第二章 高分子化合物合成原理及方法
有机高分子化合物的合成方法及应用
有机高分子化合物的合成方法及应用在我们的日常生活中，有机高分子化合物无处不在。
从我们身上穿的衣物、使用的塑料制品，到建筑材料、医疗用品等，都离不开有机高分子化合物。
那么，这些神奇的物质是如何合成的？它们又有哪些广泛的应用呢？一、有机高分子化合物的合成方法1、加聚反应加聚反应是一种将不饱和的单体通过加成聚合形成高分子化合物的方法。
例如，乙烯分子（CH₂=CH₂）在一定条件下可以发生加聚反应，形成聚乙烯（CH₂CH₂n）。
在这个过程中，双键打开，多个乙烯分子相互连接，形成长长的链状分子。
加聚反应的特点是反应过程中没有小分子生成，产物的化学组成与单体相同。
2、缩聚反应缩聚反应则是由具有两个或两个以上官能团的单体，通过官能团之间的缩合反应形成高分子化合物，同时产生小分子副产物（如水、醇等）。
例如，对苯二甲酸（HOOC C₆H₄ COOH）和乙二醇（HO CH₂ CH₂ OH）通过缩聚反应可以生成聚酯纤维（聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）。
缩聚反应相对复杂，需要严格控制反应条件，以确保高分子的分子量和性能。
3、开环聚合开环聚合是指环状单体在引发剂或催化剂的作用下，开环形成线性高分子化合物的过程。
比如，环氧乙烷可以通过开环聚合形成聚环氧乙烷。
这种方法常用于合成一些具有特殊性能的高分子，如聚醚类高分子。
二、有机高分子化合物的应用1、塑料塑料是我们最常见的有机高分子材料之一。
聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料具有轻便、耐用、耐腐蚀等优点，广泛应用于包装、日用品、电器外壳等领域。
例如，超市里的塑料袋、塑料瓶，家里的塑料盆、塑料玩具等，都是由各种塑料制成的。
2、纤维纤维材料如聚酯纤维（PET）、尼龙、腈纶等，具有良好的强度和柔韧性，被用于纺织业制作衣物、地毯、窗帘等。
这些合成纤维不仅具有优异的性能，而且可以通过不同的加工工艺和配方，实现各种颜色和款式的设计。
3、橡胶橡胶具有良好的弹性和耐磨性，是制造轮胎、密封件、橡胶管等产品的重要材料。
高分子化合物的合成实验
高分子化合物的合成实验在化学领域中，高分子化合物的合成实验是非常重要的研究方向。
高分子化合物是由许多重复单元组成的化合物，具有多种应用领域，如塑料、橡胶、纤维和涂层等。
本文将介绍高分子化合物合成实验的基本步骤和常用方法。
一、实验步骤1. 原料准备：首先需要准备所需的原料和试剂。
这些原料和试剂的选取应根据所要合成的高分子化合物来确定。
常用的原料包括单体、溶剂和催化剂等。
2. 反应体系配置：将所需的原料按照一定的比例加入反应容器中，同时加入适量的溶剂和催化剂。
反应容器的选择应考虑到反应条件和反应体系的特性。
3. 反应条件设置：根据所要合成的高分子化合物的特性和反应条件要求，设置合适的反应温度、反应时间和反应压力等参数。
这些条件的选择对于合成高分子化合物的质量和收率有重要影响。
4. 反应进行：将反应体系加热至设定的反应温度，同时保持一定的反应时间。
在反应过程中可以进行不同的操作，如搅拌、通入惰性气体等，以促进反应的进行。
5. 反应后处理：完成反应后，需对反应产物进行后处理。
通常包括溶剂的蒸发、过滤、洗涤、干燥和纯化等步骤，以获得纯度较高的高分子化合物。
二、常用合成方法1. 缩聚聚合法：这是一种常用的高分子化合物合成方法。
通过选择合适的催化剂和反应条件，使得单体分子之间发生缩聚反应，生成长链高分子化合物。
2. 开环聚合法：某些具有环状结构的化合物可以通过开环反应生成高分子化合物。
在反应中，环状结构的化合物会断裂，并与其他分子结合形成长链高分子化合物。
3. 共聚合法：共聚合是指两种或多种不同单体共同参与的聚合反应。
通过选择合适的反应体系和反应条件，使不同单体之间发生聚合反应，生成具有复合性质的高分子化合物。
4. 接枝聚合法：在聚合反应中，引入一种或多种活性单体，使其与聚合物链发生反应，形成为链上的分支结构。
接枝聚合可以改变高分子化合物的物理和化学性质。
三、实验注意事项1. 严格控制反应条件：高分子化合物的合成对反应条件要求较高，应严格控制温度、时间和压力等参数，以确保合成反应的顺利进行。
油田化学-第二章-油田用高分子
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聚合物堵水剂
它通过在地层中形成凝胶，将出水层位封堵， 降低出水压力，提高油田采收率。
常用的水溶性聚合物堵水剂包括聚丙烯酰胺、聚合物 微球等，常用的油溶性聚合物堵水剂包括酚醛树脂、
环氧树脂等。
聚合物堵水剂是一种用于封堵地层出水的高分 子材料。
聚合物堵水剂主要分为水溶性聚合物和油溶性聚 合物两大类。
聚合物防蜡剂
熔点与结晶温度
高分子材料通常具有较高的熔点 和结晶温度，这些性质与高分子 链的柔性和分子间相互作用有关。
吸水性
高分子材料的吸水性取决于其极 性、分子链的柔性和交联程度， 吸水性对高分子材料的性能和使 用寿命有重要影响。
高分子材料的化学性能
耐化学稳定性
01
油田用高分子材料应具有良好的耐酸、耐碱、耐盐和耐氧化性
油田化学-第二章-油田用 高分子
• 油田用高分子的概述 • 油田用高分子材料分类 • 油田用高分子材料的合成与制备 • 油田用高分子材料的性能评价 • 油田用高分子材料的应用实例
01
油田用高分子的概述
高分子的定义和特性
定义
