合成材料之有机高分子化合物简介

1会计学合成材料之有机高分子化合物简介合成材料之有机高分子化合物简介我们在日常生活中遇到我们在日常生活中遇到过的有机高分子化合物过的有机高分子化合物有哪些？有哪些？有机高分有机高分子子 天然高分子：天然高分子：淀粉、纤维素和蛋白质、天淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。然橡胶等。合成高分子：合成高分子：合成纤维、合成树脂、合成纤维、合成树脂、合成橡胶等合成橡胶等第1页/共29页材料概况材料概况材材料料无无机机材材料料有机有机高分高分子材子材料料非金属材非金属材料料金属材金属材料料天然高分子天然高分子材料材料合成高合成高分子材分子材料料淀粉淀粉纤维素纤维素蛋白质蛋白质天然橡胶天然橡胶合成塑料合成塑料合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维合成粘合剂合成粘合剂合成涂料合成涂料新型合成高新型合成高分子材料分子材料功能高分功能高分子材料子材料复合高复合高分子材分子材料料第2页/共29页一、有机高分子材料简介一、有机高分子材料简介1有机高分子化合物概况有机高分子化合物概况（1）小分子小分子：相对分子质量通常不上千，相对分子质量通常不上千，相对分子质量通常不上千，相对分子质量通常不上千，通常称为通常称为通常称为通常称为 低分子化合物低分子化合物低分子化合物低分子化合物，简称，简称，简称，简称小分子小分子小分子小分子；如：如：如：如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等蔗糖等蔗糖等蔗糖等（2）高分子高分子：相对分子质量达几万甚至相对分子质量达几万甚至相对分子质量达几万甚至相对分子质量达几万甚至几千万，通常几千万，通常几千万，通常几千万，通常 称为称为称为称为高分子化合物高分子化合物高分子化合物高分子化合物，简称，简称，简称，简称高分子高分子高分子高分子，或称，或称，或称，或称高高高高聚物、聚合物；聚物、聚合物；聚物、聚合物；聚物、聚合物；如：如：如：如：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶、淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶、淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶、淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等第3页/共29页2高分子化合物的结构特点高分子化合物的结构特点（1 1 1 1）高分子化合物通常结构并不复杂，）高分子化合物通常结构并不复杂，）高分子化合物通常结构并不复杂，）高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的往往由简单的往往由简单的往往由简单的结构单元重复连接结构单元重复连接结构单元重复连接结构单元重复连接而成；而成；而成；而成；如聚乙烯如聚乙烯如聚乙烯如聚乙烯 中：中：中：中：A.A.CHCHCHCH2 2 2 2CHCHCHCH2 2 2 2叫聚乙烯的叫聚乙烯的叫聚乙烯的叫聚乙烯的结构单元结构单元结构单元结构单元（或（或（或（或链链链链节节节节）；）；）；）；B.B.n n n n表示每个高分子化合物中表示每个高分子化合物中表示每个高分子化合物中表示每个高分子化合物中链节链节链节链节的重复次数的重复次数的重复次数的重复次数叫叫叫叫聚合度聚合度聚合度聚合度；n n n n越大，相对分子质量越大；越大，相对分子质量越大；越大，相对分子质量越大；越大，相对分子质量越大；C.C.合成高分子的物质叫合成高分子的物质叫合成高分子的物质叫合成高分子的物质叫单体单体单体单体。如乙烯是聚乙。如乙烯是聚乙。如乙烯是聚乙。如乙烯是聚乙烯的单体。烯的单体。烯的单体。烯的单体。注：链节是以单体为基础注：链节是以单体为基础的的第4页/共29页（2 2）根据结构中链节连接方式分类，有）根据结构中链节连接方式分类，有）根据结构中链节连接方式分类，有）根据结构中链节连接方式分类，有机高分子化合物可以有机高分子化合物可以有机高分子化合物可以有机高分子化合物可以有线型结构线型结构线型结构线型结构和和和和体体体体型结构型结构型结构型结构两种；两种；两种；两种；A.A.