第十九章 合成高分子化合物
[目的要求 ]：
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 。
沈玲
制作
第六节 合成纤维
教学内容：
第一节 基本概念
第二节 高分子的结构和性能的关系
第三节 高分子的合成
第四节 高分子的应用
第五节 塑料
第七节 橡胶
§ 19-1 基本概念
一, 高分子化合物的涵义
1,分子量在 5,000以上的大分子。
2,高分子化合物有较好的强度和弹性
二、高分子化合物的组成
高分子化合物的化学组成一般都比较简单
高分子的分子量 = 聚合度 *链节数
1,从分子量和组成看, 高分子的分子量很大, 具有, 多散性, 。
2,从分子结构看有
线型结构：分子中的原子由共价键相互结合成一条很长的蜷曲状态, 链, 。
体型结构：分子链与分子链之间有许多化学链交联起来，形成网格一样的结
构。
3,从性能上看, 通常处于固体状态, 有较好的机械强
度, 绝缘性能, 耐腐蚀性能, 可塑性, 高弹性 。
4.从用途上看, 一般可作为结构材料, 供各方面使用 。
三,高分子化合物的特点
§ 19-1 基本概念
四,高分子化合物的分类
1,按来源分类：天然高分子 （ 天然橡胶, 纤维素, 淀粉 ）
合成高分子 （ 合成橡胶, 合成纤维, 塑料 ）
2,按工艺性质和应用分类：塑料, 橡胶, 纤维
3.按高分子主链结构分类,碳链高分子化合物,
杂链高分子化合物等 。
4,按合成高分子化合物的反应类型分类：加聚物, 缩聚物
5,按应用功能分类：
特殊高分子, 功能高分子, 仿生高分子, 生物高分子
,医药高分子, 高分子试剂, 高分子催化剂 。
§ 19-1 基本概念
通用高分子 —— 用量最大, 面也广 。
四烯,聚乙烯, 聚氯乙烯, 聚丙烯, 聚苯乙烯
四纶,涤纶, 锦纶, 腈纶, 维纶
四胶,丁苯橡胶, 顺丁橡胶, 异戊橡胶, 乙丙橡胶
1,高分子命名一般习惯上用俗名。纤维、淀粉
2,在单体前加个“聚”字。 聚氯乙烯
3,缩聚反应制得的高聚物，在原料后加“树脂”二
字。酚醛树脂、环氧树脂
4,商品名称：腈纶、的确良（聚对苯二甲酸乙二酯
纤维）、电木（酚醛树脂）
六, 重要性
§ 19-1 基本概念
五,高分子化合物的命名
§ 19-2 高分子的结构和性能的关系
一、高聚物的特性
1,不挥发性 。
2,高分子链的柔顺性与良好的机械强度 。
3,良好的绝缘性能 。
4,结晶性 。
5,溶解性和熔融性 。
6,耐化学腐蚀 。
二、高分子化合物的基本结构
1,线型结构 又称链状高聚物, 是由许多链节
相互联成一条长链的高聚物 。
2,体型结构
一般是由多官能团单体相互作用, 使主链与主
链之间以共价键相连接, 形成三维空间的立体结构 。
§ 19-2 高分子的结构和性能的关系
特点, 具有高弹性, 可塑性, 在溶剂中能溶解, 加热
能熔融, 硬度和脆度较小 。 有独立存在的分子 。
特点,没有弹性和可塑性；不能溶解和熔
融；只能溶胀, 硬度和脆度较大 。 不能反
复熔化, 只能一次加工成型 。
三、高分子化合物的物理状态
玻 璃 态 高 弹 态 粘 流 态
t g t
f
塑 料 所
处 状 态
橡 胶 所
处 状 态
液 态 树 脂
所 处 状 态
温 度 升 高
温 度 降 低
? 玻璃态,形变困难, 硬度大 。
? 高弹态,形变很容易, 具有高弹性 。
? 粘流态,形变能任意发生, 具有流动性 。
§ 19-2 高分子的结构和性能的关系
1,晶相高聚物和非晶相高聚物
2,线型非晶相高聚物的聚集状态
§ 19-3 高分子的合成
一、加聚反应
由许多相同或不同单体在一定条件下，通过互
相加成形成的高 分子化合物的反应 叫加聚反应 。
? 由一种单体发生的加聚反应称为均聚反应 。
? 由两种以上的单体共同聚合称为共聚反应 。
1,加聚反应的特点
① 单体是带有不饱和键的化合物 。
② 反应过程中没有低分子化合物析出, 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 。
③ 是通过一连串单体分子间的相互加成反应来完成的 。
2,加聚反应的历程：
④ 一般是放热的链锁反应 。
⑤ 属于不可逆的链锁反应 。
① 游离基历程
§ 19-3 高分子的合成
M
单 体 或 辐 射
引 发 剂 或 光 或 热
M 1M 1 或
单 游 离 基
双 游 离 基
活 性 中 心
H 2 C C H
X
M 1 + C H 2 C H
