高分子化合物與材料 課件

課題3高分子化合物與材料

以化學(xué)為核心的科學(xué)技術(shù)改變了人類直接簡單利用自然資源的狀況，制造了無數(shù)比天然性能更優(yōu)異的產(chǎn)品，甚至設(shè)計和創(chuàng)造了自然界沒有的產(chǎn)品，合成高分子化合物就是典型的代表，它已成為人們衣、食、住、行不可缺少的材料。

著名化學(xué)家伍德沃德：在上帝創(chuàng)造的自然界旁邊，化學(xué)家又創(chuàng)造了另外一個世界。談感想舉例：什么是高分子化合物？天然高分子：合成高分子：淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素等聚乙烯、聚氯乙烯、合成橡膠等。高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，指的是分子量很大的有機(jī)物質(zhì)（分子量一般在104～106以上，分子量在5000以上就稱為高分子化合物）。以高分子化合物為主要成分的材料的稱為聚合物材料或高分子材料。常見的合成高分子材料有：塑料、橡膠、化學(xué)纖維、以及某些膠粘劑、涂料等。

當(dāng)心：會產(chǎn)生有毒氣體---氯氣！實驗3-3現(xiàn)象：濕潤蘭色石蕊試紙先變紅后褪色；粘濃氨水的玻璃棒冒白煙。Cl2+H2O=HCl+HClO3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2

合成高分子化合物是由低分子量的有機(jī)化合物(稱為單體)聚合而成。按聚合反應(yīng)方式的不同，分為加聚聚合與縮聚聚合。1.加成聚合（加聚）加成聚合也稱加聚聚合，是聚合物最主要的聚合方式之一，通常是在催化劑的存在下，含有雙鍵的單體打開雙鍵，相互連接而得到聚合物長鏈分子。加聚反應(yīng)生成的高分子化合物稱聚合樹脂，它們多在原始單體名稱前冠以“聚”字命名。加聚反應(yīng)的特點是反應(yīng)過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)物。一、合成高分子化合物結(jié)構(gòu)單元

叫鏈節(jié)。④單體：①結(jié)構(gòu)式：②鏈節(jié)：③聚合度（n）：每個高分子里鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)能合成高分子化合物的小分子物質(zhì)。聚乙烯的單體是

:（1）高分子化合是通過小分子化合物（即單體）通過聚合反應(yīng)制得的。幾點說明：（4）高分子材料是由許許多多n值不同的高分子構(gòu)成的，因而高分子化合物是混合物，測得的相對分子質(zhì)量是平均值。（3）高分子化合物的相對分子質(zhì)量

＝鏈節(jié)的式量

×聚合度（n）（2）高分子化合物可以看做是成千上萬個鏈節(jié)重復(fù)連接而成的。[想一想,并展開討論]1、具有什么結(jié)構(gòu)特征的有機(jī)物才可發(fā)生加聚反應(yīng)？加聚反應(yīng)物副產(chǎn)物，在綠色化學(xué)上有什么意義？1、乙烯與聚乙烯在分子組成和結(jié)構(gòu)上有何異同?請寫出由乙烯合成聚乙烯的化學(xué)方程式。2、什么是高分子化合物?請寫出淀粉、纖維素、聚氯乙烯的化學(xué)式。它們與普通的小分子如葡萄糖、氯乙烯、油脂的相對分子質(zhì)量大小如何?3、請指出聚乙烯、聚氯乙烯分子中基本的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元,它們的相對分子質(zhì)量與n值有什么關(guān)系?4、對高分子材料來說相對分子質(zhì)量為什么只能是平均值?常見聚合物單體各是什么？寫出來？

你知道1963年諾貝爾化學(xué)獎嗎？它與今天所學(xué)內(nèi)容有關(guān)，請自學(xué)---

催化劑在高分子合成中的作用P692.縮聚聚合（縮聚）

又稱縮合聚合，是由含有活性官能團(tuán)的兩個或兩個以上的單體，在加熱和催化劑的作用下，經(jīng)縮合反應(yīng)，相互連接而得到高分子量的聚合物，并同時析出水、氨、醇等副產(chǎn)物(低分子化合物)?？s聚反應(yīng)過程中有副產(chǎn)物產(chǎn)生，所以縮合反應(yīng)生成物的組成與原始單體完全不同。縮聚反應(yīng)生成的高分子化合物稱縮合樹脂。縮合樹脂多在原始單體名稱后加上“樹脂”兩字命名。若參加縮聚反應(yīng)的單體只有兩個官能團(tuán)，則只能生成直鏈聚合物，如聚對苯二甲酸乙二醇脂（PET）；若參加縮聚反應(yīng)的單體有兩個以上的官能團(tuán)，則聚合后就會生成不溶、不熔的三維網(wǎng)狀聚合物，也稱為熱固性樹脂。HOOC－

－COOH＋2HOCH2CH2OHHOCH2CH2COOC－－COOCH2CH2OH對苯二甲酸雙羥乙酯nC6H5OH+nHCHO沸水浴[C6H3(OH)CH2]n+nH2O二、塑料制品的加工

自學(xué)71頁內(nèi)容，自己總結(jié)線形、體型高分子化合物特征及性質(zhì)。線型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)