线型结构线型结构线型结构线型结构 成千上万个链节以共价键连成一条长链；长链成千上万个链节以共价键连成一条长链；长链成千上万个链节以共价键连成一条长链；长链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；之间相互缠绕，以分子间作用力紧密结合；之间相互缠绕，以分子间作用力紧密结合；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。可以不带支链，也可以带支链。可以不带支链，也可以带支链。可以不带支链，也可以带支链。如：聚乙烯、聚氯乙烯中以如：聚乙烯、聚氯乙烯中以如：聚乙烯、聚氯乙烯中以如：聚乙烯、聚氯乙烯中以C CC C键键键键连接成连接成连接成连接成长链长链长链长链；淀粉、纤维素中以淀粉、纤维素中以淀粉、纤维素中以淀粉、纤维素中以C CC C键键键键和和和和C COO键键键键连接成连接成连接成连接成长链长链长链长链；B.B.体型结构体型结构体型结构体型结构 高分子链上有能与别的单体或物质起反应的基高分子链上有能与别的单体或物质起反应的基高分子链上有能与别的单体或物质起反应的基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，团，发生反应后，高分子链之间形成化学键，团，发生反应后，高分子链之间形成化学键，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。产生了一些交联，形成的体型网状结构。产生了一些交联，形成的体型网状结构。产生了一些交联，形成的体型网状结构。如：硫化橡胶中，长链与长链之间又如：硫化橡胶中，长链与长链之间又如：硫化橡胶中，长链与长链之间又如：硫化橡胶中，长链与长链之间又形成化学形成化学形成化学形成化学键键键键，产生，产生，产生，产生网状结构网状结构网状结构网状结构而交联在一起。而交联在一起。而交联在一起。而交联在一起。第5页/共29页（1 1）溶解性溶解性溶解性溶解性线型结构高分子（如线型结构高分子（如线型结构高分子（如线型结构高分子（如有机玻璃有机玻璃有机玻璃有机玻璃）：）：）：）：能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢；分子缓慢；分子缓慢；分子缓慢；体型结构高分子（如体型结构高分子（如体型结构高分子（如体型结构高分子（如橡胶橡胶橡胶橡胶）：）：）：）：不易溶解，只有一定程度的胀大。不易溶解，只有一定程度的胀大。不易溶解，只有一定程度的胀大。不易溶解，只有一定程度的胀大。（2 2）热塑性热塑性热塑性热塑性和和和和热固性热固性热固性热固性 加热到一定温度范围，开始加热到一定温度范围，开始加热到一定温度范围，开始加热到一定温度范围，开始软化软化软化软化，然后，然后，然后，然后再开始再开始再开始再开始熔化熔化熔化熔化成可以流动的液体；冷却后，成可以流动的液体；冷却后，成可以流动的液体；冷却后，成可以流动的液体；冷却后，又成为固体又成为固体又成为固体又成为固体热塑性热塑性热塑性热塑性（如（如（如（如聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯）。）。）。）。加工成型后受热不再熔化，就叫加工成型后受热不再熔化，就叫加工成型后受热不再熔化，就叫加工成型后受热不再熔化，就叫热固性热固性热固性热固性（如（如（如（如电木电木电木电木）。）。）。）。3有机高分子化合物的性质有机高分子化合物的性质第6页/共29页（3 3）机械强度）机械强度）机械强度）机械强度高分子材料强度一般比较大。高分子材料强度一般比较大。高分子材料强度一般比较大。高分子材料强度一般比较大。如把如把如把如把10kg10kg高分子材料与金属材料各制高分子材料与金属材料各制高分子材料与金属材料各制高分子材料与金属材料各制成成成成100m100m长的绳子，可吊起物体的重长的绳子，可吊起物体的重长的绳子，可吊起物体的重长的绳子，可吊起物体的重量如下表：量如下表：量如下表：量如下表：材料品材料品种种高分子材料高分子材料金属材料金属材料锦纶锦纶绳绳涤纶绳涤纶绳金属钛金属钛绳绳碳钢绳碳钢绳重物质重物质量量kg15500 1200077006500第7页/共29页（4 4）电绝缘性）电绝缘性）电绝缘性）电绝缘性通常高分子材料的电绝缘性良好，通常高分子材料的电绝缘性良好，通常高分子材料的电绝缘性良好，通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业上。广泛用于电器工业上。广泛用于电器工业上。广泛用于电器工业上。（为什么？）（为什么？）（为什么？）（为什么？）