第22章 合成高分子化合物.ppt

1、第二十二章 合成高分子化合物,（ 4 学时）,链 节组成高分子的重复单位,单 体能聚合成高分子的低分子,22.1 基本概念,一、高分子化合物,高分子化合物：是由许多相同的、简单的结构单 元通过共价键重复连接而成的大分子。,2. 高分子化合物的相对分子质量：在5,000以上,均聚物由一种单体聚合而成的高聚物,共聚物由两种以上单体聚合而成的高聚物,二、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. 按材料的性能分类：塑料、橡胶、纤维,3. 按用途分类 ：通用高分子；工程材料高分子；涂料； 粘合剂；功能高分子,4.按高分子主链

2、结构分类 ：碳链高分子化合物、 杂链高分子化合物等。,1. 高分子命名一般习惯上用俗名：如纤维、淀粉 2.在单体前加个“聚”字，如 聚氯乙烯 3.缩聚反应制得的高聚物，在原料后加“树脂”二 字，如酚醛树脂、环氧树脂 4. 商品名称：腈纶、的确良（聚对苯二甲酸乙二酯纤 维）、电木（酚醛树脂）,三、高分子化合物的命名,22.2 高分子的结构和性能的关系,一、高分子的基本结构及其性能特点,1 线型结构：又称链状高聚物，是由许多链节相互联成一条长 链的高聚物。,特点：具有高弹性、可塑性、在溶剂中能溶解，加热 能熔融，硬度和脆度较小。有独立存在的分子。,2 体型结构 一般是由多官能团单体相互作用，使主链

3、与主 链之间以共价键相连接，形成三维空间的立体结构。,特点：没有弹性和可塑性；不能溶解和熔融； 只能溶胀，硬度和脆度较大。不能反复熔化， 只能一次加工成型。,二、高分子化合物的物理状态,玻璃态：形变困难，硬度大。 高弹态：形变很容易，具有高弹性。 粘流态：形变能任意发生，具有流动性。,1晶相高聚物和非晶相高聚物,2线型非晶相高聚物的聚集状态,22.3 高分子的合成,低分子单体合成高分子的反应称为聚合反应。,一、链式聚合,定义：是指由一种或两种以上单体聚合成高聚物的反应,1链式聚合反应的特点,单体是带有不饱和键的化合物。, 是通过一连串单体分子间的相互加成反应来完成的。,由一种单体发生的聚合反应

4、称为均聚反应。 由两种以上单体共同聚合的反应称为共聚反应。, 反应过程中没有低分子化合物生成，生成高分子化合物的化学 组成与单体相同，其分子量为单体分子量的整数倍。,链式聚合反应可分为：,自由基聚合,离子型聚合,配位聚合,. 自由基聚合,(1) 链引发（物理引发和化学引发）,常见的引发剂：有机过氧酸、偶氮化合物、无机过氧化物。,单体,(或 ）,自由基,R2,引发剂,2R,初级自由基,R + M,RM,(2) 链增长,(3) 链的终止,a. 双基结合终止,b. 双基歧化终止,链增长阶段的副反应：键转移反应,链自由基,单体,稳定的大分子,单体自由基,a. 向单体分子转移,b. 向溶剂、添加剂或杂质

5、分子转移,c. 向分子链转移，引起支化或交联,阳离子聚合反应,阴离子聚合反应,活性中心是负离子,活性中心是正离子,. 离子型聚合,配位聚合的特点： 反应产物是没有支链的线型结构的高分子。 能控制分子结构的空间构型，得到分子结构规整的聚合物。,是烯类单体在金属有机络合物催化下引起的聚合反应。,.配位聚合,二、逐步聚合反应,逐步聚合反应是指单体通过官能团反应生成低聚物，然后由低 聚物转化为高聚物的反应,(1) 缩聚反应,缩聚反应的特点,a. 所用单体至少有两个相互作用的官能团。 b. 缩聚反应是通过一连串的缩合反应来完成的。 c. 反应过程中有小分子析出，高聚物的化学组成与 单体不同。 d. 反应

6、不是瞬间完成的，高聚物的分子量随时间的 增长而增加，链增长过程是逐步完成的。,由一种或两种以上的单体，通过缩合形成高分子化合物，同时脱去水、卤化氢或醇等小分子的反应叫。,缩聚反应的历程,a. 链开始,b. 链增长,c.链终止,物理方面的原因,化学方面的原因(主要原因),a. 随着缩聚反应的进行，单体浓度越来越小，官能团发生反应 的机会减少。 b.缩聚物的粘度增加，整个分子链移动困难，碰撞机会减少。 c.粘度大，生成的低分子排不出去，发生可逆反应。,a.官能团的分解，使增长的分子链失去活性。 b. 单体组分的非当量比，使分子链未端带的是相同的官能， 团发生“链封闭”作用，而使增长着的分子链失去活

7、性。 c. 原料中混有单官能团杂质也会发生“链端封闭”作用。 d. 分子链内部发生环化反应或分子间发生环化反应等都会 发生“链端封闭”作用而使反应终止。,(2) 体型缩聚, 所用单体起码要有一个组分是含有两个官能团以上的物质， 链增长时才有可能向两个以上的方向增长，生成体型结构的 缩聚物。, 在反应过程中有一个粘度骤然变得很大，出现具有弹性的凝 胶的现象凝胶化现象。,定义：体型缩聚是指具有合成体型结构的缩聚物的反应。,三、开环聚合,定义：开环聚合是指环状单体在反应中环被打开生成聚合物的反应。,22.4 高分子的应用,一、离子交换树脂, 离子交换树脂的结构,离子交换树脂是一类具有离子交换作用的高聚物。,阳离子交换,阴离子交换,特点 u 可逆平衡反应。（是一动态平衡） u 是非均相反应。 u 可连续或串连操作