高分子化合物的化学反应引入——高分子的化学反
合成高分子的基本方法(加聚反应)-高二化学同步课件(人教版2019选择性必修3)
新人教版（2019）高中化学选择性必修三
三大合成材料：塑料，合成橡胶，合成纤维
聚氯乙烯塑料
聚乙烯塑料
聚丙烯塑料
聚苯乙烯塑料
天然橡胶
合成橡胶
合成纤维
聚酰胺纤维
3.有机高分子与低分子化合物有什么不同？
A.③⑥
B.②③
C.①③
③CH2==CH—CN ⑥CH3—CH==CH—CH3
D.④⑤
课堂检测
4.用丙醛 CH3CH2CHO 制取聚丙烯[ CH-CH2 ]n过程中发生的反应类型有
CH3
D
①取代反应 ②消去反应 ③加聚反应 ④氧化反应 ⑤还原反应
A．①②③
B．④②③
C．⑤②④ D．⑤②③
解析: 1.丙醛与氢气发生加成反应(还原反应)生成丙醇； 2.丙醇发生消去反应，生成丙烯； 3.丙烯发生加聚反应得到聚丙烯
①聚合反应：由相对分子质量小的化合物互相结合成分子量大的高分子的反应。
②分类： ①加聚反应 (含有双键、三键类的单体发生的聚合反应)。
②缩聚反应 (含有两个或两个以上官能团的单体之间发生的聚合反应)。
4. 合成高分子的基本方法： 聚合反应 一、加成聚合反应 (简称加聚反应)
➢ 小分子间通过加成反应的形式形成高分子化合物的反应
你知道下面两个聚合物是由何种单体聚合而成的 吗？
CH2-CH n Cl
CH2=CHCl
[ CH2— CH ]n
CH2＝CH—
一、加成聚合反应 (简称加聚反应)
➢加聚物推单体
①无双键
单烯烃加聚 单烯烃共聚
将链节的两个半键闭合即为单体。
高分子化学知识点总结
第一章绪论高分子的基本概念高分子化学：研究高分子化合物合成与化学反应的一门科学。
单体：能通过相互反应生成高分子的化合物。
高分子或聚合物(聚合物、大分子)：由许多结构和组成相同的单元相互键连而成的相对分子质量在10000以上的化合物。
相对分子质量低于1000的称为低分子。
相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。
相对分子质量大于1 000 000的称为超高相对分子质量聚合物。
主链：构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合。
侧链或侧基：连接在主链原子上的原子或原子集合，又称支链。
支链可以较小，称为侧基；也可以较大，称为侧链。
端基：连接在主链末端原子上的原子或原子集合。
重复单元：大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元，可简称重复单元，又可称链节。
结构单元：单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。
（构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位称为~）。
单体单元：聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元称为~。
聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应。
连锁聚合：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中心，根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
逐步聚合：无活性中心，单体官能团之间相互反应而逐步增长。
绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应：即加成聚合反应，烯类单体经加成而聚合起来的反应。
加聚反应无副产物。
缩聚反应：缩合聚合反应，单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。
该反应常伴随着小分子的生成。
