高分子化合物的合成.docx

8.1.3 高分子化合物的合成 高分子化合物的原料来源丰富，主要来自煤、石油、天然气、农林副产物等资源。这些资源通常要经过一定的化工过程先制成低分子的有机化合物，如乙烯、乙醇、甲苯、苯酚、丁二烯等，然后用它们作单体来合成高聚物。通常按单体的结构不同，可将聚合反应分为加成聚合和缩合聚合两类，简称加聚和缩聚。 加聚反应 由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合物的反应称为加聚反应。在此类反应的过程中没有产生其他副产物，生成的聚合物的化学组成与单体的基本相同。 加聚反应的进行是与单体含有不饱和键或环状结构分不开的。例如， 乙烯类单体： CH =CH 2 | X 式中 X 表示取代基，如－H、－Cl、－CN 及烷烃基、苯基等。这类单体在光、热或引发剂作用下，双键中的 π 键被打开，发生加聚反应： 按照上式中 X 的不同，可以得到各种不同的乙烯类聚合物，它们大都属碳链聚合物。如表 8.1 所示。 表 8.1 中所列的聚合物都是由同一种单体聚合而成的，其分子链中只包含一种单体构成的链节，这种聚合反应称为均聚反应，生成的聚合物称为均聚物。如果由两种或两种以上单体同时进行聚合，则生成的聚合物含有多种单体构成的链节，这种聚合反应称为共聚反应，生成的聚合物称为共聚物。例如，由丁二烯和苯乙烯共聚得到的丁苯橡胶，含有两种单体构成的链节，可简单表示如下： 共聚物往往可兼具两种或两种以上均聚物的一些优异性能，因此，研究共聚反应很有实用意义。 缩聚反应 与醇、酸间脱水生成酯的反应相类似，聚合物合成中的缩聚反应是指由一种或多种单体互相缩合生成聚合物，同时析出其他低分子化合物(如水、氨、醇、卤化氢等)的反应。缩聚反应生成的聚合物的化学组成与单体的不同。 缩聚反应与低分子的缩合反应又不完全相同，它要求单体都必须具有两个或两个以上能参加反应的官能团(如－OH、－NH 、－COOH、－Cl 等)。 2 一般含两个官能团的单体缩聚时，生成链型聚合物；含两个以上官能团的单体缩聚时可生成交联的体型聚合物。链型聚合物通常在溶剂中可溶，受热后可熔。例如，由己二酸和己二胺合成的尼龙-66，即利用己二酸分子两端的羧基(－COOH)和己二胺分子两端的氨基(－NH )相互缩聚而 2 成。其反应如下： 等基团的高聚物分别称为聚醚或聚酯等，大部分缩聚物是杂链聚合物(见表 8.2)。 杂链聚合物并不都是由缩聚反应生成的。例如，聚己内酰胺( NH(CH ) CO )、聚环氧乙烷[ OCH CH ]分别是由单 2 6 n 2 2 n 单体之一含有两个以上官能团时，缩聚生成的为体型高聚物，通常不溶也不熔。例如，用于油漆工业中的醇酸树脂，就是由三元醇(甘油)和二 元酸酐(邻苯二甲酸酐)经缩聚反应生成的聚酯。甘油有三个羟基，因此缩聚反应可在三维方向上发生。