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。