第九章 高分子聚合物的合成与化学反应
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高分子聚合物的合成与应用高分子聚合物是一种由大量重复单元组成的巨大分子链,具有多种优异的性能和广泛的应用领域。
在本文中,我们将探讨高分子聚合物的合成方法以及其在不同领域的应用。
一、高分子聚合物的合成方法1. 自由基聚合法自由基聚合法是一种常用的高分子聚合物合成方法。
它通过引入自由基引发剂,使单体分子中的双键发生开环反应,形成自由基,从而引发聚合反应。
这种方法可以合成各种类型的高分子聚合物,例如聚乙烯、聚丙烯等。
2. 阳离子聚合法阳离子聚合法是另一种常用的高分子聚合物合成方法。
它通过引入阳离子引发剂,使单体分子中的双键发生开环反应,形成阳离子,从而引发聚合反应。
这种方法适用于合成一些特殊结构的高分子聚合物,例如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
3. 阴离子聚合法阴离子聚合法是一种常用的高分子聚合物合成方法。
它通过引入阴离子引发剂,使单体分子中的双键发生开环反应,形成阴离子,从而引发聚合反应。
这种方法适用于合成一些特殊结构的高分子聚合物,例如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等。
二、高分子聚合物的应用领域1. 塑料工业高分子聚合物在塑料工业中有着广泛的应用。
它们可以通过调整聚合反应的条件和单体的选择,制备出具有不同性能的塑料产品。
例如,聚乙烯可以用于制作塑料袋、塑料瓶等日常用品;聚苯乙烯可以用于制作泡沫塑料,如保温材料和包装材料等。
2. 纺织工业高分子聚合物在纺织工业中也有着重要的应用。
例如,聚酯纤维是一种常见的合成纤维,具有优异的强度和耐磨性,可用于制作衣物、家居用品等;聚酰胺纤维则具有良好的弹性和耐热性,可用于制作弹性纤维和高温材料。
3. 医药领域高分子聚合物在医药领域中也有着广泛的应用。
例如,聚乳酸是一种可降解的高分子材料,可用于制作缝合线和药物缓释系统等;聚丙烯酰胺凝胶是一种生物相容性高的材料,可用于制作人工关节和组织工程材料等。
4. 电子工业高分子聚合物在电子工业中也有着重要的应用。
例如,聚苯乙烯是一种常用的绝缘材料,可用于制作电子元件的外壳和绝缘层;聚酰亚胺是一种高温稳定的材料,可用于制作电路板和电子封装材料等。
第九章 聚合物的化学反应在前面的章节中,主要讨论了由各种单体进行聚合、合成聚合物的反应机理及方法等。
本章将讨论聚合物的化学反应。
利用聚合物的化学反应,可将已有的天然或合成高分子,转变成新的聚合物。
例如纤维素经适当的反应可转变为硝酸纤维素、醋酸纤维素;聚醋酸乙烯酯经水解变为聚乙烯醇,进一步反应形成聚乙烯醇缩醛;聚苯乙烯经反应,可转换成离子交换树脂等。
此外,聚合物在使用过程中,会受空气、水、光、微生物等环境因素的作用,引起降解和老化,使聚合物的性质发生变化。
研究这些影响因素和性能之间的作用规律,有助于采取防老化措施。
随着合成聚合物应用的日益广泛,由废弃物形成的白色污染也变得日益严重,研究聚合物的降解及合成新的可降解的聚合物,将会具有重要的意义。
聚合物的化学反应种类很多。
一种分类方法是按聚合物在发生反应时聚合度及功能基的变化分类,将聚合物的反应分为聚合物的相似转变、聚合度变大的反应和聚合度变小的反应。
所谓聚合物的相似转变是指反应仅限于侧基和(或)端基,而聚合度基本不变。
聚合度变大的反应是指反应中聚合物的分子质量有显著的上升,如交联、接枝、嵌段、扩链反应等。
聚合度变小的反应则指反应过程中,聚合物的分子质量显著地降低,如降解、解聚等反应。
