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高分子材料的结构特点及形成原因
摘要：高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料，分为有机高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维）和无机高分子材料(松香、纤维素)。高分子材料的结构，包括高分子链结构、晶体结构和微区结构等，不同结构的高分子，而这些结构决定了高分子材料的特殊性能，研究高分子材料的结构特点和形成原因，对新材料的研制具有重要意义。
关键字：高分子材料；结构特点；形成
高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,高分子由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成，之所以称为高分子，就是因为它的分子量高，常用高分子材料的分子量在几百到几百万之间，高分子量对化合物性质的影响就是使它具有了一定的强度，从而可以作为材料使用，高分子化合物一般具有长链结构，每个分子都好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的根本原因。高分子化合物有天然的，也有人工合成的，工业用高分子材料一般是人工合成的。
1.基本概念
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。常称为聚合物或高聚物。分为有机高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维）和无机高分子材料(松香、纤维素)。高分子化合物的分子量一般>104 ，以C、H元素为主。高聚物是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分高聚物，分子量通常可达104～106。
1.1高分子化合物的组成
由一种或几种简单的低分子化合物通过共价键重复连接（形成大分子链）而成。如由乙烯合成聚乙烯: CH2=CH2+CH2=CH2+→-CH2-CH2-CH2-CH2- ,可简写成 n
CH2=CH2→[CH2=CH2]n。
1.2高分子化合物的合成
（1） 加聚反应
由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合物的反应。一种和多种分别对应着均聚物和共聚物。加聚反应的单体是带有双键或叁键的不饱合键的化合物，反应是通过一连串的单体分子间的互相加成反应来完成的。所得高分子物种相对分子量与时间无关，但转化率则随时间而增大。
一 各类有机化合物的基团特征频率
（一）烷烃类
基团 吸收带位置(cm-1)
—CH3 2960
2870
1460
1380
－CH2－ 2925
2850
1460
785~720
－CH(CH3)2 1170
1155
－C(CH3)3 1250
1210
－C(CH3)2－ 1215
1195
注：对于－(CH2)n－，n＝1，～775； n＝2，～738；
n＝3，～727；n＝4，～722
（二）烯烃C-H键面外弯曲振动特征频率
基团 吸收带位置(cm-1)
R-CH=CH2 1000~960和940~900
R2C=CH2 915~870
反-RCH=CHR 990~940
顺-RCH=CHR 790~650
R2C=CHR 850~790
（三）烯烃的红外吸收峰
振动类别 吸收带位置(cm-1)
＝C-H伸缩 3100～3000
＝C-H弯曲 1000～800
＝CH2弯曲 885～855
C＝C伸缩 1700～1600 （四）炔烃的红外吸收峰
振动类别 吸收带位置(cm-1)
C-H伸缩
～3300
C-H弯曲 645～615
C C伸缩 2250～2100
（五）芳基化合物红外吸收峰
振动类别 吸收带位置(cm-1)
芳基C-H伸缩 3300～3000
芳基C-C(四个峰) 1600～1450
芳基C-H弯曲 900～690
（六）苯基C-H键面外弯曲振动频率
取代基位置 吸收带位置(cm-1)
单取代(2个峰) 770～730
710～690
邻-二取代 770～735
间-二取代（3个峰） 900～860
810～750
725～680
对-二取代 860～800
（七）醇类和酚类
基团 吸收带位置(cm-1)
O-H（游离） 3650～3600
O-H（形成氢键） 3500～3200
C-O 1250~1000
（八）不同醇类的C-O伸缩振动
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14一、高分子化合物
1.定义高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。之所以称为高分子，
就是因为它的分子量高。常用高分子材料的分子量在几百到几百万之间
2.描述高分子化合物分子结构的几个概念：结构式、链节、聚合度、单体、聚合物的平均相对分子质量
聚合反应
CH
2=CH
2单体
—CH
2—CH
2—链节
n聚合度高分子化合物,
简称高分子,又叫聚合物或高聚物。
n值一定时，有确定的分子组成和相对分子质量，聚合物的平
均相对分子质量=
链节的相对分子质量×n。
一块高分子材料是由若干n值不同的高分子材料组成的混合
物。
3.有机高分子化合物的基本性质
(1)溶解性：线型高分子能溶解在适当的溶剂里，但溶解过程比小分子缓慢，体型高分子则不容易溶解，只
有一定程度的胀大。
(2)热塑性和热固性：线型高分子具有热塑性，体型高分子具有热固性。
(3)强度：高分子材料的强度一般都比较大。
(4)电绝缘性：高分子化合物里的原子是以共价键结合的，一般不易导电，所以是很好的电绝缘材料。此外，
有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能，但是，高分子材料也有不耐高温、
易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。
二、加成聚合反应第十三讲有机高分子化合物
知识点精讲Page2of
141.定义：由许多小分子通过加成反应变成一个有机高分子化合物，既属于加成反应又属于聚合反应，叫做加成聚合反应，简称加聚反应。
2.加聚反应特点
(1)单体必须是含有双键、参键等不饱和键的化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的化合物。(2)发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
(3)加聚反应类型
3.由单体写高聚物：注意支链一定要支出去4.由高聚物推单体
【由加聚聚合物推单体的方法一】
→单体：CH
2=CH
2边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线
课时分层作业(十六) 有机高分子化合物与有机高分子材料
(建议用时：40分钟)
[合格基础练]
1．下列关于有机高分子化合物的说法不正确的是( )
A．有机高分子化合物称为聚合物，是因为它们大部分是由小分子物质通过聚合反应制得的
B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构是若干链节的重复
C．对于一种高分子化合物，由于n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的
D．丙烯可以发生加聚反应生成高分子化合物
C [高分子化合物可由小分子物质通过聚合反应制备；高分子化合物是混合物，是由若干个链节重复连接而成的，虽然其相对分子质量很大，但由于n值不确定，故其没有确定的相对分子质量；丙烯中含碳碳双键，能发生加聚反应生成高分子化合物。]
2．日常生活中的下列物质，不属于合成材料的是( )
A．聚乙烯 B．麻线
C．涤纶 D．异戊橡胶
B [A中聚乙烯是一种塑料的成分，C中涤纶是一种合成纤维，D中异戊橡胶是一种合成橡胶，A、C、D都属于合成材料，B中麻线是天然纤维的一种，故选B。]
3．关于由乙烯制聚乙烯的反应的描述中，正确的是( )
A．该反应的产物仍能和溴水发生加成反应
B．该反应不属于加成反应，只属于聚合反应
C．该反应既是加成反应，也是聚合反应 D．该反应的生成物和反应物的化学组成不同
C [聚乙烯中已没有碳碳双键，不能发生加成反应，A错；该反应是加成后再聚合的，既是加成反应，也是聚合反应，B错、C对；分析乙烯与聚乙烯的结构单元可知，生成物和反应物的化学组成相同，D错。]
4．下列有关高分子材料的说法中正确的是( )
A．聚氯乙烯可用于包装食品
B．具有线型结构的热固性塑料可制作电源插座
C．天然橡胶的结构中含有碳碳双键
D．羊毛、蚕丝和尼龙都是天然纤维
C [聚氯乙烯不能盛装食品，A不正确；热固型塑料具有体型结构，B不正确；天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯，含有碳碳双键，C正确；尼龙是合成纤维，D不正确。]