X
C
H
C H 2
X
+M 1 M 1
链引发
R M 1 R M 3 R M n
单 体
M+ R M 2 M M M
游 离 基
二 聚 体 三 聚 体 n 聚 体
游 离 基 游 离 基 游 离 基
链增长
C
H 2
H C
X
H 2 C C H
X
+ H 2 C C H
X
C
H 2
H
C
X
链终止
§ 19-3 高分子的合成
② 离子历程
A + H 2 C C H
R
δδ - +
+ CH 2 C H
R
A 活 性 中 心 是 正 离 子+
活 性 中 心 是 负 离 子B - H 2 C C H
X
δ -δ ++ C
H 2
C H
X
B -
正离子聚合反应
负离子聚合反应
③ 配位聚合 是烯类单体在金属有机络合
物催化下引起的聚合反应 。
全同构型,所有的取代基都有规则的排在同一边的叫 ~
间同构型,取代基交替排列在上下方, 叫 ~。
无规构型,取代基排列没有规则, 叫 ~。
特点：
反应产物是没有支链的线型结构的高分子 。
能控制分子结构的空间构型, 得到分子结构规
整的聚合物 。
§ 19-3 高分子的合成
二、缩聚反应
1,缩聚反应的特点
① 所用单体至少有两个相互作用的官能团 。
② 缩聚反应是通过一连串的缩合反应来完成的 。
③ 反应过程中有小分子析出, 高聚物的化学组成与
单体不同 。
④ 缩聚一般是不可逆的 。
⑤ 缩聚物的分子量不是很大 （ 与加聚物比较 ） 。
⑥ 反应不是瞬间完成的, 高聚物的分子量随时间的
增长而增加, 链增长过程是逐步完成的 。
§ 19-3 高分子的合成
由一种或两种以上的单体，通过缩合形成高分子化
合物，同时脱去水、卤化氢或醇等小分子的反应叫 ~。
§ 19-3 高分子的合成
通 式 n a A a n b B b a [ - A B - ] n ( 2 n - 1 ) a b
a A a, b B b 表 示 单 体 ； a, b 表 示 官 能 团 ； - A B - 表 示 链 节 。
+ +
2,缩聚反应的历程
① 链的开始
② 链的增长
a A a + b B b a ba A B b +
a A B b +
a A B A a a ( A B )
2
b
a ( A B )
n
b
a ( A B )
n
A a
a ( A B )
n + 1
a ( A B )
m
b
a ( A B )
n
b
a ( A B )
n + m
+ a ba A B A a
+ b B b + a b
+ a A a + a b
a ( A B )
n
A a + b B b
+ a b
+ + a b
a A a
③ 链终止
物理方面的原因
a,随着缩聚反应的进行，单体浓度越来越小，官能团发生
反应的机会减少。
b,缩聚物的粘度增加，整个分子链移动困难，碰撞机会减少。
C,粘度大，生成的低分子排不出去，发生可逆反应。
化学方面的原因 (主要原因 )
a,官能团的分解，使增长的分子链失去活性。
b,单体组分的非当量比,使分子链未端带的是相同的官能
团,发生“链封闭”作用,而使增长着的分子链失去活性。
c,原料中混有单官能团杂质也会发生“链端封闭”作用。
d,分子链内部发生环化反应或分子间发生环化反应
等都会发生链端封闭作用而使反应终止。
§ 19-3 高分子的合成
§ 19-3 高分子的合成
3,体型缩聚：具有合成体型结构的缩聚物的反应 。
① 所用单体起码要有一个组分是含有两个官
能团以上的物质, 链增长时才有可能向两个
以上的方向增长, 生成体型结构的缩聚物 。
② 在反应过程中有一个粘度骤然变得很大,
出现具有弹性的凝胶的现象 —— 凝胶化现象 。
一、色层分离
§ 19-4 高分子的应用
1．离子交换树脂
① 离子交换树脂的结构
组 成 一 部 分 是 具 有 交 联 结 构 的 高 分 子 骨 架 。另 一 部 分 是 具 有 进 行 离 子 交 换 能 力 的 活 性 基 团
离子交换树脂是一类具有离子交换作用的高聚物 。
H
2
C C H H 2 C C H
H
2
C C H
S O
3
H
+
N a
+
C l
-
强 酸 （ 固 相 ）
液 相
交 换
再 生
+
H
2
C C H H 2 C C H
H
2
C C H
S O
3
-
N a
+
固 相
+
H
+
C l
-
液 相
阳离子交换
§ 19-4 高分子的应用
H
2
C C H H 2 C C H
H
2
C C H
C H
2
N
+
( C H
3
