合成高分子的基本方法 高二下学期化学人教版选择性必修3

第五章合成高分子第一节合成高分子的基本方法新课导入你对合成有机高分子材料有多少了解？它们是怎样形成的？1922

施陶丁格高分子化学之父食住行用衣任务一

有机高分子1.有机高分子的特点

有机高分子化合物低分子有机物相对分子质量相对分子质量的数值分子的基本结构性质高达10000以上1000以下平均值明确数值若干重复结构单元组成单一分子结构物理、化学性质有较大差别高分子化合物都是混合物，无固定熔沸点乙烯聚乙烯联系：有机高分子是由低分子有机物经聚合反应得到的任务一

有机高分子2.有机高分子的分类分类按来源分天然高分子、合成高分子线型高分子、体型高分子、支链型高分子热塑性高分子、热固性高分子塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂等按结构分按性质分按用途分三大合成材料任务一

有机高分子2.有机高分子的分类天然有机高分子：淀粉、纤维素（棉花、麻）、蛋白质（蚕丝、羊毛）、天然橡胶等合成有机高分子：塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂、涂料等任务一

有机高分子3.合成有机高分子的方法Mr>104Mr：平均值小分子化合物高分子化合物加成聚合反应一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应缩合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聚合反应相对质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的聚合物的反应任务二

加成聚合反应(加聚反应)由不饱和、相对分子质量小的化合物分子，通过加成的方式相互结合成相对分子质量大的化合物分子，这样的反应叫加成聚合反应，简称加聚反应。1.加聚反应的特点聚合度链节单体氯乙烯催化剂CH2CHnClnCH2=CHCl聚氯乙烯(PVC)能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位高分子链中含有链节的数目加聚反应特点a.单体一般含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键。b.原子利用率为100%，没有小分子物质生成。c.加聚物链节的化学组成与单体的化学组成相同。d.加聚物的平均相对分子质量为单体的相对分子质量的整数倍。聚合物没有固定的相对分子质量Mr(平均)＝链节的相对质量×n塑料中的“四烯”聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯PEPPPVCPSCH2CH2nCH2CHnCH3CH2CHnClCH2CHn2.常见加聚反应的产物任务二

加成聚合反应(加聚反应)任务二

加成聚合反应(加聚反应)3.加聚反应的类型①单烯烃(或炔烃)的加聚问题：分析下列烯烃的加聚反应，并写出化学方程式。断双键，双碳伸两手，其他靠边站聚丙烯酸甲酯(PMMA)聚苯乙烯(PS)聚丙烯(PP)任务二

加成聚合反应(加聚反应)3.加聚反应的类型②单共轭二烯烃的加聚CH2=CH

CH=CH2催化剂两头开，双变单，单变双聚-1,3-丁二烯CH2

CH

=CH

CH2nCH2[CH2]C

=CnHHCH2[CH2]C

=CnHH顺反n[n]催化剂聚异戊二烯[CH2—C=CH—CH2]nCH3nCH3CH2=C—CH=CH2问题：分析异戊二烯的加聚反应，并写出化学方程式。顺丁橡胶天然橡胶任务二

加成聚合反应(加聚反应)3.加聚反应的类型③两种或两种以上烯烃共聚

CH2=CH—CH=CH2

+

CH2=CH2

[CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2]nn1,3-丁二烯与乙烯聚合H2C=CH2+CH2=CHCH3