高分子是由大量重复单元通过共价键 连接而成的长链分子，通常具有较高 的分子量和粘度。
02
油田用高分子材料分类
聚合物驱油剂
聚合物驱油剂是一种用于 提高油田采收率的高分子 材料。
聚合物驱油剂主要分为天 然高分子和合成高分子两 大类。
ABCD
它通过增加水相粘度，降 低油水流度比，扩大驱替 液的波及范围，从而提高 原油采收率。
常用的合成高分子驱油剂 包括聚丙烯酰胺、聚合物 微球等。
聚合物调剖剂
01
聚合物防蜡剂是一种用于抑制原油中蜡晶析出和聚集的高分子材料。
合成高分子化合物的方法
合成高分子化合物的方法合成高分子化合物的方法有多种，下面将详细介绍其中的一些主要方法。
聚合反应是一种常用的合成高分子化合物的方法。
聚合反应是将低分子化合物（单体）通过共价键的形成进行化学反应，形成长链高分子化合物。
聚合反应可以分为自由基聚合反应、阴离子聚合反应、阳离子聚合反应、离子复合聚合反应和开环聚合反应等。
自由基聚合反应是最常见的聚合反应之一，其特点是反应活性高、反应速度快。
自由基聚合反应中，单体通过自由基的产生和引发剂的作用形成自由基，并与其他自由基反应形成长链高分子。
例如，乙烯的自由基聚合反应可以用过氧化二丁酮作为引发剂，产生苯乙烯聚合物。
阴离子聚合反应是另一种常用的聚合反应方式，其特点是反应活性高、反应速度快。
阴离子聚合反应中，单体通过阴离子的产生和负离子引发剂的作用形成阴离子，并与其他阴离子进行共价结合，形成高分子链。
例如，苯乙烯的阴离子聚合反应可以用强碱如氢氧化钠作为引发剂，产生聚苯乙烯。
阳离子聚合反应是较为常见的聚合反应，其特点是反应活性高、反应速度快。
阳离子聚合反应中，单体通过阳离子的产生和阳离子引发剂的作用形成阳离子，并与其他阳离子进行共价结合，形成高分子链。
例如，异丁烯的阳离子聚合反应可以用酸催化剂如三氯化铝作为引发剂，产生聚异丁烯。
离子复合聚合反应是一种通过阳离子和阴离子之间的吸引作用形成高分子的合成方法。
离子复合聚合反应中，单体通过引发剂的作用分别产生阳离子和阴离子，然后通过离子的复合作用形成高分子链。
例如，聚合四甲基氯化铵和聚合对苯二硫酸酯就是通过离子复合聚合反应进行的。
开环聚合反应是通过开环单体在环内进行聚合形成高分子链。
开环聚合反应可以分为阻章聚合和开环增长两种方式。
阻章聚合是指环内单体通过聚合反应断裂环内键，形成高分子链。
开环增长是指环内单体通过向环内键添加反应物，使高分子链不断增长。
例如，乳酸聚合通过对乳酸环内的酸酐进行聚合开环而形成聚乳酸。
此外，还有其他合成高分子化合物的方法，如缩聚反应、溶液聚合、悬浮聚合等。
《合成高分子的基本方法》 讲义
《合成高分子的基本方法》讲义一、引言高分子材料在我们的日常生活和现代工业中扮演着至关重要的角色。
从塑料制品到合成纤维，从橡胶轮胎到生物医药材料，高分子无处不在。
那么，这些神奇的高分子是如何合成的呢？这就需要我们了解合成高分子的基本方法。
二、加成聚合反应（一）定义和特点加成聚合反应，简称加聚反应，是指由不饱和的单体通过加成反应的方式，相互结合形成高分子化合物的反应。
在这个过程中，没有小分子物质生成。
例如，乙烯（CH₂=CH₂）在一定条件下可以发生加聚反应生成聚乙烯（—CH₂—CH₂—n）。
加聚反应的特点包括：产物的化学组成与单体相同；相对分子质量通常是单体相对分子质量的整数倍。
（二）反应机理加聚反应通常是通过自由基、离子等活性中心引发的。
以自由基聚合为例，反应包括链引发、链增长和链终止三个阶段。
链引发阶段，引发剂分解产生自由基，与单体加成形成单体自由基。
链增长阶段，单体自由基不断与单体加成，使链不断增长。
链终止阶段，活性链之间通过偶合或歧化等方式终止反应。
（三）常见的加聚反应单体常见的能够发生加聚反应的单体包括烯烃（如乙烯、丙烯）、二烯烃（如 1,3-丁二烯）、炔烃等。
三、缩合聚合反应（一）定义和特点缩合聚合反应，简称缩聚反应，是指单体之间通过官能团之间的缩合反应，脱去小分子（如H₂O、HCl 等），形成高分子化合物的反应。
与加聚反应不同，缩聚反应在生成高分子的同时，会有小分子副产物生成。
例如，乙二醇（HOCH₂CH₂OH）和对苯二甲酸（）发生缩聚反应生成聚酯纤维（涤纶）和水。
（二）反应机理缩聚反应通常是逐步进行的，反应初期，单体之间先形成二聚体、三聚体等低聚物，然后这些低聚物再相互反应，逐渐形成高分子。
（三）常见的缩聚反应单体常见的能够发生缩聚反应的单体包括含有两个或两个以上官能团（如羟基、羧基、氨基等）的化合物，如二元醇、二元羧酸、二元胺等。
四、开环聚合反应（一）定义和特点开环聚合反应是指环状单体在一定条件下开环，形成线性高分子的反应。
高分子聚合的方法
高分子聚合的方法高分子聚合即是指将单体分子通过化学反应的方式，以共价键的形式连接起来形成高分子化合物的过程。
高分子聚合方法有多种，主要包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、离子聚合和自由基链转移聚合等。
下面将详细介绍每种方法的原理和特点。
1. 自由基聚合：自由基聚合是最常用的高分子聚合方法之一，其原理是通过自由基的引发剂引发单体中的双键发生自由基聚合反应，形成线性或分支结构的高分子化合物。
自由基聚合过程中，单体经历引发、传递和引发剂消耗三个步骤。
具体而言，首先是引发步骤，引发剂通过过氧化物、有机过氧化物或光照等方式释放自由基，引发单体中的双键发生自由基聚合反应。
然后是传递步骤，聚合反应中产生的自由基可以与另一个单体分子发生反应，形成新的自由基，进而继续链式聚合反应。
