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第五章 合成高分子
第一节 合成高分子的基本方法
环节一：创设情境，引入新课
1922年，德国化学家赫尔曼·施陶丁格(H.Staudinger,1881-1965)发表论文，提出了“聚合反应是大量小分子以化学键相互结合形成大分子的过程”假说，指出聚乙烯和天然橡胶等聚合物都是由众多小分子单体通过共价键连接形成的链状分子，为建立高分子科学奠定了基础。由于他在聚合物领域的卓越成就，施陶丁格于1953年被授予诺贝尔化学奖。
环节一：创设情境，引入新课
高分子科学从诞生到现在还不足百年，但完整的高分子工业体系已经建立。除了塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料，现代高分子材料正向功能化、智能化、精细化方向发展，出现了具有光学、电学、生物医学、吸附分离等功能的高分子，与能源、国防、航空航天、电子信息、医疗健康和现代农业等领域的需求密切相关。
高分子的组成和结构特点决定了高分子的性质，是确定高分子合成方法及应用领域的基础，也是我们学习和认识高分子的基本视角。
水立方外层ETFE膜
宇航服
宇宙飞船降落伞
塑料光纤
科技应用
环节一：创设情境，引入新课
淀粉
纤维素
天然橡胶
塑料
合成纤维
合成橡胶
高分子材料的发展
合成高分子
改性天然高分子
天然高分子
环节一：创设情境，引入新课
高分子 一般有机化合物
相对分子质量
结构
平均值，通常在104以上
明确数值，一般在1万以下
若干个重复结构单元组成
具有单一结构
观察A、B两类物质，发现有何异同？
物质类别 A B 物质名称 甲烷 乙醇 苯 聚乙烯 涤纶 顺丁橡胶
相对分子质量 16 46 78 104以上 104以上 104以上
环节一：创设情境，引入新课
高分子的合成是利用有机化合物相互反应的性能，得到相对分子质量较大的高分子的过程。
高分子的相对分子质量比一般有机化合物大得多，通常在104以上；一般有机化 合物的相对分子质量具有明确的数值，而高分子的相对分子质量却是一个平均值，因为高分子是混合物。
合成高分子的基本方法：
①加成聚合反应：一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应。
②缩合聚合反应：一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应。
高分子合成概述
环节二：理解加成聚合反应
观察以下能够发生加聚反应的物质——氯乙烯、丙烯、异丁烯，它们具有什么共同的官能团？
CH2 CH
Cl
都具有碳碳双键
C C
CH3CH CH2
CH3C CH2
CH3
环节三：理解缩合聚合反应
硬聚氯乙烯排水管
完成合成聚氯乙烯的化学方程式；并说明其单体、聚合物、链节和聚合度。
CH2 CH
Cl
[ ]n
CH2 CH
Cl
CH2 CH
Cl
CH2 CH
Cl
聚氯乙烯
[ ]n
n CH2 CH
Cl
一定条件
CH2 CH
Cl
环节二：理解加成聚合反应
①单体：能合成高分子的小分子物质被称为单体。
②链节：高分子中重复的结构单元称为链节
③聚合度：高分子中含有链节的数目称为聚合度，通常用n表示
④聚合物的平均相对分子质量=链节的相对分子质量×n
[ ]n
CH2 CH
Cl
CH2 CH
Cl
n CH2 = CH
Cl
一定条件
单体
链节
聚合度
环节二：理解加成聚合反应
定义：在一定条件下，通过相互加成的方式连接成链状的高分子的反应称为加成聚合反应(简称加聚反应)。
加成聚合反应的特点
(1)单体一般含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键（如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等）。
(2)没有小分子物质生成，原子利用率为100%。
(4)加聚物链节的化学组成与单体的化学组成相同。
(4)加聚物的平均相对分子质量为单体的相对分子质量的整数倍。
加聚反应常见的类型
环节二：理解加成聚合反应
单烯烃的加聚
单体由官能团(碳碳双键)和非官能团两部分组成。单体中含有不饱和键(碳碳双键)的碳链单独列成一列，断开不饱和键中的一条键，展放在中括号内，其他非官能团部分作为支链纵列。
如：
断双键，连中间，添括号，写n
环节二：理解加成聚合反应
二烯烃的加聚
二烯烃单体自聚时，单体的两个双键同时打开，单体之间直接连接形成含有一个新双键的链节而成为高分子。
异戊二烯的加聚反应：
1,3-丁二烯的加聚反应：
加聚反应常见的类型
方法：双变单，单变双，破两头，移中间
环节二：理解加成聚合反应
加聚反应常见的类型
单烯烃与二烯烃共聚