随着对聚合物化学反应研究的深入,有机小分子的许多反应,如加成、取代、环化等反应,在聚合物中同样也可进行,如聚二烯烃的许多反应即是如此,所以一些文献中也有按反应机理对聚合的反应进行分类。
9.1 聚合物的反应性及影响因素聚合物的反应同样是通过功能基的相互作用进行的,这与小分子反应存在着某些相似性,但又有所不同。
在一定的条件下,聚合物的反应不受聚合度的影响,具有与小分子同样的反应能力,条件如下:1. 均相反应,所有的反应物、中间体、产物都是可溶的,反应自始至终都是如此;2. 所有反应仅由功能基的反应性决定,不存在扩散控制因素;3. 所选择的大分子与小分子之间具有相似的空间位阻。
高分子化合物的合成高分子化合物指的是分子量较大的化合物,其分子中含有许多重复单元。
这些化合物通常由聚合反应合成而成。
聚合反应是指将单体分子聚合在一起形成高分子链的化学反应。
本文将介绍高分子化合物的合成方法以及一些具有重要应用的高分子材料。
高分子化合物的合成方法多种多样,根据不同的聚合机理和反应条件可以分为不同的聚合反应。
其中最常见的是链聚合反应,包括自由基聚合反应、阴离子聚合反应、阳离子聚合反应和配位聚合反应。
此外还有环聚合反应、开环聚合反应和缩聚反应等。
这些合成方法在实验室和工业生产中都有广泛的应用,可用于合成各种高分子材料。
自由基聚合反应是最常见的一种聚合方法。
它通过引发剂引发自由基聚合反应,将单体分子不断地连接在一起形成高分子链。
例如,乙烯是通过自由基聚合反应合成聚乙烯的。
自由基聚合反应具有简单、高效的特点,广泛应用于合成聚合物。
阴离子聚合反应是另一种重要的聚合方法。
它利用碱金属或碱土金属作为引发剂,将卤化烃与活性单体反应生成阴离子,然后通过反应生成高分子链。
例如,苯乙烯是通过阴离子聚合反应合成聚苯乙烯的。
阳离子聚合反应与阴离子聚合反应类似,不同之处在于引发剂及反应条件的选择。
阳离子聚合反应以质子(H+)作为引发剂,通过反应形成阳离子,然后将单体进行聚合。
例如,异戊二烯是通过阳离子聚合反应合成聚异戊二烯的。
配位聚合反应是一种非常特殊的聚合方法。
它利用配体和金属离子之间的配位作用,将单体聚合成高分子链。
配位聚合反应通常需要特殊的反应条件和配体,例如金属半夹心配体。
这种反应方法在合成一些特殊结构的高分子材料中有广泛应用。
高分子化合物的合成不仅仅局限于以上几种方法,还有其他的合成方法,如Ring-Opening Polymerization(开环聚合反应)、Step-Growth Polymerization(缩聚反应)等。
每种方法都有其特点和应用范围。
根据具体的聚合反应机理和反应条件的选择,可以合成具有不同性质和结构的高分子材料。
高中化学解析高分子合成反应教案一、引言高分子合成反应是化学学科中的重要内容之一,也是高中化学课程的重点难点之一。
本教案旨在通过解析高分子合成反应的相关知识点和实例,帮助学生更好地理解和掌握这一部分内容。
二、高分子合成反应的概述1. 高分子的定义:高分子是由重复单元(称为聚合单元)通过共价键连接而成的大分子化合物。
2. 高分子合成反应的特点:高分子合成反应是一种聚合反应,通常需要通过引发剂或催化剂的作用来实现。
3. 高分子合成反应的类型:高分子合成反应可以分为开环聚合、缩聚反应和交联反应等。
三、开环聚合反应1. 开环聚合反应的定义:开环聚合反应是指通过开环聚合单元的方式来合成高分子的反应过程。
2. 开环聚合反应的机理:开环聚合反应的机理可以通过阐述具体的实例来进行说明,如聚乙烯、聚丙烯的合成反应。
3. 开环聚合反应的实例分析:通过具体的实例分析,可以让学生更好地理解开环聚合反应的过程和机理。
四、缩聚反应1. 缩聚反应的定义:缩聚反应是指通过缩聚单元的方式来合成高分子的反应过程。
2. 缩聚反应的机理:缩聚反应的机理可以通过阐述具体的实例来进行说明,如聚酯、聚酰胺的合成反应。