)
3
O H
-
N a
+
C l
-
强 碱 （ 固 相 ）
液 相
交 换
再 生
+
固 相
液 相
H
2
C C H H 2 C C H
H
2
C C H
C H
2
N
+
( C H
3
)
3
C l
-
+ N a
+
O H
-
阴离子交换
§ 19-4 高分子的应用
§ 19-4 高分子的应用
③ 特点
u 可逆平衡反应 。 （ 是一动态平衡 ）
u 是非均相反应 。
u可连续或串连操作 。
u 分离速度快, 产品纯度高 。 设备简单, 操作
方便, 成本低 。
④ 用途
u 分离混合物 。
u 纯化水 。
u 可作酸碱催化剂 。
2,螯合树脂
3,亲和层析
二, 高分子载体的反应
§ 19-4 高分子的应用
1,高分子作为反应物载体
2,高分子试剂的反应
3,高分子催化剂
一、定义、分类和组成
2,分类
3,组成
据 应 用 可 分 为
通 用 塑 料
工 程 塑 料
据 受 热 可 分 为
热 塑 性 塑 料
热 固 性 塑 料
塑 料 通 常 由
树 脂 （ 主 要 成 份 ）
添 加 剂, 填 料, 增 塑 剂, 稳 定 剂, 润 滑 剂, 色 料 等
1,定义：是指具有可塑性能的高分子材料 。
§ 19-5 塑料
§ 19-5 塑料
树 脂, 指尚未与各种添加剂混合的高聚物。
填 料,（又称添加剂）提高制品的强度和耐热
性并可降低成本。 20~50%）。
增塑剂,（又称软化剂）使制品具有韧性。增强
可塑性，降低脆性和刚性。
稳定剂,防止塑料老化，延长使用寿命。
润滑剂,防止塑料在成型过程中粘附压模，造成
脱落困难。
固化剂,加速高聚物分子间发生交联、硬化。
色 料,使制品美观。
二、几种常见的塑料
1,聚氯乙烯 (PVC) 是线型结构热塑性高分子化合物
n H 2 C C H C l
H 2
C C H
C l
n
引 发 剂
3 3 ~ 3 8 ℃
优点,机械强度好，耐腐蚀性，电绝缘性
优良，易加工成型，成本低。
缺点,软化点较低（ 65~80℃ ），不耐寒，
冬天硬脆易断裂，耐热耐光差。
外观,白色、无臭，无味的无定形物。
应用,轻工、化工、电器等方面。
§ 19-5 塑料
§ 19-5 塑料
2,酚醛塑料（俗称电木）
是酚醛树脂添加其他配料制成的产品 。
制备,苯酚与甲醛在酸催化下进行缩聚反应
结构：
O H H
2
C
O H H
2
C
O H
n
特点,加热不会熔化, 不溶于水及有机溶剂
。 电绝缘性优良, 耐许多化学药剂腐蚀 。 有
良好物理机械性能, 很坚硬 。
应用,电气工业绝缘材料 （ 开关, 灯头 ） ；
化学工业防腐材料等 。
纤 维
天 然 纤 维
化 学 纤 维
植 物 纤 维, 如 棉 花, 麻 等 。
动 物 纤 维, 丝, 毛 等 。
人 造 纤 维, 如 粘 胶 纤 维, 硝 化 纤 维 等
合 成 纤 维, 如 尼 龙, 涤 纶, 丙 纶 等 。
§ 19-6 合成纤维
一、成纤的基本条件
1,具有线型分子结构, 分子链排列规整 。
2,分子量大小要适当, 才有利于拉丝和保证足够的
强度 。 (104)。
3,分子链间要有较强的吸引力
4,能溶解或溶融 。
二、几种重要的合成纤维
1,聚酰胺纤维
① 各链节以 — CONH— 相连结
② 商品名称：锦纶 （ 又称尼龙 ）, 耐纶等
③ 优点,具有高强度, 有一定的弹性, 耐磨, 耐油, 耐腐蚀, 耐细菌 。
④ 缺点,耐光较差, 长期光照下强度下降 。
⑤ 例：
O H
3 H 2
N i
N H 2 O H
H 2 S O 4 N H 4 O H
发 烟 H 2 S O 4
已 内 酰 胺
锦 纶 - 6
+
O H O
1 3 0 ~ 1 8 0 ℃ 3 8 0 ~ 4 5 0 ℃
锌, 铁
N O H
B e c k m a n n 重 排
N H
O
2 5 0 ~ 3 0 0 ℃
1, 5 ~ 2 a t m
[ N H ( C H 2 ) 5 C O ] nH O H
§ 19-6 合成纤维
C O O C H 3H 3 C O O C 2 H O C H 2 C H 2 O H C O O C H
2 C H 2 O HH O H 2 C H 2 C O O C
C O OO H 2 C H 2 C O O C O C H 2 C H 2 O
H
H 抽 丝 便 得 的 确 良 纤 维
酯 交 换+
缩 聚
n
2,聚酯纤维
① 各链节以 — COO— 相连结
② 商品名称,涤纶, 的确良等