高分子化合物的分类1) 按高分子主链结构分类：可分为：①碳链聚合物：大分子主链完全由碳原子组成的聚合物。
②杂链聚合物：聚合物的大分子主链中除了碳原子外，还有氧、氮，硫等杂原子。
③元素有机聚合物：聚合物的大分子主链中没有碳原子孙，主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。
④无机高分子：主链与侧链均无碳原子的高分子。
高分子的化学反应—聚合度变小的化学转变
6.5 聚合度变小的化学转变－聚合物的降解
聚合物的降解反应是指聚合物分子链在机械力、热、 高能辐射、超声波或化学反应等的作用下，分裂成较小聚 合度产物的反应过程。
聚合物的降解可分为三种基本形式：（1）热降解； （2）化学降解和（3）光降解。
第六章 聚合物的化学反应
（1）热降解
第六章 聚合物的化学反应
链引发
CH2 CH X
O2 或R
链增长
CH2 C X
+ O2
CH2 C X
+ OOH （或RH）
OO CH2 C
X
OO CH2 C +
X
CH2 CH X
OOH CH2 C +
X
CH2 C X
第六章 聚合物的化学反应
链终止：各种自由基发生偶合或歧化反应。
在高温条件或光照条件下，还将发生过氧化氢的分解、主
但在聚合物的使用过程中，一般希望其性能稳定，必须防 止或延缓聚合物的光降解，为此可在聚合物中加入光稳定剂。
第六章 聚合物的化学反应
光稳定剂对应聚合物的光降解反应的三个要素可分三类： （i）光屏蔽剂
又分两类，一类是防止光照透入聚合物内，如聚合物外 表面的铝粉涂层；另一类是能降低光能的吸收的紫外线吸收 剂，如炭黑和一些有机紫外线吸收剂：如邻羟基二苯甲酮等。 （ii）猝灭剂
（iv）取代基、交联都会改变聚合物的耐氧化性能。
第六章 聚合物的化学反应
化学降解的根本原因是氧化反应产生的过氧自由基，因此 可在聚合物中加入能与过氧自由基迅速反应形成不活泼自由 基的化合物，以防止聚合物的化学降解，这类化合物常称抗 氧剂。常用的抗氧剂是一些酚类和胺类化合物。
（3）光降解：聚合物受光照，当吸收的光能大于键能时，便 会发生断键反应使聚合物降解。
《主题六 第三节 合成高分子化合物》教学设计教学反思
《合成高分子化合物》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识目标：学生能够理解高分子化合物的定义，掌握合成高分子化合物的基本原理和方法。
2. 能力目标：学生能够通过实验操作，掌握合成高分子化合物的基本技能，并能够分析实验中出现的问题。
3. 情感目标：培养学生的科学态度和团队合作精神，激发学生对化学科学的兴趣和热爱。
二、教学重难点1. 教学重点：合成高分子化合物的基本原理和方法，实验操作技能的培养。
2. 教学难点：合成高分子化合物实验中可能出现的问题及解决方法，学生的实践操作能力。
三、教学准备1. 实验器械：提供试管、搅拌棒、烧杯、滴定器等基本实验器械。
2. 试剂药品：提供合成高分子化合物的相关试剂和原料，确保安全无害。
3. 课件：准备合成高分子化合物的教学课件，包括图片、视频等，帮助学生更好地理解教学内容。
4. 小组分配：将学生分成若干小组，确保每组都有足够的资源和人员。
5. 安全教育：进行安全教育，强调实验中的安全注意事项。
四、教学过程：（一）导入新课1. 回顾旧知识：展示一些生活中常见的塑料、合成纤维、合成橡胶等高分子化合物，让学生回忆起这些高分子化合物在平时生活中的应用。
2. 提问：什么是高分子化合物？它们是如何合成的？引入本节课的主题——合成高分子化合物的相关知识。
（二）新课教学1. 讲解高分子化合物的观点和性质：高分子是由许多重复的单元毗连而成的化合物，其分子量通常很大。
高分子化合物具有特定的性质，如强度高、耐腐蚀等。
2. 介绍合成高分子化合物的历史和发展：让学生了解高分子化合物的起源和发展过程，激发他们的学习兴趣。
3. 展示实验器械和试剂：介绍实验所需器械和试剂，如烧杯、试管、胶头滴管、聚合硫酸铁等，并强调安全操作注意事项。
4. 演示实验：合成聚合物（以聚乙烯为例）。