最后是引发剂消耗步骤，随着聚合反应的进行，引发剂逐渐被消耗殆尽。
自由基聚合的特点是反应速度较快，适用于大部分单体聚合，具有较高的化学反应活性，能够在室温下进行。
2. 阴离子聚合：阴离子聚合是通过引发剂引发单体中的阴离子发生聚合反应，形成线性高分子化合物。
阴离子聚合反应中，引发剂一般是含有负电荷的离子，如邻苯二甲酸酯等。
在反应过程中，引发剂释放出负离子，与单体中活泼的负离子结合，形成自由基，进而引发单体分子的阴离子聚合反应。
阴离子聚合的特点是具有高选择性和温和反应条件，适用于具有活性负离子或能够稳定负离子的单体。
3. 阳离子聚合：阳离子聚合是通过引发剂引发单体中的阳离子发生聚合反应，形成线性高分子化合物。
阳离子聚合反应中，引发剂一般是含有正电荷的离子，如单质铝、硼氢化锂等。
在反应过程中，引发剂释放出正离子，与单体分子中的双键、酸性官能团等发生反应，进而引发单体分子的阳离子聚合反应。
阳离子聚合的特点是具有高温、低活性等反应条件，适用于具有活性阳离子或能够稳定阳离子的单体。
4. 离子聚合：离子聚合是通过引发剂引发单体中的阴离子和阳离子共同发生聚合反应，形成线性或交联的高分子化合物。
高分子化合物的合成
高分子化合物的合成高分子化合物是由许多重复单元结合而成的大分子化合物。
它们在广泛的应用领域中扮演着重要角色，如塑料、橡胶、纤维和生物材料等。
高分子化合物的合成方法有许多，本文将介绍其中的几种常见方法。
一、聚合反应法聚合反应法是最常见的合成高分子化合物的方法之一。
它通过将单体分子中的双键或三键开裂，使其重复结合形成大分子。
聚合反应通常分为两类：加成聚合和缩合聚合。
1. 加成聚合加成聚合是指将两个或多个单体分子中的双键开裂，然后它们通过共有的成键原子结合在一起。
常见的加成聚合反应包括乙烯聚合、丙烯酸酯聚合和苯乙烯聚合等。
以乙烯聚合为例，乙烯（C2H4）分子中的双键开裂，形成自由基，然后自由基与其他乙烯分子相互结合，形成大分子链。
这种聚合反应通常需要催化剂存在，如高压和过渡金属催化剂。
2. 缩合聚合缩合聚合是指两个或多个单体分子中的官能团发生反应，使它们结合在一起。
常见的缩合聚合反应包括酯交换聚合、胺缩合聚合和酰胺缩合聚合等。
以酯交换聚合为例，酸酐和醇反应发生酯交换反应，生成酯和水。
这种聚合反应通常需要催化剂存在，如酸、碱或酯化剂。
二、开环聚合法开环聚合法是通过将环状化合物分解开来，形成线性或支化高分子结构。
这种方法常用于合成聚酯、聚酰胺和聚乳酸等高分子化合物。
以聚乳酸为例，乳酸的环状结构在高温下发生酯键开裂，形成线性聚乳酸链。
该反应通常需要催化剂存在，如酸或碱。
三、自由基聚合法自由基聚合法是通过自由基引发剂引发单体的自由基聚合反应，形成高分子化合物。
这种方法广泛用于合成丙烯酸酯、丙烯腈和丙烯醛等高分子化合物。
以丙烯酸酯聚合为例，丙烯酸酯单体与自由基引发剂反应生成自由基，然后自由基与其他丙烯酸酯单体结合，形成高分子链。
该反应通常需要光线、热或化学引发剂。
总结：高分子化合物的合成方法有许多种，包括聚合反应法、开环聚合法和自由基聚合法等。
具体选择哪种方法取决于所需合成的高分子化合物的特性和应用。
通过不同的合成方法，我们可以得到具有不同结构和性质的高分子化合物，以满足不同领域的需求。
高分子合成原理与工艺学
第一章绪论5. 开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？答：首先要了解材料应用的技术要求，提出聚合物的性能要求，根据性能要求明确聚合物分子组成及分子结构，然后拟定聚合配方及工艺措施，科学地解决合成性能及结构关系。
应注意高分子合成、结构及性能的关系；合成反应的理论和方法。
第二章生产单体的原料路线1.简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。
答:石油化工路线、煤炭路线、其他原料路线3.如何由石油原料制得芳烃？并写出其中的主要化学反应及工艺过程。
答：用全馏程石脑油（沸点<200°C的直馏汽油——由原油经常压法直接蒸馏得到的汽油）于管式炉中，820°C下裂解产生。
5.简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。
答：乙烯～聚乙烯、乙丙橡胶；丙烯～聚丙烯、聚氯丙烯；苯～聚苯乙烯、聚碳酸酯；丁二烯～顺丁橡胶、ABS树脂；甲苯～硝化～二硝基甲苯～二氨基甲苯～甲苯二异氰酸酯+多元醇～聚氨基甲酸酯6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？（1）石油化工路线：原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。
以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。
裂解气经分离精制可得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。
氧氯化法： 4CH2 CH2 + 2Cl 2 + O2 ——4 C2H3Cl + 2H2O（2）煤炭路线：煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭，焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石（CaC2），电石与 H2O 反应得到乙炔。