③ 优点,强度大, 耐磨 （ 仅次于聚胺纤维 ）, 富有弹性,
易皱, 吸水性小, 耐光, 耐腐蚀, 耐漂白剂, 耐氧化剂, 耐有
机试剂及无机酸, 绝缘性好 。
④ 缺点,耐碱性稍差 。
⑤ 例,的确良 —— 聚对苯二甲酸乙二酯纤维
§ 19-6 合成纤维
§ 19-6 合成纤维
3,聚丙烯腈纤维
① 单体,是丙烯腈
② 商品名称,腈纶 （ 又称合成羊毛 ）
③ 优点,柔软蓬松, 强度, 保暧性及弹性比
羊毛好, 是优良的天然代用品 。
④ 缺点,耐磨性能不及羊毛好 。
⑤ 合成：
H 2 C C H C H 3 N H 3 O 2 H 2 C C H - C N+ +
4 2 5 ~ 5 1 0 ℃
磷 钼 酸 铋 引 发 剂 H 2 C C H
C N n
4,聚乙烯醇缩甲醛纤维
② 商品名称,维纶
③ 特点,外观, 手感, 吸湿性均极似棉花, 有
,合成棉花, 之称 。 其耐磨性, 强度都比棉花好 。
H 2 C C H 2 C H 2
O
C H
OC H 2
§ 19-6 合成纤维
① 单体：
一、天然橡胶
H 2
C
C
H 2
C
C
H 2
C
C
H 2
C
C
H 2
C
C
H 2
C
C
C H 2
H 3 C
H
C H 3
H H
H 3 C
C H 2
1,来源：
① 填料,是为了减少生胶的用量, 并提高
制品的机械强度和耐磨性能 。
② 硫化,使橡胶分子链间发生交联, 从而
改善生胶易发生形变的缺点 。
③ 防老剂,提高橡胶的抗老的性能,
延长橡胶制品的使用寿命 。
2,化学组成：聚异戊二烯, 线型高分子, 分子量 20-50万 。
3．顺式结构：有良好的高弹性，但耐磨性和机械强度差。
H 2
C
C
H 2
C C
C
H 2
H 2
C
C C
H 2
C
C
H 2
C C
C H 2
H 3 C H
H 3 C H
HH 3 C
C H 2
4．反式结构,分子间引力大，结晶区较多，弹性很差，是硬质橡胶。
5,填料和防老剂
§ 19-7 橡胶
二、合成橡胶
H
C C
C H 2
H
H 2 C
n C H 2 = C H - C H = C H 2
C O O
2
N i,A l ( C 2 H 5 ) 3
n
B F 3 · ( C 2 H 5 ) 2 O
顺 丁 橡 胶
1.顺丁橡胶
合成：
优点,弹性好, 耐磨性能, 耐低温性能
也较好 。 具有良好的物理机械性能 。
缺点,抗斯裂强度, 加工性能较差 。
用途,一般制造三角皮带, 耐热胶管,
电绝缘制品等 。
§ 19-7 橡胶
§ 19-7 橡胶
2,丁苯橡胶
合成：
n C H 2 = C H - C H = C H 2 + n H 2 C = H C H 2 C - H C = H C - H 2 C - H 2 C - H C n
丁 苯 橡 胶
优点,耐磨, 耐自然老化, 耐臭氧, 与天然橡
胶相似 。
缺点,弹性和机械强度较差粘合性也不好 。
用途,目前产量最高, 用途最广的合成橡胶 。
制造轮胎, 电缆等 。
优点,由于氯原子的存在, 赋予氯丁橡胶良好
的耐油性和其他物理机械性能 。 耐老化特别好 。
耐热性, 耐磨性, 耐燃性, 耐化学试剂, 气密性
,耐臭氧性均比天然橡胶优良 。
缺点,弹性和耐寒性比天然橡胶差 。
用途,广泛用作海底电线绝缘材料, 化工防腐
材料, 耐油制品等 。
3,氯丁橡胶
合成：
n C H 2 = C H - C H = C H 2
C l 4 0 ℃
K 2 S 2 O 8 引 发 剂 C H
2 - C H = C H C H 2
C l n
§ 19-7 橡胶
H 2 C C Hn C H 2 = C H - C H = C H 2 +
3 5 ℃
引 发 剂
C N
n H 2 C - H C = H C - H 2 C - H 2 C - H C n
C N丁 腈 橡 胶
4,丁腈橡胶
合成：
优点,特别耐油, 耐磨, 耐热, 耐老化性都比
天然橡胶和氯丁橡胶好 。
缺点,弹性, 耐臭氧能力及多次挠屈性能较差
,耐寒性差 。
用途,用于耐油制品 。
§ 19-7 橡胶
§ 19-7 橡胶
O S i
R
R
O S i
R
R n
5,硅橡胶
结构：
优点,既耐低温, 又耐高温 。 在 -65 ~ 250℃ 保持
弹性 。 耐油防水, 不易老化, 绝缘性能也很好 。
缺点,机械性能较差, 耐酸碱不及其它橡胶 。
用途,可作高温高压设备的衬垫, 油管衬里, 火
箭, 导弹, 飞机的零件和绝缘材料 。
