单体聚合物.pptx
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1、8-1 聚合物重點1.聚合反應重點2.聚合物的分類重點3.聚合物的性質重點4.聚合物的合成反應重點5.常見的加成聚合物與縮合聚合物重點6.橡膠聚合反應藉由許多小分子重複連結而形成巨大分子的反應,稱為聚合反應聚合反應。單體:參與聚合反應的小分子,稱為單體單體。聚合物:經聚合反應所形成的巨大分子,稱為聚合物聚合物,又稱為高分子高分子。聚合反應單體單元:聚合物結構中重複出現的單元,稱為單體單元。聚合度:一個高分子中所含之單體單元的數目,稱為聚合度,以n表示之。實例:右圖所示的乙烯分子經由聚合反應生成聚乙烯,其n介於 1000 30000。老師講解1單體、單體單元與聚合度聚丙烯的結構如右圖所示。(1)
2、請寫出聚丙烯的單體與單體單元。(2)若聚丙烯的平均分子量為210000,則此聚合反應的聚合度為多少?觀念提示:聚合度 老師講解1解:(1)單體為H3CCHCH2,單體單元為;(2)5000(2)單體單元的式量1231642聚合度 5000 聚合度為5000學生練習1聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯分子(CH2 CHCl)聚合而成,若聚氯乙烯的平均分子量為625000,則此聚合反應的聚合度為多少?(Cl 35.5)(A)2000(B)4000(C)6000(D)8000(E)10000。解:(E)CH2CHCl 的分子量62.5 聚合度 10000聚合物的分類依來源區分:天然聚合物、合成聚合物依單體
3、的種類區分:同元聚合物、共聚物依聚合的方式區分:加成聚合物、縮合聚合物依聚合物的結構區分:線狀聚合物、網狀聚合物依來源分類天然聚合物:自然界所生成的聚合物例如澱粉、纖維素、蛋白質、核酸、天然橡膠合成聚合物:人工製造的聚合物例如酚甲醛樹脂、聚乙烯、耐綸、合成橡膠同元聚合物:僅由一種單體聚合而成的聚合物,例如澱粉、聚乙烯共聚物:由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物,例如耐綸、達克綸依單體種類分類依聚合方式分類加成聚合物:經由加成反應所生成的聚合物例如聚乙烯、聚丙烯、特夫綸縮合聚合物:經由縮合反應所生成的聚合物例如蛋白質、耐綸線狀聚合物:分子間沒有交連鍵結的聚合物,例如聚乙烯、聚氯乙烯結構:不具分枝
4、結構、具有分枝結構依聚合物的結構分類網狀聚合物:具有高度交連鍵結結構的聚合物,例如酚甲醛樹脂、硫化橡膠結構:網狀交連結構依聚合物的結構分類老師講解2 聚合物特性下列有關聚合物的敘述,哪些正確?(A)聚合反應中的小分子稱為單體(B)小分子存在於聚合物中的結構單元,稱為單體單元(C)聚合物所含單體種類只能為一種或兩種(D)聚合物的分子量可高達數十萬以上(E)合成聚合物皆為縮合反應聚合而成。觀念提示:單體的種類數以及聚合物的來源,皆與聚合反應的形式無關。老師講解2解:(A)(B)(D)(C)聚合物的單體種類可為一種、兩種或多種。(E)合成聚合物可以為加成聚合物或縮合聚合物。學生練習2下列哪些為天然聚
5、合物?(A)蛋白質(B)纖維素(C)聚乙烯(D)葡萄糖(E)天然橡膠。解:(A)(B)(E)(C)為合成聚合物。(D)單醣,非聚合物。聚合物的性質聚合度的影響。分子結構的影響。官能基的影響。環境的影響。聚合度的影響同一種聚合物中,每個高分子的聚合度不盡相同,各組成分子的大小不一,分子量可由數千至數十萬。聚合物的分子量以平均分子量平均分子量來表示。聚合物為非晶形排列,難以結晶,且沒有一定的熔點。某些聚合物在特定的溫度範圍會呈現黏滯性較大的膠體狀態。分子結構的影響聚合物的分子結構,會影響分子間的作用力。進而影響聚合物的機械強度、硬度、撓曲性、彈性、延伸性、密度、溶解度、可塑性等性質。分子結構的影響
