有機高分子化合物 - 化學(xué)術(shù)語
有機高分子化合物,由千百個原子彼此以共價鍵結(jié)合形成相對分子質(zhì)量特別大、具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的有機化合物。
物理意義
有機高分子化合物是光子流過分子,產(chǎn)生的負墑與擴散運動的平衡態(tài)。
特征
組成上
高分子是以一定數(shù)量的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)組成,例如:聚乙烯單體可以相同,可以不同(由同學(xué)回想哪些高分子的單體相同?哪些高分子的單體不同?)
相對分子質(zhì)量
高分子的相對分子質(zhì)量很大(相對分子質(zhì)量低于l000的為小分子)如淀粉相對分子質(zhì)量由幾萬到幾十萬不等,核蛋白相對分子質(zhì)量可達幾千萬。其相對分子質(zhì)量的計算如下:高分子的相對分子質(zhì)量=鏈節(jié)的量×聚合度有n值不同的結(jié)構(gòu)單元組成,因此實際測得的相對分子質(zhì)量為平均相對分子質(zhì)量。
如何組成
在高分子化合物的結(jié)構(gòu)中原子間、鏈節(jié)間是以共價鍵結(jié)合。淀粉、纖維素是C—C、C—O單鍵,蛋白質(zhì)是C—C,C—N單鍵,聚乙烯是C—C單鍵,這些鍵可以自由旋轉(zhuǎn),所以高分子是蜷曲的長鏈,彈性就可以證明了這一點,小分子短就不會具備這種性質(zhì)。
長鏈分子怎樣組成物質(zhì)
①線型結(jié)構(gòu)(直鏈或帶支鏈),如淀粉、纖維素、聚乙烯等。它們分子間主要是靠分子間作用力結(jié)合。其強度是化學(xué)鍵和分子間力的共同表現(xiàn)。因此相對分子質(zhì)量越大,鏈越長,這些作用力也越大,強度就強。這是它們不同于小分子物質(zhì)的特點。
②體型結(jié)構(gòu)(網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)),這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為鏈上有能夠反應(yīng)的官能團。高分子鏈之間除分子間力外,還可以產(chǎn)生化學(xué)鍵(產(chǎn)生交聯(lián)),因而使得這類化合物具有強度高、耐磨、不易溶解等不同于線型結(jié)構(gòu)高分子的性質(zhì)。橡皮筋是橡膠中(主要成份是聚異戊二烯)加了少量3%的硫,由于交聯(lián)較少,仍保留有線型結(jié)構(gòu)的特點,而硬橡皮則是在橡膠中加入了30%的硫,由于交聯(lián)多,因而具有了典型的網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)。此外如酚醛樹脂也是體型結(jié)構(gòu)的高分子化合物。
生成反應(yīng)類型
生成有機高分子化合物的反應(yīng)類型主要有三種:1、加聚反應(yīng);2、縮聚反應(yīng);3、特殊的開環(huán)縮合反應(yīng)。
加聚反應(yīng)中有三種情況
1、單烯烴的加聚反應(yīng);
形成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為:………-CH2-CH2CH2-CH2-……..
2、共軛二烯的1、4加成聚合;
形成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為:………-CH2-CH2=CH2-CH2-……..
3、醛類中C=O雙鍵的加成。
形成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為:………-CH2-O-……..
縮聚反應(yīng)中有四種情況
1、二酸和二醇的縮聚反應(yīng);
形成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為:………-O-CH2-CH2-O-OC-CH2-CH2-CO-……..
2、二酸和二胺縮聚反應(yīng);
形成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為:………-NH-CH2-CH2-NH-OC-CH2-CH2-CO-……..
3、羥基酸的縮聚反應(yīng)。
形成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為:………-O-CH2-CO-……..
4、氨基酸的縮聚反應(yīng)。
形成的高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為:………-NH-CH2-CO-……..