舉例結(jié)構(gòu)特點性質(zhì)特點溶解性熱塑性熱固性強度電絕緣性總結(jié)：線型結(jié)構(gòu)、體型結(jié)構(gòu)高分子材料比較合成纖維、塑料(如聚乙烯)酚醛樹脂(電木)塑料可溶，但溶解速度比小分子化合物慢，最后形成高分子溶液不易溶解，長期浸泡在溶劑中只能發(fā)生溶脹。具有良好熱塑性，受熱軟化成液體，冷卻后又變固體具有熱固性，加熱成型后受熱不能熔化。較大一般不易導(dǎo)電，通常是電絕緣材料以共價鍵結(jié)合成高分子鏈，鏈與鏈之間以分子間作用力相結(jié)合以共價鍵結(jié)合成高分子鏈，鏈與鏈之間以共價鍵產(chǎn)生交聯(lián)而成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子材料三、性能優(yōu)異的合成材料交流：影響高分子性能的因素有那些？塑料常有那幾種方法？高分子的單體組成結(jié)構(gòu)、相對分子質(zhì)量、鏈的形狀及聚集狀態(tài)。填充改性、共混改性、共聚改性1、塑料的改性【想一想】那么高分子材料的性能與使用有沒有缺點呢?易燃、易老化、廢棄不易分解等缺點2、功能高分子材料功能高分子材料在高分子鏈上接上帶有具有某種功能的官能團(tuán)使其在物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面具有特殊功能的高分子材料功能高分子材料物理功能高分子材料化學(xué)功能高分子材料如導(dǎo)電高分子、高分子半導(dǎo)體。光導(dǎo)電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等如反應(yīng)性高分子、離子交換樹脂、高分子分離膜。鰲合高分子、高分子催化劑、高分子試劑及人工臟器等。生物功能高分子材料如生物高分子模擬酶高分子藥物、人工骨材料醫(yī)用高分子材料探尋功能高分子材料時應(yīng)考慮的問題：1）具有什么樣的主鏈？——單體2）具有什么樣的功能基？——官能團(tuán)3）不斷修正。例如：高吸水性樹脂1）對天然吸水性高分子材料進(jìn)行改性，形成接枝共聚物——與丙烯酸鈉共聚2）以帶有強親水基的化合物為單體，均聚或共聚得到親水性高聚物——如聚丙烯酸鈉；（同時加入交聯(lián)劑）例如：離子交換膜應(yīng)用：電解水、海水淡化、污水處理等領(lǐng)域。功能高分子材料的應(yīng)用：1、旱地種植、改良土壤、改造沙漠、尿不濕等。2、液晶高分子、醫(yī)用高分子、高分子涂料、導(dǎo)電高分子等復(fù)合材料1、復(fù)合材料是兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，其他材料作增強劑。2、復(fù)合材料具有強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過單一材料。四、環(huán)境中的高分子材料

1、高分子材料的老化及防止高分子材料在長期儲存和使用過程中，由于受氧、光、熱、機(jī)械力、水蒸氣及微生物等外因的作用，使性能逐漸退化，直至喪失使用價值的現(xiàn)象稱為老化。目前采用的防止老化措施有三種：⑴改變高聚物的結(jié)構(gòu)例如可將聚乙烯氯化，以改變其熱穩(wěn)定性。⑵添加防老劑高聚物中加入水楊酸脂，二甲苯酮類有機(jī)物和碳黑，可防止光氧化。⑶表面處理在高分子材料表面鍍金屬（如銀、銅/鎳）和噴涂耐老化涂料（如漆、石蠟）作為保護(hù)層。2、環(huán)境降解高分子材料的開發(fā)光降解塑料

光降解的機(jī)理是在太陽光的照射下，引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，使高分子化學(xué)物的鏈斷裂和分解。一種有效的方法是通過共聚改性，在塑料中引入光敏性基團(tuán)。如：在高分子化合物中引入羰基可獲得光降解高分子材料；當(dāng)高分子化合物接有不飽和側(cè)鏈時也容易降解，如側(cè)鏈接有乙烯基的聚乙烯，受光照易發(fā)生降解。生物降解塑料生物可降解塑料可以在細(xì)菌、酶和微生物的侵入、吸收及破壞下產(chǎn)生分子鏈的斷裂，從而達(dá)到降解、崩潰的結(jié)果。生物降解塑料有兩種不同的降解方式，一種稱為生物降解，主要是由微生物的作用使塑料分子鏈斷裂；另一種稱為生物崩潰，雖然也是微生物或細(xì)菌的作用，但塑料的降解過程表現(xiàn)為整體的崩潰，是一種突變過程。3、廢舊高分子材料的回收利用思考與交流：廢舊高分子材料的回收方法辯論會：合成材料的利與弊1、下列一定屬于天然高分子化合物的是（

）A．蛋白質(zhì)

B．淀粉

C．膠棉

D．油脂2、下列對于有機(jī)高分子化合物的認(rèn)識不正確是（）A有機(jī)高分子化合物稱為聚合物或高聚物，是因為它們大部分是由小分子通過聚合反應(yīng)生成的。B有機(jī)高分子化合物的相對分子質(zhì)量很大，因而其結(jié)構(gòu)復(fù)雜C對于一塊高分子材料，n是一個整數(shù)值，因而它的相對分子質(zhì)量是確定的D高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料兩大類√√D[CH2-CH2-CH=CH-CH2]n

3．將乙烯和丙烯按1:1物質(zhì)的量之比聚合時,生成聚合物乙丙樹脂,該聚合物的結(jié)構(gòu)簡式可能是

A[CH2-CH2-CH2-CH2-CH2]nB[CH2-CH2-CH-CH2]n

CH3C[CH2-CH2-CH2-CH]nCH3√√4.現(xiàn)有兩種高聚