第二十二章 合成高分子化合物

1、第二十二章 合成高分子化合物1.高分子化合物與低分子化合物有何區(qū)別？答案： 高分子化合物與低分子化合物的主要區(qū)別有：（1）高分子相對分子質(zhì)量很大，具有很多分散系，是同系聚合物的混合物；（2）高分子由許多相同的簡單的結(jié)構(gòu)通過共價鍵重復(fù)連接而成，分子結(jié)構(gòu)有線形結(jié)構(gòu)、支化結(jié)構(gòu)、交聯(lián)結(jié)構(gòu)等三種；（3）高分子化合物的分子有幾種運動單元；（4）從性能上看，高分子有較好的機械強度絕緣性和耐腐蝕性，又有較好的可塑性和高彈性。2 .解釋下列概念：單體，鏈節(jié)，鏈鍛，聚合度，相對分子質(zhì)量的分散性，分子鏈的柔順性，分子鏈的兩種運動單元，加聚反應(yīng)，縮聚反應(yīng)，鏈式聚合反應(yīng)，逐步聚合反應(yīng)。答案：單體：能聚合成高分子化合物的

2、低分子化合物稱為單體。鏈節(jié)：組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱為鏈節(jié)(chain unit)。鏈段：有若干鏈節(jié)組成的運動單元。 聚合度：組成高分子鏈的鏈節(jié)數(shù)目（n）稱為聚合度。相對分子質(zhì)量的分散性：高聚物中相對分子質(zhì)量大小不等的現(xiàn)象。分子的柔順性：指大分子中由于單鏈能自由旋轉(zhuǎn)，使分子鏈可自由運動，呈曲卷狀態(tài)。 分子鏈的兩種運動單元：鏈段和整個分子鏈。 加聚反應(yīng)：指的是由一種或兩種以上單體加聚合成高聚物的反應(yīng)，在反應(yīng)過程中沒有低分子物質(zhì)生成，生成的高聚物與原料物質(zhì)具有相同的化學(xué)組成，其相對分子質(zhì)量為原料相對對分子質(zhì)量的整數(shù)倍。 縮聚反應(yīng)：是由一種或兩種以上具有活性官能團的單體縮合成高聚物，同時有低分子

3、物質(zhì)析出，所生成的高聚物的化學(xué)組成與原料低分子的組成不同。鏈式聚合反應(yīng)：是指由一種或兩種以上單體相互加成聚合成高分子的反應(yīng)，反應(yīng)活性的中心可以是自由基、陽離子或陰離子，其相對分子質(zhì)量的增長幾乎與時間無關(guān)，但單體的轉(zhuǎn)化率隨時間的而增長，如自由基聚合反應(yīng)、陽離子聚合和陰離子聚合等屬于鏈式聚合反應(yīng)。逐步聚合反應(yīng)：是指單體通過官能團反應(yīng)生成低聚物，然后由低聚物轉(zhuǎn)化為高聚物的反應(yīng)，相對分子質(zhì)量隨時間而逐漸增大，而單體的轉(zhuǎn)化率幾乎與時間無關(guān)，如縮聚反應(yīng)就屬于逐步聚合反應(yīng)。3.橡膠為什么有高彈性，低分子物質(zhì)有這種性能嗎？為什么？答案：解：橡膠是線形非晶態(tài)高聚物，在室溫下處于高彈態(tài)。高彈態(tài)是由于鏈段運動而整個

4、分子鏈不能運動，鏈段運動的結(jié)果使分子鏈發(fā)生變形成為曲卷態(tài)，在外力的作用下分子鏈可以被拉長成不穩(wěn)定的伸長狀態(tài)，外力消失后立即回復(fù)到穩(wěn)定的曲卷態(tài)，表現(xiàn)出高彈性形變性能。低分子化合物無大分子鏈結(jié)構(gòu)，是整個分子進行運動，故無高彈性。4.如何眾高聚物的聚集狀態(tài)區(qū)別塑料，橡膠和纖維三大材料？線型結(jié)構(gòu)的纖維和纖維否有本質(zhì)的區(qū)別？答案：塑料和橡膠屬于非晶態(tài)高聚物，塑料在室溫下處于玻璃態(tài)。橡膠在室溫下處于高彈態(tài)。纖維屬于晶態(tài)高聚物，有一定的熔點，強度較大。線形塑料和纖維無本質(zhì)區(qū)別，主要區(qū)別在于纖維的線形分子形成若干局部微晶區(qū)。5.為什么縮聚物的相對分子質(zhì)量往往比加聚物的相對分子質(zhì)量小，縮聚物的相對分子質(zhì)量的多分