6、聚合物的主鏈上若存在許多支鏈,會使分子的排列不整齊。因而造成聚合物的密度較小,且機械強度較差。例如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。低密度聚乙烯結構:主鏈上有分枝,結構鬆散。密度:較小。強度:較弱。應用:軟塑膠製品、保鮮膜。高密度聚乙烯結構:主鏈上無分枝結構,結構較緊密。密度:較大。強度:較強。應用:塑膠管、塑膠瓶、塑膠繩。線狀聚合物的分子間作用力較弱,溶解性與可塑性較佳。網狀聚合物的分子間因主鏈具有交叉相連的鍵結(稱為交聯),分子間作用力大,溶解性與可塑性較差。例如熱塑性塑膠、熱固性塑膠。分子結構的影響動畫:三聚氰胺聚合物美耐皿餐具熱塑性塑膠結構:主鏈間沒有鍵結。可溶性:可
7、溶於甲苯或庚烷等適當有機溶劑中。可塑性:受熱會軟化與熔化,可倒入鑄模中重新塑形。實例:線狀聚氯乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯。熱固性塑膠結構:主鏈間有交聯現象。可溶性:很難溶解於溶劑中。可塑性:受熱亦不軟化或熔化,一旦硬化成形後,無法重新塑形。實例:酚甲醛樹脂、尿素甲醛樹脂、硫化橡膠。酚甲醛樹脂俗稱電木,為常見的熱固性塑膠。結構為網狀交聯的聚合物,故硬度頗大。具耐熱性、絕緣性與耐化學藥劑等特性,常用作鍋具把手、電器配件或製成玻璃纖維樹脂等用途。1907 年美國人貝克蘭 將酚甲醛樹脂的生產技術改進後,更是使人類使用塑膠的方便之門大開。聚合物分子中所含有之官能基,仍保有該官能基原有之化學性質。如
8、聚合物中的羧基仍可發生酯化反應。官能基的影響老師講解3 聚合物性質下列有關聚合物一般性質的描述,何者正確?(A)一般聚合物沒有一定的分子量(B)熱固性塑膠通常可回收再利用(C)聚合物中的官能基已失去原有的化性(D)所有聚合物皆不溶於水(E)聚合物具有一定的熔點。觀念提示:(1)聚合物各分子的大小不一,以平均分子量表示,且 無一定熔點。(2)分支愈少的聚合物堆積愈緊密。老師講解3解:(A)(B)應改為熱塑性塑膠。(C)聚合物之官能基仍保有原來之化性。(D)部分聚合物,如可溶性澱粉,可溶於水。(E)聚合物沒有一定的熔點。學生練習3下列哪些固態物質呈現晶形排列?(A)聚乙烯(B)金剛石(C)食鹽(D
9、)橡膠(E)硫酸銅。解:(B)(C)(E)(A)(D)是聚合物,為非晶形排列。(B)網狀共價固體與(C)離子晶體,為晶形排列。老師講解4 熱固性塑膠性質下列有關熱固性塑膠的敘述,哪些正確?(A)為合成聚合物(B)需高溫才能重新軟化塑形(C)為主鏈上有支鏈的線狀聚合物(D)難溶於水(E)硬度高於熱塑性塑膠。觀念提示:(1)塑膠的單體主要為石油化學品,屬於合成聚合物。(2)熱固性塑膠為網狀交連的聚合物,分子間作用力大,硬度大,溶解性差,無法重新塑形。老師講解4解:(A)(D)(E)(B)熱固性塑膠受熱後不會熔化或軟化,無法重新塑形。(C)熱固性塑膠為網狀結構,主鏈間有交叉相聯之鍵結。學生練習4下列
10、高密度聚乙烯的敘述,哪些正確?(A)單體為乙烯(B)為熱固性聚合物(C)可溶於水(D)主鏈上有很多分支結構(E)可作為容器使用。解:(A)(E)(B)為熱塑性聚合物(C)不溶於水(D)主鏈上無分支結構聚合物的合成反應加成聚合反應縮合聚合反應加成聚合反應反應機制:各單體分子利用電子,與相鄰的單體分子形成新的鍵,而聚合為高分子。反應過程中無小分子被釋出。單體特徵:具有不飽和鍵不飽和鍵(鍵),如CC雙鍵或CC參鍵。加成聚合反應例如聚乙烯的加成聚合反應縮合聚合反應 反應機制:單體間的官能基相互反應,利用脫脫去小分子去小分子而使單體聚合成為高分子。反應過程中有小分子(如H2O、HX)被釋出。單體特徵:需
11、具有兩個或兩個以上可供利用的官能基,如羥基(OH)、胺基(NH2)、羧基(COOH)等。縮合聚合反應 例如對苯二甲酸與乙二醇的縮合聚合反應老師講解5 聚合物的單體判別某聚合物化學式為,此聚合物的單體可能為下列何種組合?(A)CH3CHO、C6H5NH2(B)CH3COOH、C6H5NH2(C)HOOCCH2COOH、H2NCH2C6H4CH2NH2(D)CH3CH2COOH、CH3C6H4CH2NH2(E)CH3COOH、H2NC6H4NH2。觀念提示:含()的聚合物為聚醯胺,由二元羧酸(或二醯氯)與二元胺縮合聚合而成。老師講解5解:(C)此為聚醯胺,單體應為二元酸與二元胺,單體為HOOCCH
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