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第五章 合成高分子
第一節 合成高分子的基本方法
你對合成有機高分子材料有多少了解？它們是怎樣形成的？
1922 施陶丁格高分子化學之父
任務一 有機高分子
1.有機高分子的特點
有機高分子化合物 低分子有機物
相對分子質量
相對分子質量的數值
分子的基本結構
性質 高達10 000以上
1 000以下
平均值
明確數值
若干重復結構單元組成
單一分子結構
物理、化學性質有較大差別
高分子化合物都是混合物，無固定熔沸點
乙烯
聚乙烯
任務一 有機高分子
2.有機高分子的分類
天然有機高分子：淀粉、纖維素、蛋白質、天然橡膠等
合成有機高分子：塑料、合成纖維、合成橡膠等
任務一 有機高分子
3.合成有機高分子的方法
Mr > 104
Mr ：平均值
小分子
化合物
高分子
化合物
加成聚合反應
一般是含有雙鍵的烯類單體發生的聚合反應
縮合聚合反應
一般是含有兩個(或兩個以上)官能團的單體之間發生的聚合反應
聚合反應
相對質量小的化合物分子互相結合成相對分子質量大的聚合物的反應
任務二 加成聚合反應(加聚反應)
由不飽和、相對分子質量小的化合物分子，通過加成的方式相互結合成相對分子質量大的化合物分子，這樣的反應叫加成聚合反應，簡稱加聚反應。
1.加聚反應的特點
聚合度
鏈節
單體
氯乙烯
催化劑
CH2
CH
n
Cl
n CH2=CH
Cl
聚氯乙烯(PVC)
能夠進行聚合反應形成高分子化合物的低分子化合物
高分子化合物中化學組成相同、可重復的最小單位
高分子鏈中含有鏈節的數目
加聚反應特點
a. 單體一般含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵等不飽和鍵。
b. 原子利用率為100%，沒有小分子物質生成。
c. 加聚物鏈節的化學組成與單體的化學組成相同。
d. 加聚物的平均相對分子質量為單體的相對分子質量的整數倍。
任務二 加成聚合反應(加聚反應)
2.加聚反應的類型
①單烯烴(或炔烴)的加聚
問題：分析下列烯烴的加聚反應，并寫出化學方程式。
斷雙鍵，雙碳伸兩手，其他靠邊站
聚丙烯酸甲酯(PMMA)
聚苯乙烯(PS)
聚丙烯(PP)
任務二 加成聚合反應(加聚反應)
2.加聚反應的類型
②單共軛二烯烴的加聚
CH2=CH CH=CH2
催化劑
兩頭開，雙變單，單變雙
聚-1,3-丁二烯
CH2 CH =CH CH2
n
CH2
[
CH2
]
C =C
n
H
H
CH2
[
CH2
]
C =C
n
H
H
順
反
n
[
n
]
催化劑
聚異戊二烯
[ CH2—C=CH—CH2 ]n
CH3
n
CH3
CH2=C—CH=CH2
問題：分析異戊二烯的加聚反應，并寫出化學方程式。
順丁橡膠
天然橡膠
任務二 加成聚合反應(加聚反應)
2.加聚反應的類型
③兩種或兩種以上烯烴共聚
CH2=CH—CH=CH2 + CH2=CH2
[CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2]n
n
1,3-丁二烯與乙烯聚合
H2C=CH2+ CH2=CH CH3
催化劑
[CH2 CH2 CH CH2]
n
CH3
n
[ CH2 CH2 CH2 CH]
n
CH3
n
或者：
乙烯與丙烯的聚合
斷雙鍵，雙碳伸兩手，再按一定順序首尾相連
乙丙樹脂
n
n
催化劑
任務二 加成聚合反應(加聚反應)
3.加聚產物單體的推斷
無雙鍵
單烯烴加聚
單烯烴共聚
將鏈節的兩個半鍵閉合即為單體。
[ CH CH2 ]n
Cl
單體
CH=CH2
Cl
將鏈節中每兩個碳斷開，再將兩個半鍵閉合即為單體。
[ CH2 CH2 CH CH2 CH CH2 ]n
Cl
CH3
單體
CH2=CH2
ClCH=CH2
CH3CH=CH2
任務二 加成聚合反應(加聚反應)
3.加聚產物單體的推斷
有雙鍵
炔烴加聚或共聚
共軛二烯烴加聚或共聚
將鏈節的兩個半鍵閉合即為單體。
[ CH = CH2 ]n
單體
CH ≡ CH2
[ CH2 CH2=CH CH2 CH CH2 ]n
Cl
CH3
單體
CH3CH=CH2
CH2=CH—CH=CH2
Cl
總結：去掉[　]和n，從左向右每隔2個碳斷一鍵，碰到雙鍵說明是共軛二烯烴（單變雙，雙變單）。
任務二 加成聚合反應(加聚反應)
3.加聚產物單體的推斷
丁苯吡橡膠 的單體為
CH2=CH-CH=CH2
n
CH
CH
CH2
CH2
CH2
CH
CH2
CH
H3C
N
CH2
CH
H3C
N
CH2
CH
總結：去掉[　]和n，從左向右每隔2個碳斷一鍵，碰到雙鍵說明是共軛二烯烴（單變雙，雙變單）。