[目的要求 ]：
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 。
沈玲
制作
第六节 合成纤维
教学内容：
第一节 基本概念
第二节 高分子的结构和性能的关系
第三节 高分子的合成
第四节 高分子的应用
第五节 塑料
第七节 橡胶
§ 19-1 基本概念
一, 高分子化合物的涵义
1,分子量在 5,000以上的大分子。
2,高分子化合物有较好的强度和弹性
二、高分子化合物的组成
高分子化合物的化学组成一般都比较简单
高分子的分子量 = 聚合度 *链节数
1,从分子量和组成看, 高分子的分子量很大, 具有, 多散性, 。
2,从分子结构看有
线型结构：分子中的原子由共价键相互结合成一条很长的蜷曲状态, 链, 。
体型结构：分子链与分子链之间有许多化学链交联起来，形成网格一样的结
构。
3,从性能上看, 通常处于固体状态, 有较好的机械强
度, 绝缘性能, 耐腐蚀性能, 可塑性, 高弹性 。
4.从用途上看, 一般可作为结构材料, 供各方面使用 。
三,高分子化合物的特点
§ 19-1 基本概念
四,高分子化合物的分类
1,按来源分类：天然高分子 （ 天然橡胶, 纤维素, 淀粉 ）
合成高分子 （ 合成橡胶, 合成纤维, 塑料 ）
2,按工艺性质和应用分类：塑料, 橡胶, 纤维
3.按高分子主链结构分类,碳链高分子化合物,
杂链高分子化合物等 。
4,按合成高分子化合物的反应类型分类：加聚物, 缩聚物
5,按应用功能分类：
特殊高分子, 功能高分子, 仿生高分子, 生物高分子
,医药高分子, 高分子试剂, 高分子催化剂 。
§ 19-1 基本概念
通用高分子 —— 用量最大, 面也广 。
四烯,聚乙烯, 聚氯乙烯, 聚丙烯, 聚苯乙烯
四纶,涤纶, 锦纶, 腈纶, 维纶
四胶,丁苯橡胶, 顺丁橡胶, 异戊橡胶, 乙丙橡胶
1,高分子命名一般习惯上用俗名。纤维、淀粉
2,在单体前加个“聚”字。 聚氯乙烯
3,缩聚反应制得的高聚物，在原料后加“树脂”二
字。酚醛树脂、环氧树脂
4,商品名称：腈纶、的确良（聚对苯二甲酸乙二酯
纤维）、电木（酚醛树脂）
六, 重要性
§ 19-1 基本概念
五,高分子化合物的命名
§ 19-2 高分子的结构和性能的关系
一、高聚物的特性
1,不挥发性 。
2,高分子链的柔顺性与良好的机械强度 。
3,良好的绝缘性能 。
4,结晶性 。
5,溶解性和熔融性 。
6,耐化学腐蚀 。
二、高分子化合物的基本结构
1,线型结构 又称链状高聚物, 是由许多链节
相互联成一条长链的高聚物 。
2,体型结构
一般是由多官能团单体相互作用, 使主链与主
链之间以共价键相连接, 形成三维空间的立体结构 。
§ 19-2 高分子的结构和性能的关系
特点, 具有高弹性, 可塑性, 在溶剂中能溶解, 加热
能熔融, 硬度和脆度较小 。 有独立存在的分子 。
特点,没有弹性和可塑性；不能溶解和熔
融；只能溶胀, 硬度和脆度较大 。 不能反
复熔化, 只能一次加工成型 。
三、高分子化合物的物理状态
玻 璃 态 高 弹 态 粘 流 态
t g t
f
塑 料 所
处 状 态
橡 胶 所
处 状 态
液 态 树 脂
所 处 状 态
温 度 升 高
温 度 降 低
? 玻璃态,形变困难, 硬度大 。
? 高弹态,形变很容易, 具有高弹性 。
? 粘流态,形变能任意发生, 具有流动性 。
§ 19-2 高分子的结构和性能的关系
1,晶相高聚物和非晶相高聚物
2,线型非晶相高聚物的聚集状态
§ 19-3 高分子的合成
一、加聚反应
由许多相同或不同单体在一定条件下，通过互
相加成形成的高 分子化合物的反应 叫加聚反应 。
? 由一种单体发生的加聚反应称为均聚反应 。
? 由两种以上的单体共同聚合称为共聚反应 。
1,加聚反应的特点
① 单体是带有不饱和键的化合物 。
② 反应过程中没有低分子化合物析出, 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 。
③ 是通过一连串单体分子间的相互加成反应来完成的 。
2,加聚反应的历程：
④ 一般是放热的链锁反应 。
⑤ 属于不可逆的链锁反应 。
① 游离基历程
§ 19-3 高分子的合成
M
单 体 或 辐 射
引 发 剂 或 光 或 热
M 1M 1 或
单 游 离 基
双 游 离 基
活 性 中 心
H 2 C C H
X
M 1 + C H 2 C H
X
C