乙炔合成法：C2H2 + HCl ——C2H3Cl8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？答:主要性能:能够发生聚合反应的单体分子应当含有两个或两个以上能够发生聚合反应的活性官能团或原子,仅含有两个聚合活性官能度的单体可以生成高分子量的线形结构高分子化合物,分子中含有两个以上聚合活性官能度的单体则要求生产分子量低的具有反应活性的聚合物。
合成高分子化合物的基本方法课件
合成高分子化合物的基本方法课件聚合反应是合成高分子化合物的重要方法之一、聚合反应是指将单体分子按照一定条件和方法，通过化学键的重组和改变，形成由重复单元有机高分子化合物的过程。
聚合反应的基本原理是通过碳原子之间的共价键来连接单体分子，形成高分子化合物的长链结构。
聚合反应的方法包括链聚合、聚合开环聚合反应等。
链聚合反应常见的有自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等。
聚合反应适用于合成各种高分子材料，如聚合物、树脂、塑料等。
共聚反应是指两种或多种不同种类的单体参与反应，生成共聚物的过程。
共聚反应可以通过改变不同单体的比例和反应条件来调节聚合物的性质和结构。
共聚反应可以充分利用不同单体之间的相互作用，合成具有新的性能和功能的共聚物。
共聚反应的方法包括无规共聚反应、有规共聚反应等。
无规共聚反应常见的有乙烯-丙烯共聚、苯乙烯-丙烯腈共聚等。
缩聚反应是指两个或多个含有活性基团的单体分子通过反应，生成一个较大分子的过程。
缩聚反应是分子合成的一种有效方法，通过引入适当的活性基团，使得分子中的官能团与其他分子发生反应，形成高分子化合物。
常见的缩聚反应有酯缩聚反应、酰胺缩聚反应、醚缩聚反应等。
缩聚反应能够合成多种高分子化合物，如聚酯、聚酰胺、聚醚等。
交联反应是指将含有活性基团的高分子物质进行反应，形成三维网络结构的高分子化合物。
交联反应可以提高高分子材料的力学性能、热稳定性和耐化学性，广泛应用于合成弹性体、涂料、胶黏剂等领域。
交联反应的方法包括自由基交联反应、电子束交联反应、四氟乙烯交联反应等。
综上所述，合成高分子化合物的基本方法包括聚合反应、共聚反应、缩聚反应和交联反应等。
这些方法在化学工业、材料科学和生物医学等领域具有重要的应用前景，对于发展高分子材料和推动科学技术的进步具有重要意义。
合成高分子化合物的基本方法 课件
(3)凡链节主链上只有碳原子且存在 C===C 键结构的高聚物，判断其合 成单体的规律是“见双键，四个碳，无双键，两个碳”划线断开，然后将半 键闭合，将单、双键互换即可。
(4)如果链节主链上只有两个碳原子，且链节中含有 C===C 键，则该高 聚物为含有碳碳三键的化合物加聚而成的，如 CH===CH 的单体为 CH≡CH。如果链节主链上有多个碳原子(>2)，且其中含有 C===C 键，采用 “见双键，四个碳”的断键方式，若链节主链两边只剩下 1 个碳原子，无法 构成含双键的单体时，则可考虑可能是含有碳碳三键的化合物参与加聚反应 而成的。如
⑤HOOC(CH2)4COOH
(1)可发生加聚反应的化合物是___③_____，加聚产物的结构简式为
__________________。 (2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是___①_____，缩聚产物
的结构简式为___H____O_C__H_2_C_H__2_C_H__2C__O___O__H_______。
要点 合成高分子化合物的基本反应类型 [重点诠释]
1．加成聚合反应(加聚反应) (1)加聚反应的特点 ①单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(如烯、二烯、炔、醛 等)。 ②反应只生成高聚物，没有副产物产生。 ③聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。 ④聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
加聚反应和缩聚反应的比较
要点 高分子化合物单体的确定 [重点诠释]
1．加聚产物单体的推断 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必 为一种，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。
(2)凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物， 其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然后左右两个半键闭合即 可。
合成高分子化合物的基本方法--精品PPT课件共26页
CF3 —[ CH2—CF2—CF2—CF—]n — 合成它的单体为（B ） A、氟乙烯和全氟异丙烯 B、1，1-二氟乙烯和全氟丙烯 C、1-三氟甲基-1，3-丁二烯 D、全氟异戊二烯
2、下列化合物中
合成高分子化合物的基本方法--精品 PPT课件
合成高分子化合物的基本方法
请同学们写出下列反应的化学方程式，并说明断成键的特点
1、乙酸与乙醇酯化反应
2、两个甘氨酸分子形成二肽
3、二酸与二醇酯化反应
聚酯 该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的同时，还伴 有小分子副产物（如：H2O等）的生成。这类反应我 们称之为“缩聚反应”。
a.
