子质量越大；C.合成高分子的物质叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。注：链节是以单体为基础的

做课本117页交流·研讨（2）根据结构中链节连接方式分类，有机高分子化合物可以有线型结构和体型结构两种；A.线型结构成千上万个链节以共价键连成一条长链；长链之间相互缠绕，以分子间作用力紧密结合；可以不带支链，也可以带支链。如：聚乙烯、聚氯乙烯中以C－C键连接成长链；淀粉、纤维素中以C－C键和C－O键连接成长链；B.体型结构

高分子链上有能与别的单体或物质起反应的基团，发生反应后，高分子链之间形成化学键，产生了一些交联，形成的体型网状结构。如：硫化橡胶中，长链与长链之间又形成化学键，产生网状结构而交联在一起。

（1）溶解性线型结构高分子（如有机玻璃）：

能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢；体型结构高分子（如橡胶）：

不易溶解，只有一定程度的胀大。（2）热塑性和热固性加热到一定温度范围，开始软化，然后再开始熔化成可以流动的液体；冷却后，又成为固体－－热塑性（如聚乙烯）。加工成型后受热不再熔化，就叫热固性（如电木）。3．有机高分子化合物的性质（3）机械强度高分子材料强度一般比较大。如把10kg高分子材料与金属材料各制成100m长的绳子，可吊起物体的重量如下表：材料品种高分子材料金属材料锦纶绳涤纶绳金属钛绳碳钢绳重物质量／kg155001200077006500（4）电绝缘性通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业上。（为什么？）（5）其它特性：有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的领域；有些高分子材料易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等。4、高分子化合物的分类（1）

按来源分类：天然高分子（天然橡胶、纤维素、淀粉）合成高分子（合成橡胶、合成纤维、塑料）（2）按工艺性质和应用分类：塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂与密封材料等

（3）按高分子链的连接形式分类：线型高分子和体型高分子（4）按合成高分子化合物的受热时的不同行为分类：

热塑性高分子和热固性高分子（5）按合成时聚合反应的类型不同分类：加聚高分子和缩聚高分子二.高分子化合物的合成—聚合反应聚合反应:相对分子质量小的化合物分子相互结合成相对分子质量大的高分子的反应叫聚合反应。1.加聚反应

CH2=CH2+CH2=CH2+CH2=CH2+……→CH2—CH2+CH2—CH2+CH2—CH2+……→—CH2—CH2

—CH2

—CH2

—CH2

—CH2

—…这样的聚合反应，同时也是加成反应，叫做加成聚合反应，简称加聚反应。聚合反应CH2=CH2单体—CH2—CH2—聚乙烯的重复结构单元——链节n聚合度n值一定时，有确定的分子组成和相对分子质量：聚合物的平均相对分子质量=链节的相对分子质量×n。高分子化合物，一块高分子材料是由若干n值不同的高分子材料组成的混合物。（1）加聚反应的特点：1、单体含不饱和键：2、没有副产物生成；3、链节和单体的化学组成相同。如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等。C＝OHHn引发剂〔C－O〕nYHC≡CXYn引发剂〔C＝C〕nYX

碳氧双键、碳碳叁键也能发生加聚反应

单体名称单体的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-CH2-CH2-n-CH2-CH-nCH3-CH2-CH-n

Cl-CH2-CH-nCN-CH2-CH-nCOOH-CH2-CH-nOOCCH3你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗？

CH2=CHCl

（2）加聚反应生成高聚物的单体的判断①．凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭合即为单体。②．凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。加聚反应生成高聚物的单体的判断③．凡链节中主碳链为4个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃：加聚反应生成高聚物的单体的判断2、缩聚反应定义：小分子间通过缩合反应的形式形成高分子化合物的反应叫缩合聚合反应；简称缩聚反应。（酯化、成肽…）nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH催化剂单体链节聚合度M聚合物=单体的相对质量×n-(2n-1)×18HOOC(CH2)4COOCH2CH2OnH

+(2n-1)H2O端基原子端基原子团关键词：缩聚反应、聚酯、端基原子、端基原子团①

由一种单体nmol单体中含—COOH官能团（或—OH）的物质的量为：nmol，而在反应中，有一个端基（—COOH）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（n-1）

mol聚—6—羟基己酸②由两种单体：nmolnmol

和进行缩聚反应，nmol中含—COOH的物质的量为2nmol，而在反应中，有一个端基（—COOH）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（2n-1）

mol。

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：

（1）缩聚反应的特点：1、缩聚反应的单体往往具有双官能团（如—OH、—COOH、—NH2、—X及氢原子等）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H2O、NH3、HCl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；你能看出下列聚合物是由什么单体缩聚而成呢？

缩聚物单体的推断方法常用“切割法”，如下图示：

（2）由缩聚反应生成高聚物的单体的判断从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。如已知涤纶树脂的结构简式为①②凡链节为H

OH结构的，其单体必为一种，在链节的-NH上加氢原子、羰基上加羟基，所得氨基酸为单体。如H

OH的单体是和HOOC(CH2)mCOOH。如H

OH的单体是③链节为H

OH结构的单体必是两种，可从上断开，在-NH上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。总结：由高聚物推单体的方法1.加聚反应和缩聚反应的比较加聚反应缩聚反应反应物的特征反应物的种类产物的特征产物的种类1、写出下列单体聚合成聚合物的化学方程式