H
C H 2
X
+M 1 M 1
链引发
R M 1 R M 3 R M n
单 体
M+ R M 2 M M M
游 离 基
二 聚 体 三 聚 体 n 聚 体
游 离 基 游 离 基 游 离 基
链增长
C
H 2
H C
X
H 2 C C H
X
+ H 2 C C H
X
C
H 2
H
C
X
链终止
§ 19-3 高分子的合成
② 离子历程
A + H 2 C C H
R
δδ - +
+ CH 2 C H
R
A 活 性 中 心 是 正 离 子+
活 性 中 心 是 负 离 子B - H 2 C C H
X
δ -δ ++ C
H 2
C H
X
B -
正离子聚合反应
负离子聚合反应
③ 配位聚合 是烯类单体在金属有机络合
物催化下引起的聚合反应 。
全同构型,所有的取代基都有规则的排在同一边的叫 ~
间同构型,取代基交替排列在上下方, 叫 ~。
无规构型,取代基排列没有规则, 叫 ~。
特点：
反应产物是没有支链的线型结构的高分子 。
能控制分子结构的空间构型, 得到分子结构规
整的聚合物 。
§ 19-3 高分子的合成
二、缩聚反应
1,缩聚反应的特点
① 所用单体至少有两个相互作用的官能团 。
② 缩聚反应是通过一连串的缩合反应来完成的 。
③ 反应过程中有小分子析出, 高聚物的化学组成与
单体不同 。
④ 缩聚一般是不可逆的 。
⑤ 缩聚物的分子量不是很大 （ 与加聚物比较 ） 。
⑥ 反应不是瞬间完成的, 高聚物的分子量随时间的
增长而增加, 链增长过程是逐步完成的 。
§ 19-3 高分子的合成
由一种或两种以上的单体，通过缩合形成高分子化
合物，同时脱去水、卤化氢或醇等小分子的反应叫 ~。
§ 19-3 高分子的合成
通 式 n a A a n b B b a [ - A B - ] n ( 2 n - 1 ) a b
a A a, b B b 表 示 单 体 ； a, b 表 示 官 能 团 ； - A B - 表 示 链 节 。
+ +
2,缩聚反应的历程
① 链的开始
② 链的增长
a A a + b B b a ba A B b +
a A B b +
a A B A a a ( A B )
2
b
a ( A B )
n
b
a ( A B )
n
A a
a ( A B )
n + 1
a ( A B )
m
b
a ( A B )
n
b
a ( A B )
n + m
+ a ba A B A a
+ b B b + a b
+ a A a + a b
a ( A B )
n
A a + b B b
+ a b
+ + a b
a A a
③ 链终止
物理方面的原因
a,随着缩聚反应的进行，单体浓度越来越小，官能团发生
反应的机会减少。
b,缩聚物的粘度增加，整个分子链移动困难，碰撞机会减少。
C,粘度大，生成的低分子排不出去，发生可逆反应。
化学方面的原因 (主要原因 )
a,官能团的分解，使增长的分子链失去活性。
b,单体组分的非当量比,使分子链未端带的是相同的官能
团,发生“链封闭”作用,而使增长着的分子链失去活性。
c,原料中混有单官能团杂质也会发生“链端封闭”作用。
d,分子链内部发生环化反应或分子间发生环化反应
等都会发生链端封闭作用而使反应终止。
§ 19-3 高分子的合成
§ 19-3 高分子的合成
3,体型缩聚：具有合成体型结构的缩聚物的反应 。
① 所用单体起码要有一个组分是含有两个官
能团以上的物质, 链增长时才有可能向两个
以上的方向增长, 生成体型结构的缩聚物 。
② 在反应过程中有一个粘度骤然变得很大,
出现具有弹性的凝胶的现象 —— 凝胶化现象 。
一、色层分离
§ 19-4 高分子的应用
1．离子交换树脂
① 离子交换树脂的结构
组 成 一 部 分 是 具 有 交 联 结 构 的 高 分 子 骨 架 。另 一 部 分 是 具 有 进 行 离 子 交 换 能 力 的 活 性 基 团
离子交换树脂是一类具有离子交换作用的高聚物 。
H
2
C C H H 2 C C H
H
2
C C H
S O
3
H
+
N a
+
C l
-
强 酸 （ 固 相 ）
液 相
交 换
再 生
+
H
2
C C H H 2 C C H
H
2
C C H
S O
3
-
N a
+
固 相
+
H
+
C l
-
液 相
阳离子交换
§ 19-4 高分子的应用
H
2
C C H H 2 C C H
H
2
C C H
C H
2
N
+
( C H
3
)
3
O H