（5 5）特性：）特性：）特性：）特性：有些高分子材料具有有些高分子材料具有有些高分子材料具有有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐化学腐蚀、耐化学腐蚀、耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水耐热、耐磨、耐油、不透水耐热、耐磨、耐油、不透水耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，等特性，等特性，等特性，用于某些特殊需要的领域；有些高分用于某些特殊需要的领域；有些高分用于某些特殊需要的领域；有些高分用于某些特殊需要的领域；有些高分子材料子材料子材料子材料易老化、不耐高温、易燃烧、易老化、不耐高温、易燃烧、易老化、不耐高温、易燃烧、易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解废弃后不易分解废弃后不易分解废弃后不易分解等。等。等。等。第8页/共29页练习：练习：1、下列原料或制成的产品中，、下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修若出现破损不可以进行热修补的是（补的是（）A.聚氯乙烯凉鞋聚氯乙烯凉鞋B.电木插座电木插座C.自行车内胎自行车内胎D.聚乙烯塑料膜聚乙烯塑料膜第9页/共29页2 2、橡胶属于重要的工业原料。它是一、橡胶属于重要的工业原料。它是一、橡胶属于重要的工业原料。它是一、橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹种有机高分子化合物，具有良好的弹种有机高分子化合物，具有良好的弹种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶性，但强度较差。为了增加某些橡胶性，但强度较差。为了增加某些橡胶性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需进行硫化制品的强度，加工时往往需进行硫化制品的强度，加工时往往需进行硫化制品的强度，加工时往往需进行硫化处理。即将橡胶原料与硫磺在一定条处理。即将橡胶原料与硫磺在一定条处理。即将橡胶原料与硫磺在一定条处理。即将橡胶原料与硫磺在一定条件下反应；橡胶制品硫化程度越高，件下反应；橡胶制品硫化程度越高，件下反应；橡胶制品硫化程度越高，件下反应；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品强度越大，弹性越差。下列橡胶制品强度越大，弹性越差。下列橡胶制品强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是（中，加工时硫化程度较高的是（中，加工时硫化程度较高的是（中，加工时硫化程度较高的是（）A.A.橡皮筋橡皮筋橡皮筋橡皮筋 B.B.汽车外胎汽车外胎汽车外胎汽车外胎 C.C.普通气球普通气球普通气球普通气球 D.D.医用乳胶手套医用乳胶手套医用乳胶手套医用乳胶手套 第10页/共29页反应类型反应类型加加 聚聚缩缩 聚聚反应物种反应物种类类 单体特征单体特征 高聚物特高聚物特征征产物种类产物种类常见产品常见产品相同或不同单体相同或不同单体相同或不同相同或不同单体单体含有不饱和含有不饱和键键含有特征官能含有特征官能团团聚合物与单体聚合物与单体具有相同的组具有相同的组成成,主链上一主链上一般只有碳原子般只有碳原子 聚合物与单体组聚合物与单体组成有所不同成有所不同,主主链上除有碳原子链上除有碳原子外还有其他外还有其他只有聚合物只有聚合物有聚合物和小有聚合物和小分子分子聚乙烯、聚氯乙聚乙烯、聚氯乙烯烯聚丙烯、乙丙树聚丙烯、乙丙树脂脂聚苯乙烯聚苯乙烯ABS工程塑料工程塑料有机玻璃、合成有机玻璃、合成橡胶橡胶尼龙尼龙66涤纶、锦涤纶、锦纶纶二、合成高分子化合二、合成高分子化合物的反应物的反应 第11页/共29页（一）由加聚产物推单体（一）由加聚产物推单体四、高聚物的单体的推断四、高聚物的单体的推断去掉去掉两端两端键键主链上单键主链上单键变双键，双变双键，双键变单键键变单键超过四键处超过四键处断键，单体断键，单体自然现自然现第12页/共29页（二）由缩聚产物推单体（二）由缩聚产物推单体从酯基中间断开，在羰基上加从酯基中间断开，在羰基上加-OH，在在O原子上加原子上加H原子得到羧酸和醇。原子得到羧酸和醇。1、如如:已知涤纶树脂的结构简式为已知涤纶树脂的结构简式为写出合成涤纶树脂所需的单体的写出合成涤纶树脂所需的单体的结构简式。结构简式。第13页/共29页（二）由缩聚产物推单体（二）由缩聚产物推单体在羰基上加在羰基上加-OH，在，在O原子上加原子上加H原子即得单体羟基羧酸。原子即得单体羟基羧酸。