b.
c.
d.
e.
f.
(1)可发生加聚反应的一个化合物是
物的结构式为
。
（2）可发生缩聚反应的一个化合物是
聚物的结构式为
。
（3）可发生缩聚反应的两个化合物是
缩聚物的结构式为
。
，加聚
，缩
和
，
3、某种解热镇痛药的结构简式为：
当它完全水解时，可以 得到的产物有（C） 种。
A、2种
B、3种
C、4种
D、5种
END
▪ B、含氨基与羧基的单体发生缩聚反应 nHOOC—COOH+nH2N—CH2—CH2—NH2
OO
‖‖
OH—[ C—C—NH—CH2CH2—NH—]n H +(2n-1) H2O
此类反应的通式为：
nHOOC—R—COOH+nH2N—R′—NH2 OO
‖‖
OH —[ C—C—NH—R—′ NH—]n H +(2n-1)H2O
1142考点二 合成有机高分子化合物
(2)共轭二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头， 移中间，添上括号，n 写后面”。
如 nCH2===CH—CH===CH2催―― 化→剂 CH2—CH===CH—CH2
10．加聚反应单体有一种，而缩聚反应的单体应该有两种。 (×)
11．酚醛树脂的制取实验可以用浓氨水或浓盐酸作催化剂， 可以用热水洗涤做过酚醛树脂的试管。( × )
1．高分子化合物都属于混合物。 2．加聚反应的特点。 (1)单体往往是带有双键或三键的不饱和有机物(如乙烯、氯 乙烯、甲基丙烯酸、异戊二烯等)； (2)高分子链节与单体的化学组成相同； (3)生成物只有高分子化合物，一般形成线型结构。
(3)官能团的改变 ①通过官能团之间的衍变关系改变官能团。 如烃 卤代烃 醇 醛→酸 酯。 ②通过“消去”“加成”等使官能团数目增加。 如 a.CH3CH2OH→CH2===CH2→CH2XCH2X→ CH2OHCH2OH b ． CH2===CHCH2CH3→CH3CHXCH2CH3→CH3CH===C HCH3→CH3CHXCHXCH3→CH2===CHCH===CH2
3．缩聚反应的特点。 (1)单体不一定含有不饱和键，但必须含有两个或两个以上的 反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X 等)； (2)缩聚反应不仅生成高聚物，而且还生成小分子； (3)所得高分子化合物的组成跟单体的化学组成不同。
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精讲精练考能 02
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高分子化合物的合成与性质
高分子化合物的合成与性质高分子化合物是由许多重复单元经过化学键连接而成的大分子化合物。
它们广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维和涂料等。
本文将探讨高分子化合物的合成方法以及其性质特点。
一、高分子化合物的合成方法1. 缩聚反应合成：高分子化合物最常见的合成方法是通过缩聚反应。
在这种反应中，小分子化合物（单体）通过共价键连接形成长链高分子。
例如，聚合物的合成常用的方法包括聚合反应、酯化反应和酰胺化反应等。
2. 开环聚合反应合成：开环聚合反应是一种通过开环反应产生高分子化合物的合成方法。
这种方法通常涉及环状单体，如内酯或内酰胺。
在反应中，环状单体的环被打开，形成线性高分子链。
这种方法的优势是可以控制高分子的结构和形态。
3. 共聚合反应合成：共聚合反应是指两种或更多种不同单体参与的聚合反应。
通过反应中的混合物中不同的单体组合，可以获得特定性质的高分子化合物。
共聚合反应的例子包括丙烯腈与丙烯酸乙酯的共聚合反应，产生丙烯腈-酯共聚物。
二、高分子化合物的性质特点1. 高分子化合物通常具有高分子量和高熔点。
由于分子量较大，相互间作用力增强，使得高分子的熔点较高，使其在高温下能够保持其物理性质的稳定性。
2. 高分子化合物具有较高的韧性和强度。
高分子链的连接方式赋予了高分子化合物较高的柔韧性，使其能够承受较大的应力而不易断裂。
3. 高分子化合物具有良好的绝缘性能。
高分子链之间存在较大的间距，使得高分子化合物具有优异的绝缘性能，广泛应用于电气绝缘材料领域。
4. 高分子化合物的性能可以通过控制合成条件和添加剂来调节。
改变合成反应条件，如温度、压力和催化剂的选择，以及添加不同种类的添加剂，都可以对高分子化合物的性质进行调控，以满足特定的需求。
总结：高分子化合物是现代化学领域中的重要研究方向之一。
通过不同的合成方法可以得到具有不同性质和应用的高分子化合物。
高分子化合物的性质特点决定了它们在各个领域的应用潜力和价值。
因此，进一步深入研究高分子化合物的合成与性质对于推动科学技术的发展和应用非常重要。