-
N a
+
C l
-
强 碱 （ 固 相 ）
液 相
交 换
再 生
+
固 相
液 相
H
2
C C H H 2 C C H
H
2
C C H
C H
2
N
+
( C H
3
)
3
C l
-
+ N a
+
O H
-
阴离子交换
§ 19-4 高分子的应用
§ 19-4 高分子的应用
③ 特点
u 可逆平衡反应 。 （ 是一动态平衡 ）
u 是非均相反应 。
u可连续或串连操作 。
u 分离速度快, 产品纯度高 。 设备简单, 操作
方便, 成本低 。
④ 用途
u 分离混合物 。
u 纯化水 。
u 可作酸碱催化剂 。
2,螯合树脂
3,亲和层析
二, 高分子载体的反应
§ 19-4 高分子的应用
1,高分子作为反应物载体
2,高分子试剂的反应
3,高分子催化剂
一、定义、分类和组成
2,分类
3,组成
据 应 用 可 分 为
通 用 塑 料
工 程 塑 料
据 受 热 可 分 为
热 塑 性 塑 料
热 固 性 塑 料
塑 料 通 常 由
树 脂 （ 主 要 成 份 ）
添 加 剂, 填 料, 增 塑 剂, 稳 定 剂, 润 滑 剂, 色 料 等
1,定义：是指具有可塑性能的高分子材料 。
§ 19-5 塑料
§ 19-5 塑料
树 脂, 指尚未与各种添加剂混合的高聚物。
填 料,（又称添加剂）提高制品的强度和耐热
性并可降低成本。 20~50%）。
增塑剂,（又称软化剂）使制品具有韧性。增强
可塑性，降低脆性和刚性。
稳定剂,防止塑料老化，延长使用寿命。
润滑剂,防止塑料在成型过程中粘附压模，造成
脱落困难。
固化剂,加速高聚物分子间发生交联、硬化。
色 料,使制品美观。
二、几种常见的塑料
1,聚氯乙烯 (PVC) 是线型结构热塑性高分子化合物
n H 2 C C H C l
H 2
C C H
C l
n
引 发 剂
3 3 ~ 3 8 ℃
优点,机械强度好，耐腐蚀性，电绝缘性
优良，易加工成型，成本低。
缺点,软化点较低（ 65~80℃ ），不耐寒，
冬天硬脆易断裂，耐热耐光差。
外观,白色、无臭，无味的无定形物。
应用,轻工、化工、电器等方面。
§ 19-5 塑料
§ 19-5 塑料
2,酚醛塑料（俗称电木）
是酚醛树脂添加其他配料制成的产品 。
制备,苯酚与甲醛在酸催化下进行缩聚反应
结构：
O H H
2
C
O H H
2
C
O H
n
特点,加热不会熔化, 不溶于水及有机溶剂
。 电绝缘性优良, 耐许多化学药剂腐蚀 。 有
良好物理机械性能, 很坚硬 。
应用,电气工业绝缘材料 （ 开关, 灯头 ） ；
化学工业防腐材料等 。
纤 维
天 然 纤 维
化 学 纤 维
植 物 纤 维, 如 棉 花, 麻 等 。
动 物 纤 维, 丝, 毛 等 。
人 造 纤 维, 如 粘 胶 纤 维, 硝 化 纤 维 等
合 成 纤 维, 如 尼 龙, 涤 纶, 丙 纶 等 。
§ 19-6 合成纤维
一、成纤的基本条件
1,具有线型分子结构, 分子链排列规整 。
2,分子量大小要适当, 才有利于拉丝和保证足够的
强度 。 (104)。
3,分子链间要有较强的吸引力
4,能溶解或溶融 。
二、几种重要的合成纤维
1,聚酰胺纤维
① 各链节以 — CONH— 相连结
② 商品名称：锦纶 （ 又称尼龙 ）, 耐纶等
③ 优点,具有高强度, 有一定的弹性, 耐磨, 耐油, 耐腐蚀, 耐细菌 。
④ 缺点,耐光较差, 长期光照下强度下降 。
⑤ 例：
O H
3 H 2
N i
N H 2 O H
H 2 S O 4 N H 4 O H
发 烟 H 2 S O 4
已 内 酰 胺
锦 纶 - 6
+
O H O
1 3 0 ~ 1 8 0 ℃ 3 8 0 ~ 4 5 0 ℃
锌, 铁
N O H
B e c k m a n n 重 排
N H
O
2 5 0 ~ 3 0 0 ℃
1, 5 ~ 2 a t m
[ N H ( C H 2 ) 5 C O ] nH O H
§ 19-6 合成纤维
C O O C H 3H 3 C O O C 2 H O C H 2 C H 2 O H C O O C H
2 C H 2 O HH O H 2 C H 2 C O O C
C O OO H 2 C H 2 C O O C O C H 2 C H 2 O
H
H 抽 丝 便 得 的 确 良 纤 维
酯 交 换+
缩 聚
n
2,聚酯纤维
① 各链节以 — COO— 相连结
② 商品名称,涤纶, 的确良等