通过实验展示高分子合成的原理和方法，让学生观察实验现象并诠释。
5. 讲解合成高分子化合物的工业生产过程：介绍高分子工业生产的流程和设备，让学生了解高分子合成技术的实际应用。
高分子基础概论—北京化工大学—第2章
向单体转移
向引发剂转移
向大分子转移
链转移反应使聚合物分子量降低。
分子量调节剂（十二硫醇）
长链支化
(向大分子转移）
2.1.3 逐步缩聚反应
• 基本特征 是在低分子单体转变成高分子的过程中 反应是逐步进行的,且有小分子生成。 在高分子工业中占有重要地位,合成 了大量有工业价值的聚合物，涤纶、尼龙、
缩聚反应（Condensation Polymerization）
是指缩合反应多次重复而形成聚合物的过程 兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义。
CH3 n HO C CH3 OH + n Cl O C Cl [ O CH3 C CH3 O O C ]n + (n-1) HCl
其特征： 缩聚反应通常是官能团间的聚合反应
第二章 高分子化学基础
2.1 高分子的合成
2.1.1 聚合反应分类 2.1.2 自由基聚合 2.1.3 逐步缩聚反应
2.1.4 聚合实施方法
2.2
高分子的化学反应
2.1 高分子的合成
聚合反应： 由低分子单体合成聚合物的反应
2.1.1 聚合反应的分类
按单体和聚合物在组成和结构上发生 的变化来分 加聚反应
单体B (至少带两个可与A相互反应的官能团)
反应结束
……….s 2×10-5S 10-5S
逐步聚合反应分类:
1、按反应机理：
逐步缩聚反应：官能团之间缩合，有小分子副产物。
逐步加聚反应：官能团之间的加成，没有小分子副产物。
逐步聚合反应分类:
2、按聚合物链结构： 线形逐步缩聚反应：参加聚合反应的单体都只带有两 个官能度，聚合过程中，分子链在两个方向增长，分 子量逐步增大、体系的粘度逐渐上升。获得的是可溶 可熔的线型聚合物。 支化、交联聚合反应：参加聚合反应的单体至少有一 个含有两个以上官能团时，反应过程中，分子链从多 个方 向增长。调节两种单体的配比，可以生成支化聚 合物或交联聚合物(体型聚合物)。
高中化学有机物 有机合成、高分子化合物 第3节 合成高分子化合物
第3节合成高分子化合物[课标要求]1．了解高分子化合物的分类、组成和结构特点，能根据高聚物的结构简式确定其单体和链节。
2．了解加聚反应和缩聚反应的区别，并能进行反应类型的判断，知道高分子材料与高分子化合物的关系。
1.合成高分子化合物的化学反应称聚合反应，分为加聚反应和缩聚反应。
2．三大常见合成高分子材料：塑料、合成纤维、合成橡胶。
3．功能高分子材料：离子交换树脂，光敏高分子，导电高分子，医用高分子，膜用高分子。
4．高聚物单体推断的关键，一是判断高聚物的类型，二是找准断键的位置。
高分子化合物1．高分子化合物概述(1)概念由许多小分子化合物以共价键结合成的、相对分子质量很高(通常为104～106)的一类化合物，又常称为聚合物或高聚物。
(2)单体能用来合成高分子化合物的小分子化合物。
如聚乙烯【CH2—CH2】n的单体是CH2=CH2。
(3)链节高分子中化学组成和结构均可以重复的最小单位称为重复结构单元，又称链节。
如：聚乙烯CH2—CH2中链节为—CH2—CH2—。
(4)链节数链节的数目n称为重复结构单元数或链节数。
(5)分类①按照高分子化合物的来源：天然高分子化合物、合成高分子化合物。
②按照高分子化合物分子链的连接形式：线型高分子、支链型高分子、体型高分子。
③按照高分子化合物受热时的不同行为：热塑性高分子、热固性高分子。
④按照高分子化合物的工艺性质和使用：塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂与密封材料。
2．高分子化合物的合成——聚合反应(1)概念由小分子物质合成高分子化合物的化学反应。
(2)加成聚合反应单体通过加成的方式生成高分子化合物的反应，简称加聚反应，反应过程中没有小分子化合物产生。