高分子化合物的合成
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。
第二章 高分子化合物合成原理及方法
如乙烯基咔唑和四腈基乙烯（TCE）是一例:
CH2 CH N + TCE
[电荷转移络合物]
CH N CH TCE 2
3 阳离子聚合机理
• 链引发
以引发剂Lewis酸（C）和共引发剂（RH）为例
(CH3)3C
故丙烯、丁烯阳离子聚合只能得到低分子油状物
CH3 CH2 C CH3
CH3 CH2 C CH3
两个甲基使双键电子云密度增加很多， 易与质子亲合， 820 kJ / mol 生成的叔碳阳离子较稳定，可得高分子 量的线型聚合物
CH3 CH2 C CH3
亚甲基上的氢，受四个甲基的保护， 不易夺取，减少了重排、支化等副 反应
过硫酸钾K2S2O8和过硫酸铵（NH4）2S2O8,是无机过氧 类引发剂的代表，能溶于水，多用于乳液聚合和水溶液聚 合的场合。
链增长反应
定义： 链引发反应形成的单体自由基可与第二个单体发生加成 反应形成新的自由基。这种加成反应可以一直进行下去，形成越 来越长的链自由基。这一过程称为链增长反应。
链终止反应
碳阳离子形成后，推电子基团的存在，使碳上电子云 稀少的情况有所改变，体系能量有所降低，碳阳离子 的稳定性增加
能否聚合成高聚物，还要求：
质子对碳－碳双键有较强的亲合力 增长反应比其它副反应快，即生成的碳阳离子有 适当的稳定性
• 对单体种类进行讨论 (可由热焓－△H判断）：
－烯烃
CH2
CH2
碳自由基
中心碳原子配位数为3的自由基，其价电子层有7个电 子。 例 甲基自由基
H 3C
甲基自由基的结构
高中化学合成高分子化合物的方法课件
天然高分子化合物
合成高分子化合物
有机玻璃
玻璃钢
高分子化合物
高 天然高分子化合物
分
淀粉、纤维素、蛋白质等
子
化
合 合成高分子化合物
物
塑料、合成纤维、合成橡胶等
高分子化合物
高分子化合物的相对分子质量一般都在一万 以上，有的可达上千万。高分子化合物为混 合物，没有固定的熔沸点。
合成高分子化合物是由小分子通过聚合 反应制得的，所以也称聚合物或高聚物。
发生缩聚反应的必要条件是:
单体分子应至少含有两个能够反 应的官能团。
课堂小结：
高分子化合物的合成方法：
加成聚合反响
单体含有双键、三键或环状结构
缩合聚合反响
单体分子至少含有两个能反响的官能团
练习1 写出以下聚合物的单体和它们的聚合反响方程式
O
HO C
O
C OCH2CH2O nH
练习2 写出以下单体的聚合反响方程式
简写：nCH2=C︱ H→ [CH2-C︱ H]n 聚合度 Cl
Cl
Cl
书写时把链节写在方括号内，聚合度写 在方括号外的右下角。
练习见学案
发生加聚反应的必要条件是:
含有双键、三键或环状结构的低分子， 在一定条件下可以发生加聚反应。
2.缩合聚合反响
化合物的单体之间发生一系列 类似于酸和醇缩合成酯类的反响叫 做缩合聚合反响，简称缩聚反响。
高分子化合物的合成方法：
加成聚合反响 缩合聚合反响
1、加成聚合反响
在一定条件下，可以发生自身加成反 响而形成高分子化合物的这一类反响 称为加成聚合反响。简称加聚反响。
聚乙烯的形成过程：
合成高分子化合物的基本方法 课件
• 常见加聚反应的类型有：
• （1）含一个碳碳双键的加聚反应
nCH3CH=CH2
[ CH—CH2 ]
催化剂
n
CH3
碳碳双键上连接的原子或原子团，在高分子化合物中只能做支链。
分子中存在碳碳双键、单键交错形式的烯烃，称为共轭烯烃，其 中的双键为共轭双键。含共轭双键的单体在发生加聚反应时，原 来双键中的一个单键均断裂，在形成的高分子化合物中生成一个 新的双键，单体间相互结合成键状。
如 OH [ CO‖—CO—‖ O—CH2—CH2—O ] Hn ，
单体是HOOC—COOH和HO—CH2—CH2—OH
HO—C—O‖C—O‖NH—R—NH—H
[
′
′
+(]2nn-1)H2O
三、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断
从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上 加氢原子得到羧酸和醇。 如已知涤纶树脂的结构简式为
凡链节为H 体必为一种，
OH结构的，其单
在链节的-NH上加氢原子、羰基上加羟 基， 所得氨基酸为单体。
例如： -CH2-CH2-n
-CH2-CH-n Cl
3.由加聚聚合物推单体的方法
[ CH2— CH ]n CH2=CH Cl
Cl
→ 单体：CH2=CH2
弯箭头法：边键沿箭头指向汇合，箭头相 遇成新键，键尾相遇按虚线部分断成单键。
→单体：
加聚反应的类型
加聚反应是形成高分子化合和物的重要类型。参 加反应的单体一般都要求有不饱和键。（通常为 C=C，有时也可为C=O）。
A.