③ 优点,强度大, 耐磨 （ 仅次于聚胺纤维 ）, 富有弹性,
易皱, 吸水性小, 耐光, 耐腐蚀, 耐漂白剂, 耐氧化剂, 耐有
机试剂及无机酸, 绝缘性好 。
④ 缺点,耐碱性稍差 。
⑤ 例,的确良 —— 聚对苯二甲酸乙二酯纤维
§ 19-6 合成纤维
§ 19-6 合成纤维
3,聚丙烯腈纤维
① 单体,是丙烯腈
② 商品名称,腈纶 （ 又称合成羊毛 ）
③ 优点,柔软蓬松, 强度, 保暧性及弹性比
羊毛好, 是优良的天然代用品 。
④ 缺点,耐磨性能不及羊毛好 。
⑤ 合成：
H 2 C C H C H 3 N H 3 O 2 H 2 C C H - C N+ +
4 2 5 ~ 5 1 0 ℃
磷 钼 酸 铋 引 发 剂 H 2 C C H
C N n
4,聚乙烯醇缩甲醛纤维
② 商品名称,维纶
③ 特点,外观, 手感, 吸湿性均极似棉花, 有
,合成棉花, 之称 。 其耐磨性, 强度都比棉花好 。
H 2 C C H 2 C H 2
O
C H
OC H 2
§ 19-6 合成纤维
① 单体：
一、天然橡胶
H 2
C
C
H 2
C
C
H 2
C
C
H 2
C
C
H 2
C
C
H 2
C
C
C H 2
H 3 C
H
C H 3
H H
H 3 C
C H 2
1,来源：
① 填料,是为了减少生胶的用量, 并提高
制品的机械强度和耐磨性能 。
② 硫化,使橡胶分子链间发生交联, 从而
改善生胶易发生形变的缺点 。
③ 防老剂,提高橡胶的抗老的性能,
延长橡胶制品的使用寿命 。
2,化学组成：聚异戊二烯, 线型高分子, 分子量 20-50万 。
3．顺式结构：有良好的高弹性，但耐磨性和机械强度差。
H 2
C
C
H 2
C C
C
H 2
H 2
C
C C
H 2
C
C
H 2
C C
C H 2
H 3 C H
H 3 C H
HH 3 C
C H 2
4．反式结构,分子间引力大，结晶区较多，弹性很差，是硬质橡胶。
5,填料和防老剂
§ 19-7 橡胶
二、合成橡胶
H
C C
C H 2
H
H 2 C
n C H 2 = C H - C H = C H 2
C O O
2
N i,A l ( C 2 H 5 ) 3
n
B F 3 · ( C 2 H 5 ) 2 O
顺 丁 橡 胶
1.顺丁橡胶
合成：
优点,弹性好, 耐磨性能, 耐低温性能
也较好 。 具有良好的物理机械性能 。
缺点,抗斯裂强度, 加工性能较差 。
用途,一般制造三角皮带, 耐热胶管,
电绝缘制品等 。
§ 19-7 橡胶
§ 19-7 橡胶
2,丁苯橡胶
合成：
n C H 2 = C H - C H = C H 2 + n H 2 C = H C H 2 C - H C = H C - H 2 C - H 2 C - H C n
丁 苯 橡 胶
优点,耐磨, 耐自然老化, 耐臭氧, 与天然橡
胶相似 。
缺点,弹性和机械强度较差粘合性也不好 。
用途,目前产量最高, 用途最广的合成橡胶 。
制造轮胎, 电缆等 。
优点,由于氯原子的存在, 赋予氯丁橡胶良好
的耐油性和其他物理机械性能 。 耐老化特别好 。
耐热性, 耐磨性, 耐燃性, 耐化学试剂, 气密性
,耐臭氧性均比天然橡胶优良 。
缺点,弹性和耐寒性比天然橡胶差 。
用途,广泛用作海底电线绝缘材料, 化工防腐
材料, 耐油制品等 。
3,氯丁橡胶
合成：
n C H 2 = C H - C H = C H 2
C l 4 0 ℃
K 2 S 2 O 8 引 发 剂 C H
2 - C H = C H C H 2
C l n
§ 19-7 橡胶
H 2 C C Hn C H 2 = C H - C H = C H 2 +
3 5 ℃
引 发 剂
C N
n H 2 C - H C = H C - H 2 C - H 2 C - H C n
C N丁 腈 橡 胶
4,丁腈橡胶
合成：
优点,特别耐油, 耐磨, 耐热, 耐老化性都比
天然橡胶和氯丁橡胶好 。
缺点,弹性, 耐臭氧能力及多次挠屈性能较差
,耐寒性差 。
用途,用于耐油制品 。
§ 19-7 橡胶
§ 19-7 橡胶
O S i
R
R
O S i
R
R n
5,硅橡胶
结构：
优点,既耐低温, 又耐高温 。 在 -65 ~ 250℃ 保持
弹性 。 耐油防水, 不易老化, 绝缘性能也很好 。
缺点,机械性能较差, 耐酸碱不及其它橡胶 。
用途,可作高温高压设备的衬垫, 油管衬里, 火
箭, 导弹, 飞机的零件和绝缘材料 。