单烯烃分子打开双键，二烯烃分子的两个双键也同时打开，彼此相互连接而二烯烃分子又形成一个新双键成为高分子。
如，丙烯与1,3-丁二烯的加聚反应：
环节二：理解加成聚合反应
炔烃的加聚
例如，乙炔的加聚反应：
环状化合物的加聚
例如，环氧乙烷的加聚反应：
加聚反应常见的类型
环节二：理解加成聚合反应
已知加聚反应高聚物，如何写单体
CH2 CH
Cl
[ ]n
CH2 CH
Cl
CH2 CH
Cl
链节的主链为两个C原子的加聚物：
一去二变
环节二：理解加成聚合反应
已知加聚反应高聚物，如何写单体
链节的主链有四个C原子:
CH2=CH2-C=CH2
CH3
[CH2 CH =CH CH2 ]
CH3
n
一去二变（三切）
[CH2 CH2 CH CH2 ]
CH3
n
“单变双，双变单”
CH2=CH2
CH2=CHCH3
环节二：理解缩合聚合反应
口罩的外面包裹纺织品主要成分是聚对苯二甲酸乙二酯（PET）
C
O
O
CH2
CH2
O
C
O
[
]
n
HO
H
聚对苯二甲酸乙二酯是怎样制备的呢？
环节二：理解缩合聚合反应
口罩的外面包裹纺织品主要成分是聚对苯二甲酸乙二酯（PET）
C
O
O
CH2
CH2
O
C
O
[
]
n
HO
H
聚对苯二甲酸乙二酯
C
O
OH
C
O
HO
C
O
O
CH2
CH2
O
C
O
[
]
n
HO
H
CH2
CH2
OH
HO
n
n
+
催化剂
+
(2n-1)H2O
环节二：理解缩合聚合反应
由单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。
定义
缩聚反应与加聚反应的重要不同是缩聚反应产物除了生成缩聚物的同时，还伴有小分子的副产物的生成，而加聚反应产物只生成加聚物。
HOC(CH2)4COH +
O
O
HO(CH2)2OH
[ ]n
HO C(CH2)4C O(CH2)2O H
O
O
n
n
己二酸
乙二醇
端基
端基
聚合物
链节
单体
单体
聚合度
环节二：理解缩合聚合反应
缩合聚合反应特点
缩聚反应的单体通常是具有双官能团(如—OH、—COOH、—NH2等)或多官能团的小分子。
缩聚反应生成缩合聚合物(简称缩聚物)的同时，还伴有小分子副产物(如H2O等)的生成。由一种单体进行的缩聚反应，生成的小分子的物质的量一般为n-1；由两种单体进行的缩聚反应，生成的小分子的物质的量一般为2n-1。
缩聚反应一般多为可逆反应为提高产率，并得到具有较高聚合度的缩聚物，需要及时移除反应产生的小分子副产物。
环节二：理解缩合聚合反应
常见的缩聚反应
能够发生缩聚反应的物质含有多种官能团(—OH、—COOH、—NH2等)，主要有如下几种类型:
二元酸与二元醇缩聚
产物：斩头去尾，
挤出小鬼(小分子)。
羟基酸缩聚
环节二：理解缩合聚合反应
常见的缩聚反应
二元酸与二胺缩聚
氨基酸缩聚
环节二：理解缩合聚合反应
缩聚物单体的判断方法
步骤 第一步 第二步 第三步
实例
切割法
归纳总理
环节四：归纳整理，练习巩固
加聚反应
缩聚反应
结构
官能团、化学键、碳骨架……
单体
聚合物
由单体写聚合物结构简式
由聚合物结构推单体
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
1.下列有关高聚物的叙述中，正确的是（ ）
A.相对分子质量都很大，结构都很复杂
B.相对分子质量很大，结构往往并不复杂
C.相对分子质量很少上千，但结构比较复杂
D.高聚物都是通过聚合反应制得的
B
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
2.下列高分子化合物是由一种单体缩聚制得的是（ ）
A. B.
C. D.
B
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
3.下列物质中，既能发生加成反应，又能发生加聚反应，还能发生缩聚反应的是( )
A. B.
C.CH2==CH—COOH D.
B
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
4.下列高分子化合物对应的链节正确的是（ ）
A.聚氯乙烯：
B.聚苯乙烯：
C.聚异戊二烯：
D.聚丙烯：—CH2—CH2—CH2—
C
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
下列说法不正确的是( )
A.聚合物的链节是
B.聚合物的分子式为(C2H2Cl2)n
C.聚合物的单体是CHCl==CHCl
D.若n为聚合度，则该聚合物的平均相对分子质量为97n
5.某高分子化合物的部分结构如右：
A
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