5、散性比加聚物的多分散性?。看鸢福航猓哼@是因為縮聚反應(yīng)是可逆平衡反應(yīng)，影響終止的因素很多，如官能團濃度減小、體系粘度增大等物理因素，官能團分解、官能團非摩爾比和各種鏈段封閉作用等化學(xué)因素，因此其相對分子質(zhì)量往往比加聚物的相對分子質(zhì)量小。對加聚反應(yīng)來說，由于鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移的情況十分復(fù)雜，故生產(chǎn)的高聚物相對分子質(zhì)量的多分散性較縮聚物大。6. 型單體發(fā)生自由基聚全反應(yīng)時，除生成線形高分子外，還能得到怎樣結(jié)構(gòu)的高分子？為什么（用反應(yīng)表示）？配位聚合反應(yīng)有這種現(xiàn)象嗎？為什么？答案：在型單體發(fā)生游離基聚合反應(yīng)時，除生成的線形高分子外，由于鏈轉(zhuǎn)移作用，還得到支鏈高分子和交聯(lián)高分子，反應(yīng)式如下： 配位聚合是烯烴

6、分子與過渡金屬原子的d軌道發(fā)生絡(luò)合作用，單體分子在金屬與烷基間插入，反復(fù)進行，生成大分子鏈，中間無鏈轉(zhuǎn)移過程，故只生成線形大分子鏈，不能生成交聯(lián)高分子，即沒有上述現(xiàn)象。 7.用什么結(jié)構(gòu)的單體和什么聚合方法才能合成有規(guī)結(jié)構(gòu)的定向聚合物？定向聚合物在提高三大合成材料性能上有何意義？答案：用烯烴為單體和過渡金屬有機絡(luò)合物作催化劑（Ziegler-Natta催化劑）的定向聚合方法才能得到有規(guī)則的大分子鏈，即合成全同立構(gòu)或間同立構(gòu)的定向聚合物。定向聚合物有利于提高聚合物的熔點，強度等物理機械性能。對塑料來說，有規(guī)立構(gòu)有利于提高結(jié)晶性，熔點和機械強度；對纖維來說，有利于提高分子間吸引力，提高纖維強度；對橡

7、膠來說，有利于提高彈性。8.用煤，石灰石，食鹽為基本原料合成下列高分子，反應(yīng)式表示：(1)聚氯乙烯 (2)聚丙烯腈(“合成羊毛”)答案：（1）先利用石灰石與煤在高溫下反應(yīng)制備電石：（2）水解電石制備乙炔： （3）利用乙炔反應(yīng)制備氯乙烯和丙烯腈：（4）利用聚合反應(yīng)合成聚氯乙烯和聚丙烯腈：9. 用石油裂化氣為基本原料合成下列高分子，用反應(yīng)式表示；(1)聚乙烯 (2)聚甲基丙烯酸甲酯聚 (3)聚丁二烯（順丁橡膠）答案：石油裂化氣的主要成分為氫氣，甲烷，乙烯，乙烷，乙炔，丙烯，丙烷，丁烯和丁二烯等。可以用其中的乙烯，丙烯，丁二烯為原料合成上述高分子化合物。 （1） 聚乙烯的合成：（2）聚甲基丙烯酸甲酯的合成：（3）聚丁二烯的合成10.如何用離子交換樹脂除去水中的鹽分制備無離子水（可代替蒸餾水作用分析用）和軟化硬水的反應(yīng)表示。答案：制備去離子水是用陰、陽離子交換樹脂除去水中的陰離子、陽離子；軟化硬水是利用陽離子交換樹脂除去水中的鈣鎂陽離子。除去水中陽離子（如：Na+，Ca2+，Mg2+）的反應(yīng)式