2、如如:写出合成如下高分子的单体的写出合成如下高分子的单体的结构简式。结构简式。第14页/共29页（二）由缩聚产物推单体（二）由缩聚产物推单体从肽键中间断开，在羰基上加从肽键中间断开，在羰基上加-OH，在在N原子上加原子上加H原子即得单体。原子即得单体。3、如如:写出合成如下高分子的单体的写出合成如下高分子的单体的结构简式。结构简式。第15页/共29页在羰基上加羟基，在在羰基上加羟基，在N原子上加原子上加H原子即得单体氨基酸。原子即得单体氨基酸。4、如如:写出合成如下物质的单体的结构写出合成如下物质的单体的结构简式。简式。（二）由缩聚产物推单体（二）由缩聚产物推单体第16页/共29页5凡链节中主碳链含有苯环并连凡链节中主碳链含有苯环并连接接CH2基团的，其基团的，其CH2基基团必来自甲醛，单体有两种即酚团必来自甲醛，单体有两种即酚和甲醛。和甲醛。第17页/共29页它们的单体各是什么？属于哪类反它们的单体各是什么？属于哪类反应的产物？应的产物？高分子化合物高分子化合物A、B、C的部分结构如下：的部分结构如下：COOH COOH COOHA：CHCH2CHCH2CHCH3 CH3 CH3B：NHCHCONHCHCONHCH练练 习习CH2CHCOOHNH2 CH3CHCOOH加加聚聚缩缩聚聚C：CHOCHOCHO（加聚产物）（加聚产物）CH3 CH3 CH3CHOCH3方法点拨：方法点拨：寻找最小的结构重复单元，以此寻找最小的结构重复单元，以此切割并恢复成单体的结构。切割并恢复成单体的结构。第18页/共29页总总 结结n n1.1.1.1.判断高聚物反应的类型判断高聚物反应的类型判断高聚物反应的类型判断高聚物反应的类型要根据高聚要根据高聚要根据高聚要根据高聚物中物中物中物中键的特点和产物的情况确定。键的特点和产物的情况确定。键的特点和产物的情况确定。键的特点和产物的情况确定。n n2.2.2.2.缩聚物的单体缩聚物的单体缩聚物的单体缩聚物的单体的判断的关键是键的的判断的关键是键的的判断的关键是键的的判断的关键是键的断的断的断的断的位置以及断键后应该加什么样的基位置以及断键后应该加什么样的基位置以及断键后应该加什么样的基位置以及断键后应该加什么样的基团。团。团。团。n n3.3.3.3.高聚物的单体高聚物的单体高聚物的单体高聚物的单体的确定方法比较灵活，的确定方法比较灵活，的确定方法比较灵活，的确定方法比较灵活，既要充分考虑原料、高聚物的结构既要充分考虑原料、高聚物的结构既要充分考虑原料、高聚物的结构既要充分考虑原料、高聚物的结构特点，特点，特点，特点，也要实事求是，适当进行变通迁移。也要实事求是，适当进行变通迁移。也要实事求是，适当进行变通迁移。也要实事求是，适当进行变通迁移。第19页/共29页什么是加聚反应？请写出下列反应的化学方程式。什么是加聚反应？请写出下列反应的化学方程式。由乙烯制备聚乙烯由乙烯制备聚乙烯 由苯乙烯制备聚苯乙烯由苯乙烯制备聚苯乙烯1.加聚反加聚反应应nCH2 CH2催化催化剂剂 CH2 CH2 n 聚聚乙烯乙烯催化催化剂剂CH2 CH2nCH2 CH2n 聚苯聚苯乙烯乙烯（1 1）单烯）单烯聚合聚合 单单体体反应部位？反应部位？反应本质？反应本质？是否可以用一个通式来是否可以用一个通式来表示这些反应呢？表示这些反应呢？CCX MY Nn催化催化剂剂 CC nY NX M链链节节聚合度聚合度第20页/共29页（2 2）二烯聚合）二烯聚合 nCH2=CHCH=CH2催化催化剂剂CH2CH=CHCH2n 双键变双键变 单单键变键变 单键单键 双键双键nCH2=CHCH=CH2CH3催化催化剂剂CH2CHCHCH2nCH3聚异戊二聚异戊二烯烯（3 3）混烯共聚）混烯共聚 下列高分子是由那种单体聚合生成的？完下列高分子是由那种单体聚合生成的？完成聚合反应成聚合反应CH2CHCHCH2nCH3CH2CHCHCH2nCH3催化催化剂剂nCH2 CH2+nCH CH2CH3CH2CHCHCH2nCH3乙丙树乙丙树脂脂第21页/共29页什么是缩聚反应？请写出下列反应的化什么是缩聚反应？请写出下列反应的化学方程式：学方程式：2.缩聚反应缩聚反应nH2N（CH2）6NH2 nHOOC（CH2）4COOHnHOCH2CH2OHnHOOC COOH 催化催化剂剂催化催化剂剂nHOCHCOOHCH3催化催化剂剂nH2NCHCOOHCH3催化催化剂剂OCH2CH2OOC COn2nH2O OCHCO n nH2OCH3 HN（CH2）6NHOC（CH2）4CO n 2nH2O HNCHCO n nH2OCH3缩聚反应官能团：双官能团缩聚反应官能团：双官能团OH COOH NH2 聚酯类聚酯类聚酰胺类聚酰胺类第22页/共29页