B.
C.
D.
4、下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成
的是（ ）
A.
B.
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20世纪70年代开始，按聚合动力学机理分 类：
链式聚合反应：
逐步聚合反应：
§2-2 自由基链式聚合反应
链式聚合反应的分类 ：
根据活性中心不同，链式聚合反应又分为：
自由基聚合：活性中心为自由基
阳离子聚合：活性中心为阳离子
阴离子聚合：活性中心为阴离子 配位离子聚合：活性中心为配位离子
自由基链式聚合反应定义：
其特征是：
缩聚反应通常是官能团间的聚合反应。
反应中有低分子副产物产生，如水、醇、胺等。
缩聚物中往往留有官能团的结构特征,如 -OCO- -NHCO-，故大部分缩聚 物都是杂链聚合物。 缩聚物的结构单元比其单体少若干原子，故分子量不再是单体分子量的 整数倍。
其它聚合反应
主要包括:开环聚合、氢转移聚合、氧化聚合等
阳离子聚合的引发剂都是亲电试剂，即电子接受体
阳离子聚合的引发方式：
引发剂生成阳离子，引发单体生成碳阳离子 电荷转移引发，即引发剂和单体先形成电荷转移络 合物而后引发
• 质子酸引发
质子酸包括： H2SO4，H3PO4，HClO4， CF3COOH，CCl3COOH 质子酸先电离产生H＋，然后与单体加成形成 引发活性中心 活性单体离子对
醛羰基和酮羰基的双键与烯烃的碳碳双键一样，其中一 个键易断裂而发生加成反应，如：
反应物分子中以重键结合的或共轭不饱和体系末端的两个原子，在反 应中分别与由试剂提供的基团或原子以σ键相结合,得到一种饱和的或比较 饱和的加成产物。
2）加聚反应 单体因加成而聚合起来的反应称为加聚反应，反应产 物称为加聚物。加聚反应无副产物。 例子：聚氯乙烯的合成
HA
H A + CH2 CH X
H A
CH3 CH A X
条件
酸要有足够的强度产生H＋，故弱酸不行 酸根的亲核性不能太强，否则会与活性中 心结合成共价键而终止，如
A CH3 CH A X
CH3
CH X
不同质子酸的酸根的亲核性不同
氢卤酸的X－亲核性太强，不能作为阳离子聚 合引发剂，如HCl引发异丁烯
向引发剂分子转移
结果是自由基浓度不变，聚合物相对分子质量降低，聚 合速率不变，引发剂引发效率下降。
向大分子链转移
结果：使聚合物产生支化和交联，聚合速率无明显改 变，但分散度大大增加。
自由基聚合反应的特征
根据上述机理分析，可将自由基聚合的特征概括如下： 1.自由基反应在微观上可以明显地区分成链的引发、增长、 终止、转移等基元反应。其中引发速率最小，是控制总聚 合速率的关键。可以概括为慢引发、快增长、速终止。 2.只有链增长反应才能使聚合度增加。一个单体分子从引 发，经增长和终止，转变成大分子，时间极短，不能停留 在中间聚合度阶段，反应混合物仅由单体和聚合物组成。 在聚合全过程中，聚合度变化较小。 3.在聚合过程中，单体浓度逐步降低，聚合物浓度相应提 高，延长聚合时间主要是提高转化率，对分子量影响较小。 4.少量（0.01~0.1%）阻聚剂足以使自由基聚合反应终止。
CH3 CH2 C + H (BF3OH) CH3 CH3
CH3 C (BF3OH) CH3
•
其它物质引发
其它物质包括：I2，高氯酸乙酸酯，氧翁离子
I2 + I2
I (I3)
高氯酸乙酸酯可能是通过酰基正离子与单体加成引发
O CH3C (ClO4) + M
O CH3CM (ClO4)
• 电荷转移络合物引发
是唯一能进行阳离子聚合的-烯烃
烷基乙烯基醚
CH2
CH OR
p- 共轭
诱导效应使双键电子云密度降低，氧的电负性较大 共轭效应使双键电子云密度增加，占主导地位 共振结构使形成的碳阳离子上的正电荷分散而稳定:
H CH2 C O R CH2 H C O R
能够进行阳离子聚合
2. 阳离子聚合引发体系及引发作用
单体（供电体）和适当受电体生成电荷转移络合 物，在热作用下，经离解而引发
如乙烯基咔唑和四腈基乙烯（TCE）是一例:
CH2 CH N + TCE
[电荷转移络合物]
CH N CH TCE 2
3 阳离子聚合机理
• 链引发
以引发剂Lewis酸（C）和共引发剂（RH）为例
碳阳离子形成后，推电子基团的存在，使碳上电子云 稀少的情况有所改变，体系能量有所降低，碳阳离子 的稳定性增加
能否聚合成高聚物，还要求：
质子对碳－碳双键有较强的亲合力 增长反应比其它副反应快，即生成的碳阳离子有 适当的稳定性
• 对单体种类进行讨论 (可由热焓－△H判断）：
－烯烃
CH2
CH2
CH2
CH CH3 757
CH2
CH C2H5 791
－△H( kJ/mol) 640 无取代基，不易 极化，对质子亲 和力小，不能发 生阳离子聚合
质子亲和力较大，有利于反应 但一个烷基的供电性不强，Rp不快； 仲碳阳离子较活泼，容易重排，生 成更稳定的叔碳阳离子