(3)缩合聚合反应单体通过分子间的相互缩合而生成高分子化合物的聚合反应，简称缩聚反应。
反应过程中除生成高分子化合物外还伴随有小分子化合物(如H2O、HX等)生成。
1．单体与结构单元是否相同？有何关系？提示：不相同。
单体是反应物，结构单元是高分子中的最小重复单位；单体是物质，能独立存在，结构单元不是物质，只能存在于高分子中；单体含不饱和键，结构单元不一定含不饱和键。
第一章高分子材料的基础知识
几种典型的相对分子质量分布曲线
百 分 数
分子量
高分子化合物的平均分 子量及分布宽窄，对高聚物 的物理、机械性能有很大影 响。一般来说，平均分子量 增大，高分子材料的机械强 度提高，但会使其熔融粘度 增大，流动性差，给成型加 工带来困难； 低相对分子量无定形聚 合物适合作胶粘剂和涂料， 橡胶和塑料则要求较高 的平均分子量，但有不能超 过最高限度
2、高分子材料的命名
主要根据大分子链的化学组成和结构而确定。 天然高分子材料，一般按来源或性质命名。如：纤维素、 蛋白质、虫胶等。 合成高分子材料，通常以生成高分子化合物的原料的名称 为前提而命名。 或在原料名称的前面加上个“聚”字；如聚乙烯、聚丙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）。
或在原料名称后面加上“树脂”一词；如酚醛树脂
2、大分子链的立体构型（同分异构）
构型：是指分子链中由化学键所固定的原子在空间的几何排 列。这种排列是化学稳定的，要改变分子构型必须经过化学 键的断裂和重建。
由构型不同而形成的异构体有两类： ①旋光异构体
②几何异构体
①旋光异构体
正四面体的中心原子（如C、Si、P、N）上四个取代 基或原子如果是不对称的，则可能产生异构体。 结构单元为—CH2C*HR—的高分子，每一链节有两种旋 光异构体。假如高分子全部由一种旋光异构体单元组成，称 为全同立构；由两种旋光异构体交替间接，称为间同立构； 两种旋光异构体完全无规键接时，称为无规立构。 立体异构体之间的性能差别很大。例如：全同立构聚苯 乙烯能结晶，熔点240 ℃，而无规立构聚苯乙烯不能结晶， 软化点仅为80 ℃。 全同立构和间同立构聚合物统称为“等规聚合物”
三、高分子化合物的合成
这属于高分子化学的范畴。最常见的化学反应主要有两类：
高分子化学
一、名词解释1 乳化剂的亲水亲油平衡值HLB：活性剂分子中亲水基与亲油基的大小和力量平衡程度的量。
2 本体聚合：由单体和少量（或无）引发剂组成，自身进行聚合引发的聚合反应。
3 凝胶点与凝胶化现象：溶液在冷却时会逐渐变得粘稠，最后失去流动性成为具有弹性的胶冻的现象叫凝胶化现象。
刚出现凝胶化现象的反应程度叫凝胶点。
4 引发剂引发效率：引发剂分解后往往只有一部分用来引发单体聚合，这部分引发剂占引发剂分解或消耗总量的分数5 链转移反应与平均聚合度：链自由基与聚合物反应体系的中其他分子之间发生的独电子转移并生成大分子和新自由基的过程。
衡量聚合物分子大小的指标叫平均聚合度。
6 逐步加成聚合反应：单体分子官能团之间相互发生加成作用而不析出小分子副产物的逐步聚合反应。
7 聚合度变大的反应：聚合度变大的反应包括：交联、接枝、嵌段、扩链线型高分子链之间进行化学反应，成为网状高分子，这就是交联反应8杂链聚合物：大分子主链中除了碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子的聚合物。
9体型聚合的凝胶点：体型缩聚过程中刚出现凝胶化现象的反应程度为~10乳液聚合：单体在乳化剂的作用和机械搅拌下，在水中分散成乳液状态进行的聚合反应。
二、简答题1为了合成组成比较均一的共聚物，应采用何种措施？答：连续补加活泼单体丁二烯，使原料混合物组成基本不变，控制一定的转化率结束反应。
2氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯聚合时，都存在自动加速现象，三者有何差别？氯乙烯悬浮聚合时，选用半衰期适当的引发剂或复合引发剂，基本上接近匀速反应，解释其原因。