3. 缩聚反应的实例分析:通过具体的实例分析,可以让学生更好地理解缩聚反应的过程和机理。
五、交联反应1. 交联反应的定义:交联反应是指通过交联单元的方式来合成高分子的反应过程。
2. 交联反应的机理:交联反应的机理可以通过阐述具体的实例来进行说明,如聚氨酯、聚醚硫化胶的合成反应。
3. 交联反应的实例分析:通过具体的实例分析,可以让学生更好地理解交联反应的过程和机理。
六、高分子合成反应的应用1. 高分子材料的应用领域:高分子材料在各个领域都有广泛的应用,如塑料、橡胶、纤维、涂料等。
2. 高分子合成反应在材料领域的应用:通过具体的实例,介绍高分子合成反应在材料领域的应用,如聚苯胺、聚碳酸酯的合成反应及应用。
七、实验设计和操作1. 实验目的:通过上述知识点的学习,学生能够了解高分子合成反应的基本原理和实例。
《高分子化学》各章要求及重点内容第一章 绪论一、基本要求1、掌握高分子化学的基本概念。
2、对重要的相关概念进行辨析。
3、掌握聚合物的分类与命名。
4、正确写出常用聚合物的名称、分子式、聚合反应式。
二、主要内容 1、基本概念单体、高分子、大分子、聚合物、低聚物(齐聚物); 结构单元、重复单元、单体单元、链节; 主链、侧链、端基、侧基;聚合度、相对分子质量、相对分子质量分布等;加聚反应、缩聚反应、加聚物、缩聚物、连锁聚合、逐步聚合; 2、聚合物的分类、命名及典型聚合物的命名、来源、结构特征 - 表1-5、1-6、1-7、1-8、内容合成高分子、天然高分子;碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物、无机高分子; 聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚、聚脲、聚砜。
3、聚合反应的分类及聚合反应式 聚合物分子式(结构式)、结构单元-重复单元的区别与联系; 聚合反应的分类及聚合反应式写法;加成聚合与缩合聚合、连锁聚合与逐步聚合的联系与区别。
第二章 逐步聚合要求一、基本要求1、掌握逐步聚合的基本概念;2、逐步聚合反应分类(从不同的角度分类)3、比较线形逐步聚合与体型逐步聚合反应;4、线形逐步聚合反应聚合度的计算与控制(单体等摩尔比反应与非等摩尔比反应);5、体型逐步聚合凝胶点的控制;6、正确书写重要逐步聚合聚合物的合成反应式;7、比较连锁聚合与逐步聚合,讨论影响两类反应速率及产物分子量的因素。
二、主要内容 1、基本概念平衡缩聚与不平衡缩聚、线形缩聚与体形缩聚、均缩聚、混缩聚、共缩聚; 缩合聚合、逐步加聚反应(聚加成反应)、氧化偶取联聚合、加成缩合聚合、分解缩聚。
官能团与官能度、平均官能度、官能团等活性理论、反应程度与转化率、当量系数与过量分率; 热塑性树脂与热固型树脂、凝胶点、结构预聚物与无规预聚物; 2、线性逐步聚合相对分子质量控制方法及其计算(1)等物质量反应:PX n -=11封闭体系: )1/(+=K K P 1+=K X n开放体系: wnPnKC X0=(2)非等物质量反应:aAa + bBb (过量)体系:当量系数:B A N N r = 过量分率:AA B N N N q -= 关系:r=1/(1+q) rPr r X n 211-++= )1(22P q q X n -++= aAa + bBb + Cb 体系:,2BBANNN r +=AB NN q ,2= 聚合度计算公式同前3、体型逐步聚合凝胶点的控制官能团等当量:平均官能度:∑∑=iii Nf N f 凝胶点: fP c2=官能团非等当量:所有分子数未过量官能团数⨯=2f 凝胶点: fP c 2= 三、分析应用(1)官能团等活性理论的分析、运用(与自由基聚合、共聚合中等活性理论比较)。