開環(huán)縮合反應(yīng)有如下幾種情況
1、環(huán)醚類在一定條件下開環(huán),然后再縮合生成高分子化合物;
2、環(huán)酯類在一定條件下開環(huán),然后再縮合生成聚酯類高分子化合物;
3、環(huán)肽類在一定條件下開環(huán),然后再縮合生成多肽高分子化合物;
?高分子材料
橡膠
橡膠是一類線型柔性高分子聚合物,橡膠是一種有彈性的碳氫化合物異戊二烯聚合,未經(jīng)加工時以乳劑的形態(tài)存在。橡膠乳劑可以從一些植物的樹液中取得,也可以是人造的。也是很普遍的高分子材料之一。
其分子鏈間次價力小,分子鏈柔性好,在外力作用下可產(chǎn)生較大形變,除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。橡膠屬于完全無定型聚合物,它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低,分子量往往很大,大于幾十萬。由于橡膠的分子鏈可以交聯(lián),交聯(lián)后的橡膠受外力作用發(fā)生變形時,具有迅速復(fù)原的能力,并具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。所以橡膠是橡膠工業(yè)的基本原料,廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。
橡膠按原料分為天然橡膠和合成橡膠。
從橡膠的結(jié)構(gòu)來看的話我們不難發(fā)現(xiàn)從線性結(jié)構(gòu)來分析未硫化橡膠的普遍結(jié)構(gòu)。由于分子量很大,無外力作用下,呈細團狀。當(dāng)外力作用,撤除外力,細團的糾纏度發(fā)生變化,分子鏈發(fā)生反彈,產(chǎn)生強烈的復(fù)原傾向,這便是橡膠高彈性的由來。
用型橡膠的綜合性能較好,應(yīng)用廣泛。
主要有:①天然橡膠。從三葉橡膠樹的乳膠制得,彈性好,強度高,綜合性能好。②異戊橡膠。全名為順-1,4-聚異戊二烯橡膠,由異戊二烯制得的高順式合成橡膠,因其結(jié)構(gòu)和性能與天然橡膠近似,故又稱合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡稱SBR,其綜合性能和化學(xué)穩(wěn)定性好。④順丁橡膠。與其他通用型橡膠比,硫化后的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優(yōu)異,動負荷下發(fā)熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等并用。
隨后我們介紹一下特種橡膠。特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。
主要有:
①氯丁橡膠。簡稱CR,由氯丁二烯聚合制得。具有良好的綜合性能,耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度較大,常溫下易結(jié)晶變硬,貯存性不好,耐寒性差。
②丁腈橡膠。簡稱NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好,可在120℃的空氣中或在150℃的油中長期使用。此外,還具有耐水性、氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能。
③硅橡膠。主鏈由硅氧原子交替組成,在硅原子上帶有有機基團。耐高低溫,耐臭氧,電絕緣性好。
④氟橡膠。分子結(jié)構(gòu)中含有氟原子的合成橡膠。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數(shù)目來表示,如氟橡膠23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學(xué)腐蝕。
⑤聚硫橡膠。由二鹵代烷與堿金屬或堿土金屬的多硫化物縮聚而成。有優(yōu)異的耐油和耐溶劑性,但強度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味,多與丁腈橡膠并用。此外,還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。
塑料
我們都知道生活中由于塑料的輕便和便宜,隨處可以用到塑料。下面就介紹一下塑料的各種特性和用途。
塑料為合成的高分子化合物,可以自由改變形體樣式。塑料是利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的材料,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的,它的主要成分是合成樹脂。
廣義的塑料定義指具有塑性行為的材料,所謂塑性是指受外力作用時,發(fā)生形變,外力取消后,仍能保持受力時的狀態(tài)。塑料的彈性模量介于橡膠和纖維之間,受力能發(fā)生一定形變。軟塑料接近橡膠,硬塑料接近纖維。狹義的塑料定義是指以樹脂 - 或在加工過程中用單體直接聚合為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分,在加工過程中能流動成型的材料。
