A-level 化学/AQA/模块 4/聚合物
聚合物是由小分子(单体)结合形成的非常长的链,在现代日常生活中有着广泛的用途。您需要了解三种主要的聚合物类型——聚烯烃、聚酯和聚酰胺——以及两种主要的聚合反应类型,如下所述。
这是最简单的机制——不饱和单体(即烯烃)结合形成一个更大的饱和聚合物。该过程最著名的例子可能是苯乙烯生产聚苯乙烯和乙烯生产聚乙烯。请注意,在每种情况下,都是双键断裂并与链中的下一个分子键合——因此聚苯乙烯有一个中心烷烃链,其上连接着苯基侧基。
加成聚合物不可生物降解,在处置过程中会产生有毒产品——特别是在燃烧时,例如聚氯乙烯 [也称为“聚氯乙烯”或 PVC] 的情况。然而,它们通常具有非常有用的性质,因此尽管其对环境的影响,它们仍然无处不在。
该机制之所以被称为缩聚反应,是因为每添加一个单元到链中都会释放一个像水或盐酸这样的小分子。
对于聚酯,通常使用酯化机制——在酸和醇基之间——但每个单体分子都有一对基团。最常见的是,使用二元酸和二元醇的组合,但有时单体可以是羟基二元酸(即含有每种基团的一种)。分子的每一端都与另一个端键合,从而形成链。
对于聚酰胺,几乎相同的机制发生,但在单体之间具有肽键(即 CONH),其中氮原子代替了聚酯中存在的氧原子。反应基团是胺和羧酸——合成聚酰胺大多是由二元酸和二胺以类似于聚酯的方式制成的。但是,您还需要了解天然聚酰胺——在生物系统中,氨基酸通过肽键结合生成蛋白质。唯一的区别是,在自然界中使用氨基酸,而人工合成中使用二元酸与二胺结合。
由于它们的酯或肽键,缩聚聚合物是极性的——因此,它们通常具有非常高的熔点,并且可以非常牢固,具体取决于其结构的规律性。例如,凯夫拉®是由苯-1,4-二羧酸和苯-1,4-二胺(1,4-二氨基苯)制成的聚合物。
缩聚聚合物可以通过水解分解以回收原始单体——这意味着它们是可生物降解的,因此比加成聚合物更容易处理,但也并不适合某些涉及长期定期接触水的用途。