催化剂[CH2

CH2

CH

CH2]nCH3n[CH2

CH2

CH2

CH]nCH3n或者：乙烯与丙烯的聚合断双键，双碳伸两手，再按一定顺序首尾相连乙丙树脂nn催化剂任务二

加成聚合反应(加聚反应)3.加聚反应的类型④特殊的加聚反应H—C—HOn催化剂—CH2-O—n[]聚甲醛(人造象牙)nCH

CH

CH=CHn加热、加压催化剂聚乙炔（导电塑料）聚乙炔分子主链上中存在单双交替结构，性质活泼，可制备导电塑料2）HC≡CH3）环氧乙烷1）HCHOn催化剂[O—CH2—CH2]n聚环氧乙烷开环聚合成线型聚醚知识拓展近年来，我国科学工作者已成功研究出以CO2为主要原料生产可降解高分子材料的技术。CO2是稳定分子，要让它转化为高分子是很困难的。然而他们发现稀土催化剂能活化CO2，使之与环氧丙烷（）等反应生成聚合物。这种工艺目前已投入小规模生产，为消除“白色污染”和减轻温室效应作出了贡献。CH2—CH—CH3OnCH2—CH—CH3OnCO2＋—C—O—CH2—CH—O—O[]nCH3CO2空间位阻小空间位阻大OC＝O123123可降解塑料思考：CO2与环氧乙烷（）的加聚产物是什么？nCH2—CH2O任务二

加成聚合反应(加聚反应)4.加聚产物单体的推断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。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

CHCH2]nClCH3单体CH2=CH2ClCH=CH2CH3CH=CH2CH2CnCOOCH3CH3单体CH2CCOOCH3CH3任务二

加成聚合反应(加聚反应)4.加聚产物单体的推断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。总结：去掉[

]和n，从左向右每隔2个碳断一键，碰到双键说明是共轭二烯烃（单变双，双变单）。CH2CHnCHCH2CHCH2CH2==CH—CH==CH2CHCH2单体CHCHn单体CHCH任务二

加成聚合反应(加聚反应)4.加聚产物单体的推断丁苯吡橡胶

的单体为CH2=CH-CH=CH2nCHCHCH2CH2CH2CHCH2CHH3CNCH2CHH3CNCH2CH如果链节主链上有多个碳原子(>2)，且其中含有碳碳双键，采用“凡双键，四个碳”的断键方式，若链节主链两边只剩下一个碳原子，无法构成含双键的单体时，则考虑可能是含有碳碳三键的化合物参与加聚反应生成的。CH2CHnCHCH2CHCH2单体CHCHCH2CH2CHCH2任务三

缩合聚合反应(缩聚反应)单体COOHCOHOCOOCH2CH2OCO[]nHOHCH2CH2OHHO+催化剂+(2n-1)H2O单体链节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-1n-1nn问题：对苯二甲酸与乙二醇可否形成高分子？端基原子团端基原子任务三

缩合聚合反应(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COOHCOHO]COOCH2CH2OCO[nHOHCH2CH2OHHOnn+催化剂+(2n-1)H2O任务三

缩合聚合反应(缩聚反应)1.缩聚反应的特点一定条件下，具有两个或多个官能团的单体相互结合成高分子化合物，同时有小分子(如H2O、NH3、HCl等)生成的反应称为缩合聚合反应。H－O－CH－C－OHOCH3n][nH－O－CH－C－OHOCH3+(n-1)H2O端基原子端基原子团催化剂链节单体缩聚反应特点a.单体常含有两个或两个以上能相互作用的官能团。b.生成缩合聚合物(简称缩聚物)的同时，还伴有小分子副产物(如H2O等)的生成。所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。c.由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为n－1，由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为2n－1。d.书写缩聚物的结构简式时，一般在方括号外侧写出端基原子或原子团。e.一般的缩聚反应多为可逆反应，为提高产率，并得到具有较高聚合度的缩聚物，需及时移除反应产生的小分子副产物。如-OH、-COOH、-NH2、-X等任务三

缩合聚合反应(缩聚反应)2.缩聚反应的类型——酯化反应＋成肽反应H－O－CH－C－OHOCH3n][nH－O－CH－C－OHOCH3+(n-1)H2O催化剂①羟基羧酸的酯化缩聚（一种单体）②二元酸和二元醇的缩聚（两种单体）COOHCOHOCH2CH2OHHO+催化剂nnCOOCH2CH2OCO[]nHOH+(2n-1)H2O聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)任务三