1）CH2=CHCl2）

3）【当堂检测】2、下列化合物中

a.b.c.d.e.f.(1)可发生加聚反应的一个化合物是

，加聚物的结构式为

。（2）可发生缩聚反应的一个化合物是

，缩聚物的结构式为

。（3）可发生缩聚反应的两个化合物是

和

，缩聚物的结构式为

。反应类型加聚反应缩聚反应反应物种类

单体特征

高聚物特征产物种类常见产品相同或不同单体相同或不同单体含有不饱和键含有特征官能团聚合物与单体具有相同的组成,主链上一般只有碳原子聚合物与单体组成有所不同,主链上除有碳原子外还有其他只有聚合物有聚合物和小分子聚乙烯、聚氯乙烯聚丙烯、乙丙树脂聚苯乙烯ABS工程塑料有机玻璃、合成橡胶尼龙－66涤纶、锦纶小结：聚合反应合成高分子材料

1．合成高分子材料包括塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂等(1)塑料①塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。在塑料的组成中除了合成树脂外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。如，提高柔韧性的增塑剂，改进耐热性的热稳定剂，防止塑料老化的防老化剂，赋予塑料颜色的着色剂等。②聚乙烯塑料的性质a．聚乙烯塑料无臭无毒、具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达－100℃；化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的侵蚀；常温下不溶于一般溶剂；电绝缘性能优良。b．聚乙烯塑料品种很多，应用广泛，主要有：薄膜；纤维(线型低密度聚乙烯)；用于生产渔网绳索；用作包覆电缆材料。③酚醛树脂a．酚醛树脂是用酚类(如苯酚)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。b．酚醛树脂属于热固性树脂，体型酚醛树脂受热后都不能软化或熔 融，也不溶于任何溶剂。c．酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。(2)合成纤维①化学纤维是人造纤维和合成纤维的统称。②合成纤维性能优异，原料来源丰富、价格便宜、用途广泛、生产不受气候等自然条件的限制。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合成纤维的“六大纶”，它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点。③合成纤维除了改善了人们的穿着外，还被广泛用于工农业生产和高科技各个领域。(3)合成橡胶①橡胶是具有高弹性的高分子化合物。②根据来源不同，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。③合成橡胶有丁苯橡胶、顺丁橡胶、合成天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等品种。④合成橡胶一般具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。比如，顺丁橡胶的特点是弹性高、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。(4)涂料①涂料是一种涂抹于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质，它常用于家具、道路指示牌以及船舶表面。②涂料的主要成分——成膜物质(也称固着剂)是各种树脂。目前，涂料正向无毒溶剂或无溶剂化方向发展。(5)黏合剂①目前使用的黏合剂是以各种树脂如酚醛树脂、脲醛树脂等为主要成分制成的。②502瞬间强力胶是日常生活中常用的黏合剂，它是在聚α­氰基丙烯酸乙酯中加入适当填料制成的。2．功能高分子材料(1)在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团，使它们具有特殊的功能，以满足光学、电学、磁学、热学、化学、生物学、医学等方面的要求，这样形成的高分子统称为功能高分子。(2)目前，常见的功能高分子材料的分类可表示如下：(3)高吸水性树脂①有两种方法可以获得具有高吸水性能的树脂：a．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。b．以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸等为单体，均聚或两种单体共聚，得到亲水性聚合物。这两种方法的共同点是：都要在反应中加入少量含有两个双键的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。②高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水、改造土壤、改造沙漠。(4)离子交换树脂主要用于分离和提纯，如制取去离子水，回收工业废水中的金属、硬水的软化等。(5)医用高分子[如硅橡胶()、聚丙烯、聚乙烯醇等]的生物相容性较好、安全无毒，可用于制造医用器械和人造器官。①用于手术缝合线的聚乳酸：②聚氨树脂：四合成材料与环境保护

1.合成材料废弃物的急剧增加带来环境污染问题，一些塑料制品所带来的“白色污染”尤为严重。

2.对“白色污染”的治理①目前城市垃圾的主要方法是填埋作业，但仍会导致土壤污染和水污染。②近年来一些国家要求做到废塑料的减量化、再利用、再循环。③塑料的发展趋势：研制出各种类型的光降解塑料或生物降解塑料.1．在国际环境问题中，一次性使用的聚苯乙烯材料带来的“白色污染”极为严重，这种材料难以分解，难处理。最近研制出了一种新型的材料能替代聚苯乙烯，它是由乳酸(一种有机酸)缩聚而成的，它能在乳酸菌的作用下降解而消除对环境的污染。下列关于聚乳酸的说法正确的是(

)A．聚乳酸是一种纯净物

B．聚乳酸是一种羧酸

C．聚乳酸的单体是

D．其聚合方式和聚苯乙烯相同解析：高聚物因n值不定，因此不是纯净物，聚苯乙烯是通过加聚反应而得，聚乳酸不符合羧酸的定义。答案：C2.某高分子化合物干馏后分解为烃X，X能使溴水褪色，且1molX可与1mol氢气加成后生成C8H10的烃，则该高分子化合物为()3．下列材料中，属于功能高分子材料的是(

)①高分子膜②生物高分子材料③导电高分子材料④离子交换树脂⑤医用高分子材料⑥高吸水性树脂A．仅①③⑤⑥B．仅②④⑤⑥C．仅②③④⑤D．①②③④⑤⑥解析：常用功能高分子材料包括高分子膜、医用高分子