H
+
CH2
CH C2H5
CH3 CH C2H5
碳自由基
中心碳原子配位数为3的自由基，其价电子层有7个电 子。 例 甲基自由基
H 3C
甲基自由基的结构
碳自由基的产生
碳自由基一般不能够通过碳碳键的均裂产生。
H 3C CH 3 2H 3C X
一般只能通过与其它自由基之间发生加成或自由基转移反 应产生 例 （1）加成反应
• Cl H 2C CH 2 ClH 2C CH 2
第三节 离 子 聚 合
定义：
在催化剂的作用下，单体活化为带正电荷 或负电荷的活性离子，然后按离子型反应机理 进行聚合反应，称为离子型聚合反应。 离子聚合与自由基聚合的根本区别在于聚 合活性种不同，离子聚合的活性种是带电荷的 离子：
通常是 碳阳离子 碳阴离子
3.1 阳离子聚合
• 以碳阳离为反应活性中心进行的离子型聚 合为阳离子型聚合反应。 • 离子聚合反应通式为：
增长链自由基失去活性生成聚合物分子的 过程。自由基活性高，有相互作用而终止 的倾向-双基终止。链终止反应有两种方式： 偶合终止 歧化终止
偶合终止： 两链自由基的独电子相互结合成共价键的终止反 应称作偶合终止。
例如
歧化终止 某链自由基夺取另一自由基的氢原子或其 他原子的终止反应，称作歧化终止。
常用的引发剂
（1）偶氮类引发剂 偶氮二异丁氰（AIBN)是最常用的偶氮类引发剂，一般 在40~65℃ 下使用。分解式如下
偶氮二异庚氰(ABVN)是在AIBN基础上发展起来的活 性较高的偶氮类引发剂。
（2）过氧类引发剂
过氧化二苯甲酰（BPO）是最常用的过氧类引发剂， 60~80℃ 分解。
（3）过硫酸盐
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
缩合反应在有机化学，尤其是有机合成中应用很广。
2）缩聚反应
具有两个或两个以上官能团的单体，相互反应生成高分子化合物，同时 产生有简单分子(如H2O、HX、醇等)的化学反应。 反应产物称为缩聚物。
例如：由对苯二甲酸和乙二醇合成聚酯树脂
第二章 高分子化合物合成原理及 方法
• • • • • • • §2－1 引言 §2－2 自由基聚合 §2－3 离子聚合 §2－4 配位聚合 §2－5 逐步聚合 §2－6 链式共聚合 §2－7 高分子材料合成方法
高分子（材料）科学（与工程）主要包括三个基础性分支学 科： （1）高分子化学 （2）高分子物理 （3）高分子工程 两个综合性研究领域： （1）功能高分子材料 （2）新型高分子材料
在光、热、辐射或引发剂的作用下，单体分子被活化，变 为活性自由基，并以自由基型聚合机理进行的聚合反应， 称为自由基型链式聚合反应。
• 烯类单体的加聚反应大多属于链式反应。 • 自由基链式聚合反应合成的聚合物约占整个合成聚合物的 60%。 • 高压聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等均由自 由基聚合得到。
§2-1
引言
• 由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应. • 初期按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化分类分为
加聚反应：
缩聚反应：
加聚反应（Addition Polymerization)
1）加成反应
有机物分子中的双键或叁键发生断裂，加进(结合)其它原 子或原子团的反应叫加成反应
例如
CH 2 CH 2 Br2 CH 2 Br CH 2 Br
§2-2-1 自由基的产生
自由基的定义： 含有未成对电子的原子、分子或离子。 例如氯原子、苯甲酸自由基 产生方式： 共价键发生均裂，均裂时，两个原子间各保留一个电子， 形成具有不成对电子的原子或原子团。 例如: 1.氯气的光解
hv Cl2 2Cl
Cl•
2.过氧化二苯甲酰受热分解
自由基的特点: 化学性质非常活泼，一经产生便迅速反应，很难单独稳 定存在。 这主要是因为含有一个不成对电子的原子团。由于原子 形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就 到处夺取其他物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。
绝大部分Lewis酸都需要共（助）引发剂，作为质 子或碳阳离子的供给体
共引发剂有两类：
析出质子的物质：H2O，ROH，HX，RCOOH 析出碳阳离子的物质：RX，RCOX，(RCO)2O
如：无水BF3不能引发无水异丁烯的聚合，加入痕 量水，聚合反应立即发生： 引发剂共引发剂 H (BF3OH) BF
加聚反应往往是烯类单体键加成的聚合反应，无官能团结构特征， 多是碳链聚合物。 加聚物的元素组成与其单体相同，仅电子结构有所改变。 加聚物分子量是单体分子量的整数倍。