缩合聚合反应(缩聚反应)2.缩聚反应的类型③氨基酸的缩聚（一种单体）④含双氨基与含双羧基物质的缩聚（两种单体）nH2NCH2COOH催化剂(n－1)H2OnNHCH2HOHCOnH2NCH2(CH2)4CH2NH2＋nHOOC(CH2)4COOH催化剂(2n－1)H2OnNHCH2HOHCO(CH2)4CO(CH2)4CH2NH聚己二酰己二胺(锦纶66、尼龙66)任务三

缩合聚合反应(缩聚反应)2.缩聚反应的类型⑤特殊的缩聚反应1）苯酚与甲醛的缩聚(酚醛树脂)总反应：2）聚醚类(羟基羟基缩聚)nHOCH2CH2

OH催化剂HOCH2CH2OH[]n+(n-1)H2O

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任务三

缩合聚合反应(缩聚反应)3.缩聚产物单体的推断类型一若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛CH2HOHOHn单体HCHOOH去掉[]和n，若没有酯基、酰胺基等可以水解的官能团，则直接得到单体；若有酯基、酰胺基，则水解成更小的单体。类型二nHNHOHCOCH3CH单体HNHOHCOCH3CH任务三

缩合聚合反应(缩聚反应)3.缩聚产物单体的推断去掉[]和n，若没有酯基、酰胺基等可以水解的官能团，则直接得到单体；若有酯基、酰胺基，则水解成更小的单体。nHOOCO(CH2)6COH(CH2)4OHOCO(CH2)6COOHOH(CH2)4OHCOOCOHN类型二课堂小结：加聚反应与缩聚反应的比较反应类型加聚反应缩聚反应单体结构含有双键、三键等不饱和键(如烯烃、二烯烃、炔烃等)单体含有两个或两个以上官能团(如-OH、-COOH、-NH2、-X等)聚合方式通过不饱和键上的加成连接通过缩合脱去小分子而连接产物种类只生成高聚物高聚物和小分子(如H2O、NH3、HCl等)组成高聚物链节和单体的组成相同高聚物链节和单体的组成不相同书写加聚物的端基不确定,通常用横线“—”表示一般要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团相对分子质量高聚物相对分子质量为单体或链节的n倍高聚物相对分子质量一定小于单体相对分子质量的n倍反应种类单烯加聚,多烯加聚酯类、肽键类H－O－CH－C－OHOCH3n][知识拓展双酚A双酚A，也称BPA，有机化合物，分子式为C15H16O2，工业上双酚A被用来合成聚碳酸酯(PC)和环氧树脂等材料。60年代以来被用于制造塑料(奶)瓶、幼儿用的吸口杯、食品和饮料(奶粉)罐内侧涂层。BPA能导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康。欧盟认为含双酚A奶瓶会诱发性早熟，从2011年3月2日起，禁止生产含化学物质双酚A(BPA)的婴儿奶瓶随堂检测1、下列关于高分子化合物的组成、结构、性质的说法错误的是（

）①高分子化合物没有固定的熔点

②纯净的淀粉属于纯净物

③合成高分子化合物的结构大致分为线型结构、支链型结构和体型结构

④线型高分子化合物具有热固性

⑤高分子材料一般不易燃烧

⑥高分子化合物的相对分子质量都很大

⑦体型高分子化合物具有热塑性A．④⑤⑥ B．①③⑥ C．①⑤⑦ D．②④⑤⑦D2、下列关于加聚反应和缩聚反应的说法中不正确的是（

）A．加聚反应后有机分子的不饱和度减小B．加聚反应是一种特殊的加成反应，多数缩聚反应是一种复杂的取代反应C．加聚反应和缩聚反应均属于有机高分子参与的化学反应D．加聚反应和缩聚反应中均有官能团发生变化C随堂检测3、酚醛树脂广泛用于生产电闸、灯口等电器用品，已知酚醛树脂可由以下反应制备：下列说法错误的是A．苯酚的分子式为C6H6O