A-level 化學/AQA/模組 4/聚合物
聚合物是由小分子(單體)結合形成的非常長的鏈,在現代日常生活中有著廣泛的用途。您需要了解三種主要的聚合物型別——聚烯烴、聚酯和聚醯胺——以及兩種主要的聚合反應型別,如下所述。
這是最簡單的機制——不飽和單體(即烯烴)結合形成一個更大的飽和聚合物。該過程最著名的例子可能是苯乙烯生產聚苯乙烯和乙烯生產聚乙烯。請注意,在每種情況下,都是雙鍵斷裂並與鏈中的下一個分子鍵合——因此聚苯乙烯有一箇中心烷烴鏈,其上連線著苯基側基。
加成聚合物不可生物降解,在處置過程中會產生有毒產品——特別是在燃燒時,例如聚氯乙烯 [也稱為“聚氯乙烯”或 PVC] 的情況。然而,它們通常具有非常有用的性質,因此儘管其對環境的影響,它們仍然無處不在。
該機制之所以被稱為縮聚反應,是因為每新增一個單元到鏈中都會釋放一個像水或鹽酸這樣的小分子。
對於聚酯,通常使用酯化機制——在酸和醇基之間——但每個單體分子都有一對基團。最常見的是,使用二元酸和二元醇的組合,但有時單體可以是羥基二元酸(即含有每種基團的一種)。分子的每一端都與另一個端鍵合,從而形成鏈。
對於聚醯胺,幾乎相同的機制發生,但在單體之間具有肽鍵(即 CONH),其中氮原子代替了聚酯中存在的氧原子。反應基團是胺和羧酸——合成聚醯胺大多是由二元酸和二胺以類似於聚酯的方式製成的。但是,您還需要了解天然聚醯胺——在生物系統中,氨基酸透過肽鍵結合生成蛋白質。唯一的區別是,在自然界中使用氨基酸,而人工合成中使用二元酸與二胺結合。
由於它們的酯或肽鍵,縮聚聚合物是極性的——因此,它們通常具有非常高的熔點,並且可以非常牢固,具體取決於其結構的規律性。例如,凱夫拉®是由苯-1,4-二羧酸和苯-1,4-二胺(1,4-二氨基苯)製成的聚合物。
縮聚聚合物可以透過水解分解以回收原始單體——這意味著它們是可生物降解的,因此比加成聚合物更容易處理,但也並不適合某些涉及長期定期接觸水的用途。