最新大学教师有机化学课件PPT课件 27页

'大学教师有机化学课件 1、掌握高分子化合物的基本概念；2、了解高分子的结构和性能的关系；3、掌握合成高分子化合物的基本反应；4、了解高分子化合物的应用。目的要求: 支化(brach)结构交联(crosslinking)结构特点：没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融,只能溶胀，硬度和脆性较大没有独立大分子存在。 二、高分子化合物的聚集状态及性能从结晶状态来看，线型结构的高聚物分为晶态高聚物和非晶态高聚物，或者两者共存。高聚物中结晶性区域称为结晶区，非结晶区域称非结晶区，结晶的多少称结晶度（高聚物含晶体结构的质量百分数）。高聚物的性能与高分子的相对分子质量、分子链结构及聚集状态(分子链间的排列和堆砌状态)有关. 体型结构的高聚物，由于分子链间有大量的交联，分子链不可能产生有序排列，因而都是非晶态的。结晶度增加，其熔点、相对密度、硬度增大，耐热性和耐溶剂性(溶解度)提高。例如:橡胶,少量结晶提高机械强度. 三、高分子化合物的热运动及物理状态1.高分子的热运动特点:高聚物所处状态与其运动状态有关,整条链运动,链段运动.链段2.高分子的物理特点及性能线形非晶相高聚物的三种物理状态：玻璃态、高弹态、黏流态 玻璃态一定温度下，分子链节或整个分子链无法产生运动，高聚物呈现如玻璃体状的固态。例如常温下的塑料。高弹态链节可以较自由地旋转，但整个分子链不能移动。例如常温下的橡胶。高弹态是高聚物所独有的罕见的一种物理形态，能产生很大形变，除去外力后恢复原状。外力下键角变化，弹性小外力去外力 粘流态高聚物分子链节可以自由地旋转，整个分子链也能自由移动，从而成为能流动的粘液，比液态低分子化合物的粘度要大得多。例如胶粘剂或涂料。每种高聚物有三态，随着温度的变化，三种物态可相互转化：高弹态玻璃态黏流态 玻璃化温度由高弹态向玻璃态转变的温度，用Tg表示。粘流化温度由高弹态向粘流态转变的温度，用Tf表示。塑料与纤维要求Tg高，Tf低（较耐热，加工成型温度不高）橡胶要求Tg低，Tf高(耐寒又耐热)一些非晶态高聚物的Tg和Tf值：聚氯乙烯Tg=81℃Tf=175℃聚苯乙烯Tg=100℃Tf=135℃尼龙-66Tg=48℃Tf=265℃天然橡胶Tg=-73℃Tf=122℃ 第三节高分子的合成聚合反应:由小分子单体合成聚合物的化学反应聚合反应加成聚合反应（加聚反应）缩合聚合反应（缩聚反应）连锁聚合逐步聚合一、链式聚合（加聚反应）由一种或多种单体聚合成聚合物的反应。仅由一种单体聚合而成的，分子链中只包含一种单体构成的链节的聚合反应由两种或两种以上单体进行聚合，生成的聚合物含有多种单体构成的链节的聚合反应均聚反应共聚反应 加聚反应的特点：①聚合反应发生在不饱和键上。单体中含双键或三键CH2=CH2CH=CH2CH2=C-C-OCH3CH3=O②通过一连串单体分子间的相互加成反应来完成的。反应过程没低分子化合物生成。生成高分子化合物的化学组成与单体相同，其分子量为单体分子量的整数倍。加聚反应的历程：自由基聚合、离子型聚合、配位聚合 1.自由基聚合(1)链引发MM·(或·M·)引发剂或光、热、辐射①引发剂分解，生成初级自由基：R22R·光或热C-O-O-C=O=O=OC-O·2·+2CO22CH3-C-N=N-C-CH3CNCH3CNCH3CH3-C·+N2CNCH32②活性很强的初级自由基立即与单体分子结合,生成单体自由基。R·+CH2=CHXR-CH2-CH·X (2)链的增长单体自由基生成后，继续与单体分子作用，直至生成大分子自由基的过程。(迅速重复多次的进行)(3)链的终止①双基结合终止：CH2-CH·X+·CH-CH2XCH2-CH-CH-CH2XX②双基歧化终止：CH2-CH·X+·CH-CHXHCH2-CH2X+CH=CHX 2.离子型聚合:与自由基聚合相似，反应中心为离子(阳离子或阴离子)。阳离子聚合过程：CH2=CHRA++A-CH2-CHR+……CH2-CHR+CH=CHR-H+阴离子聚合过程：CH2=CHX-NH2+NH2-CH2-CHX-CH2-CH2XH+……CH2-CHX-链引发链增长链终止链引发链增长链终止 3.配位聚合(定向聚合反应)烯类单体在金属有机络合物催化剂的催化下引起的聚合反应。金属有机络合物又称齐格勒-纳塔催化剂。TiR+CH2=CH2配位TiRCH2=CH2两次移位TiCH2CH2-RTiCH2-CH-(CH2-CH2-)n-RnCH2=CH2相继重复反应Hb-H内转移TiH+CH2=CH-(CH2-CH2-)n-R 二、逐步聚合(缩聚反应)两种或两种以上单体经官能团反应生成低聚物，然后由低聚物转化为高聚合物的反应。典型反应为缩合聚合反应。的确良(涤纶)合成:nHOOC-R-COOH+nHO-R"-OHHOOC-R-COO-R"-OnH+(2n-1)H2O缩聚反应特点：单体带有两个或两个以上反应基团[-OH,-COOH,-NH2,-X(卤素)和活泼氢等]。H2N-R-NH2缩聚 (2)反应过程有低分子物质(如H2O,HX,NH3,ROH)生成。尼龙-66(聚酰胺)的合成HO-C-(CH2)4-C-OH=O=O+H2N(CH2)6NH2-H2O260-265℃C-(CH2)4-C-=O=OHN(CH2)6NHnHOOC-R-COOHH-C-H=OHO-R-COOHH2N-R-COOHCl-C-R-C-Cl=O=O 三、开环聚合环状单体在反应中环被打开，生成聚合物的反应。nRXR-Xnn=OHN(CH2)5Cn尼龙-6(3)缩聚反应是通过一连串的缩合来完成的。分子量随着反应时间的增加而增加，但转化率与反应时间无关。 第四节高分子的应用一、离子交换树脂离子交换树脂是一类具有离子交换作用的高聚物。具有交联结构的高分子骨架具有进行离子交换能力的活性基团(A或B)组成阳离子交换树脂：当活性基团是酸性基团(A)，在溶液中能解离出H+，与溶液中的其他阳离子(K+,Na+,Ca2+,Mg2+等)进行交换。 二、生物医用高分子材料生物医用高分子材料如人造器官、医用高分子器械、医用高分子药物、仿生高分子等。阴离子交换树脂：活性基团是碱性基团(B)，在溶液中能解离出OH-,与溶液中的其他阴离子(CN-,Cl-,SO42-,CO32-等)进行交换。用途：分离混合物；纯化水；可作酸碱催化剂。 '