氯乙烯的聚合为沉淀聚合，在聚合一开始就出现自动加速现象。
苯乙烯是聚苯乙烯的良溶剂，在转化率达到30%才开始自动加速现象。
而MMA是PMMA的不良溶剂，在转化率达到10%——15%时出现自动加速现象。
自动加速效应的程度为：氯乙烯>MMA>苯乙烯。
自由基聚合有两种部分组成（1）正常速率（2）因凝胶效应而自动加速部分互补，达到匀速。
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——聚丙烯酰胺
原是中性的非离子型表面活性剂，经水解或磺甲基化后，转变成阴 离子表面活性剂，若反应程度适当，其絮凝效果可得到很大提高
2020/反应 饱和聚烯烃如聚乙烯可与氯气发生取代反应生成氯 化聚乙烯。它与聚氯乙烯共混，可明显改善抗冲击性
——加成反应 天然橡胶可与氯气发生加成反应，氯化橡胶不自燃 ，对酸、碱、氧化剂稳定。可作耐腐蚀的涂料和粘合剂
•研究高分子的化学反应，可了解高分子的结构与性能的关
系，掌握导致聚合物降解、交联的各种因素和规律，从而防止老化，
或利用降解反应处理废弃塑料、回收单体
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1
——类型
•聚合度相似的化学转化。可分为侧基和端基的反应及主链
反应两种
•聚合度变大的反应。如交联、接枝、嵌段共聚
•聚合度变小的反应。如化学、热、力降解及热氧、光氧导
于饮料、药物工业及生产耐油耐苯的弹性管道
——将聚乙烯醇缩甲醛后可制成胶水与“维尼纶”纤维
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——纤维素的反应
•概况
——是第一个被化学改性的天然大分子。结构单元C6H10O5，可 表示为[C6H7O2(OH)3]n。三个羟基皆可参与反应：与酸发生酯化反 应，与卤代烷可发生醚化反应，皆很有用
4
1. 高分子化合物反应及应用 (1)合成新的高分子化合物 •反应示例 ——聚乙烯醇的合成 乙烯醇不稳定，易转化为异构体—乙醛
•合成 在酸或碱的催化下，聚醋酸乙烯酯醇解制备
•应用
C H 2 C H
C H O 3H
O C O C H 3 O H -
C H 2 C H O H
——聚乙烯醇能溶于水及稀碱液形成粘稠溶液，由此可抽丝或 成薄膜，也可做非离子型表面活性剂、粘结剂、上胶剂等，也能用
C N
C N
C N
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NNN
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(2)使分子量增加的反应 包括接枝和交联两类 •高分子化合物的接枝
——定义 在高分子链上接上结构不同的另一种分子链称接枝
——方法 自由基法、高分子引发剂法、大分子单体共聚法和离 子共聚法
——意义 接枝后，高分子化合物兼具两种链均聚物的综合性能
。它的性能与支链的化学组成、长度、接枝点的密度有关。例，在
ABS (丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三元共聚物)塑料上接枝聚苯乙烯橡
胶是一典型应用实例，可提高其冲击性能，硬似塑料，韧似橡胶
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•交联反应
——定义 线型高分子链间反应，分子量急剧上升，形成体型分子 结构的反应称交联反应
——实例一 聚烯烃(聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯)在高能电子 束(EB)辐射下，按自由基机理，交联所得产物，可用于电气绝缘包 装材料
•概况 杂链型聚合物最主要的是化学降解，最多的是水解。 氢离子或氢氧根离子是催化剂。聚酯、聚酰胺和聚缩醛最易水解
H -O 2
C H 2 C H 2
n
C N