任務三 縮合聚合反應(縮聚反應)
兩分子酯化：
單分子酯化：
問題：回顧2-羥基丙酸發生酯化反應的類型，思考可否形成高分子？
H－O－CH－C－OH
O
CH3
H－O－CH－C－OH
O
CH3
H－O－CH－C－OH
O
CH3
任務三 縮合聚合反應(縮聚反應)
n分子酯化：
H－O－CH－C－OH
O
CH3
H－O－CH－C－OH
O
CH3
H－O－CH－C－OH
O
CH3
H－O－CH－C－O－CH－C－O－CH－C－O－CH－C－O－CH－C－OH
O
O
O
O
O
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
－O－CH－C－
O
CH3
n
]
[
n H－O－CH－C－OH
O
CH3
+
n H2O
端基原子
端基原子團
催化劑
鏈節
單體
(n-1) H2O
H
OH
任務三 縮合聚合反應(縮聚反應)
單體
C
O
OH
C
O
HO
C
O
O
CH2
CH2
O
C
O
[
]
n
HO
H
CH2
CH2
OH
HO
+
催化劑
+ (2n-1)H2O
單體
鏈節
各單體物質的量與縮聚物結構簡式的下角標一般要一致
一個單體
兩個單體
2n-1
n-1
n
n
問題：對苯二甲酸與乙二醇可否形成高分子？
端基原子團
端基原子
任務三 縮合聚合反應(縮聚反應)
1.縮聚反應的特點
一定條件下，具有兩個或多個官能團的單體相互結合成高分子化合物，同時有小分子(如H2O、NH3、HCl等)生成的反應稱為縮合聚合反應。
H－O－CH－C－OH
O
CH3
n
]
[
n H－O－CH－C－OH
O
CH3
+
(n-1) H2O
端基原子
端基原子團
催化劑
鏈節
單體
縮聚反應特點
a. 單體常含有兩個或兩個以上能相互作用的官能團。
b. 生成縮合聚合物(簡稱縮聚物)的同時，還伴有小分子副產物(如H2O等)的生成。所得聚合物鏈節的化學組成與單體的化學組成不同。
c. 由一種單體進行縮聚反應，生成的小分子物質的量一般為n－1，由兩種單體進行縮聚反應，生成的小分子物質的量一般為2n－1。
d. 書寫縮聚物的結構簡式時，一般在方括號外側寫出端基原子或原子團。
e. 一般的縮聚反應多為可逆反應，為提高產率，并得到具有較高聚合度的縮聚物，需及時移除反應產生的小分子副產物。
任務三 縮合聚合反應(縮聚反應)
2.縮聚反應的類型
H－O－CH－C－OH
O
CH3
n
]
[
n H－O－CH－C－OH
O
CH3
+
(n-1) H2O
催化劑
①羥基羧酸的酯化縮聚（一種單體）
②二元酸和二元醇的縮聚（兩種單體）
C
O
OH
C
O
HO
CH2
CH2
OH
HO
+
催化劑
n
n
C
O
O
CH2
CH2
O
C
O
[
]
n
HO
H
+ (2n-1)H2O
聚對苯二甲酸乙二酯(滌綸)
任務三 縮合聚合反應(縮聚反應)
2.縮聚反應的類型
③氨基酸的縮聚（一種單體）
④含雙氨基與含雙羧基物質的縮聚（兩種單體）
n H2NCH2COOH
催化劑
(n－1)H2O
n
NHCH2
H
OH
C
O
nH2NCH2(CH2)4CH2NH2＋nHOOC(CH2)4COOH
催化劑
(2n－1)H2O
n
NHCH2
H
OH
C
O
(CH2)4
C
O
(CH2)4
CH2NH
聚己二酰己二胺(錦綸66、尼龍66)
任務三 縮合聚合反應(縮聚反應)
3.縮聚產物單體的推斷
去掉[　]和n，弱沒有酯基、酰胺基等可以水解的官能團，則直接得到單體；若有酯基、酰胺基，則水解成更小的單體。
n
HO
O
C
O
(CH2)6
C
O
H
(CH2)4
O
HO
C
O
(CH2)6
C
O
OH
O
H
(CH2)4
O
H
n
H
N
H
OH
C
O
CH3
CH
單體
H
N
H
OH
C
O
CH3
CH
知識總結：加聚反應與縮聚反應的比較
反應類型 加聚反應 縮聚反應
單體結構 含有雙鍵、三鍵等不飽和鍵 (如烯烴、二烯烴、炔烴等) 單體含有兩個或兩個以上官能團
(如-OH、-COOH、-NH2、-X等)
聚合方式 通過不飽和鍵上的加成連接 通過縮合脫去小分子而連接
產物種類 只生成高聚物 高聚物和小分子(如H2O、NH3、HCl等)
組成 高聚物鏈節和單體的組成相同 高聚物鏈節和單體的組成不相同
書寫 加聚物的端基不確定,通常用橫線“—”表示 一般要在方括號外側寫出鏈節余下的端基原子或原子團
相對分 子質量 高聚物相對分子質量為單體或鏈節的n倍 高聚物相對分子質量一定小于單體相對分子質量的n倍
反應種類 單烯加聚,多烯加聚 酯類、肽鍵類
H－O－CH－C－OH
O
CH3
n
]
[

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