【2025届一轮】第43讲 合成高分子

文摘   2024-09-25 09:22   广东  

一、合成高分子的基本方法

1.加成聚合反应(加聚反应):一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应。

单体:能够进行聚合反应形成高分子的低分子化合物

链节:高分子中化学组成相同、可重复的最小单元

聚合度:高分子链中含有链节的数目,用n表示

聚合物的平均相对分子质量=链节的相对质量×聚合度

2.缩合聚合反应(缩聚反应):由单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应。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,缩合过程脱去小分子(如H2O、HX等)。

注意: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,需要及时移除反应产生的小分子副产物

3.常见的加聚反应与缩聚反应:

加聚:

CH2==CH2

CH2==CHCl

异丁烯

1,3-丁二烯

乙烯与丙烯

苯乙烯与乙烯

缩聚:

乙二醇与乙二酸

HOCH2—CH2—COOH

H2N—CH2COOH

乳酸

HCHO与苯酚

二、高分子材料的分类

1.依据来源分类

天然高分子:淀粉、纤维素等

合成高分子:通用型(塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等)、功能型(高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂)

    三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶

2.依据高分子链结构形态

线型结构,具有热塑性(反复加热熔融加工),典型物质为低压聚乙烯

支链型结构,具有热塑性,典型物质为高压聚乙烯

网状结构,具有热固性(不能加热熔融,只能一次成型),典型物质为酚醛树脂

三、常见高分子材料

1.塑料:

①主要成分:合成树脂。例如,聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、

酚醛树脂、脲醛树脂等

②分类:

热塑性塑料:聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料制品可以反复加热熔融加工

热固性塑料:不同结构的酚醛树脂等制成的塑料制品不能加热熔融,只能一次成型

③对比

注意:

1.不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜生产食品包装材料(这些掺杂在聚氯乙烯高分子链间的增塑剂小分子能起到润滑的作用,利于高分子链的运动。但是,这些增塑剂小分子在室温下会逐渐“逃逸”出来,使柔软的塑料制品逐渐变硬;有的增塑剂还具有一定毒性)

2.聚乳酸可以作为可降解的高分子

2.酚醛树脂:

①形成过程:在酸催化下,等物质的量的苯酚与甲醛反应,苯酚邻位或对位的氢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相互脱水缩合成线型结构的高分子。

在碱催化下,苯酚与过量的甲醛反应,生成羟甲基苯酚的同时,还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等,继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂。

具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融,也不溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。可用于生产烹饪器具的手柄,一些电器与汽车的零部件,火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料。

3.纤维

①分类:

天然纤维:棉花(纤维素)、麻(纤维素)、羊毛(蛋白质)、蚕丝(蛋白质)

化学纤维:

再生纤维:以木材、秸秆等农副产品为原料,经加工处理得到

合成纤维:以石油、天然气、煤、农副产品等为原料,将其转化为单体,再经过聚合反应得到

②常见合成纤维

聚酯纤维:

聚酰胺纤维:

芳纶纤维:

4.橡胶

①分类:

天然橡胶:异戊二烯的聚合物

合成橡胶:

顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料,在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为主的聚合物

该聚合物呈线型结构,分子链较柔软,性能较差。将其与硫等硫化剂混合后加热,硫化剂将聚合物中的双键打开,以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构,得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不宜过大,否则会使橡胶失去弹性。

5.高吸水性树脂

核心问题:得到耐挤压、保水性好的高吸水性材料,可以有两种思路:

①淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性

接入强亲水基团

②用带有强亲水性基团的烯类单体进行聚合

6.高分子分离膜

①分类:分离膜根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等,可用于分离不同的物质。

②原料:生产分离膜的材料主要是有机高分子材料,如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。

③应用:高分子分离膜已广泛用于海水淡化和饮用水的制取,以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。

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