C H 2 C H 2 C N
C H 2 C H 2
C H 2 C H 2
C O N H 2
C O O H
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3
影响高分子的化学反应的主要因素有物理因素和化学因素两方面
(2)物理因素的影响
包括聚集态的影响(晶态及非晶态（有玻璃态、高弹态和粘流态之分） 及链构象(螺旋形或无规线团形) 影响：反应速度慢，转化率相对 较低。这主要是由于高分子链的运动速度缓慢所致
(3)化学因素的影响 包括几率效应和邻近基团效应
高分子结构对其反应能力有较大的影响，反应常受邻近基团的影响， 如空间位阻、电子效应等，使其反应速率改变或不能完全反应。例， 由于羧酸基的影响，聚丙烯酰胺的水解率只能达70%
CH2
CH2 CH
CH
CH2 CH
C
C
C
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O O O NH2 O O
CH2OH
OH
•硝酸纤维素
HC O
H
C
OH
C HH
O
CC
O C CH OH H
CC H CO
——合成反应
H OH
CH2OH
[C6H7O2(OH)3]n＋3nHNO3= [C6H7O2(ONO2)3]n。+3nH2O
——应用 含氮达13%的硝化纤维用作无烟火药，含氮量为11%
的用作赛璐璐塑料
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——消除反应 聚氯乙烯等可部分脱除氯化氢成为不饱和的聚合物 。随着共轭双键的生成，颜色变深，强度变低
——环化反应 聚丙烯腈加热，可环化成梯形物，再于2500℃ 下加 热，可制成碳纤维。它有高强度、高模量的特点，与高性能树脂组 成的复合材料是超音速飞机和航天工业不可缺少的新材料
C H 2 C HC H 2 C HC H 2 C H
致聚合物老化
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2. 高分子化合物化学反应的特征
与相应的低分子化合物相似，高分子化合物的官能团也可起各种 反应。如聚丙烯酸甲酯可以水解，纤维素的羟基可以乙酰化等。但 由于高分子化合物结构复杂、分子量高且多分散性，其化学反应有 自身的特征
(1)反应的不均匀性和复杂性 低分子化合物仅有少量官能团，易 全部反应得到同一结构的纯物质。但每个高分子链中有大量官能团， 很难使所有官能团完全反应。结果是同一链中包括了已反应和未反 应的不同基团。例，聚丙烯腈水解
16.2.2 高分子化合物的化学反应
•引入
——高分子的化学反应 的分子或是小分子
——意义
高分子化合物可能进一步反应成为更大
•通过改性，制备新的、更有用的材料。例，纤维素乙酰化、
硝化和醚化，可制得醋酸纤维素、硝酸纤维素和纤维素醚：生产人 造丝、清漆、炸药、薄膜、塑料；聚醋酸乙烯酯水解，可得聚乙烯 醇；聚丙烯腈可热化学转变为碳纤维
——实例二 天然或合成橡胶的硫化
硫化(1839,Goodyear)目的 使高分子交联，赋于其高弹性，增大模 量和断裂强度，在较大温度范围内保持其弹性形变
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(3)高分子化合物的降解 •定义 高分子化合物主链断裂、分子量降低的反应称降解反应 •研究降解的意义
——防止降解 预见合成和加工条件可能引起的高分子材料性能的 变化，拟订最佳合成和加工参数，防止降解的发生 ——利用降解
•了解降解过程的机理和规律，鉴别聚合物结构
•促成合理的降解反应
•从高分子化合物制取低分子化合物。如从淀粉可制糊精，再
进一步降解制得葡萄糖
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•降解的类型 化学因素(水、醇、酸)、物理因素(热、光、辐射
、机械力)、物理－化学综合因素下的降解(热氧、光氧、力化学)、 生物降解等形式
——水解