学习指南

加聚聚合物

化学· 35 分钟阅读

1. 1. 什么是加聚反应？★★☆☆☆⏱ 10 min

📘 定义

加聚反应

许多小分子烯烃单体相互加成形成大聚合物链，不产生小分子副产物的反应。

例:

乙烯单体连接形成聚乙烯

与缩聚反应不同，加聚反应只要求单体至少含有一个碳碳双键。原单体的所有原子都保留在最终聚合物中，不会消除水或氯化氢等小分子。

📐 例题

展示丙烯单体形成聚丙烯的过程，并写出其重复单元。

  1. 1
    1. 先写出丙烯单体的结构：
  2. 2
    CH2=CH(CH3)CH_2=CH(CH_3)
  3. 3
    1. 断裂碳碳双键，在每个碳上形成开放成键位点：
  4. 4
    ∙CH2−CH(CH3)∙\bullet CH_2-CH(CH_3) \bullet
  5. 5
    1. 将活化单元反复连接，形成长聚合物链：
  6. 6
    ...−CH2−CH(CH3)−CH2−CH(CH3)−CH2−CH(CH3)−......-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH(CH_3)-...
  7. 7
    1. 画出考试要求的简化重复单元：
  8. 8
    −[CHX2−CH(CHX3)]XnX−\ce{-[CH2-CH(CH3)]_n-}

Exam tip:

务必在重复单元的括号外画出延伸键，以显示它与相邻单元连接。阅卷官经常会给缺少外侧键的答案扣分。

2. 2. 从单体绘制重复单元★★☆☆☆⏱ 12 min

对于通式为的任何烯烃单体，其中R是任意取代基（烷基、芳基、卤素等），重复单元遵循一致的规律：双键断裂，R保留在原碳上，双键的两个碳构成重复单元的主链。

📐 例题

从单体画出聚氯乙烯（PVC）的重复单元。

  1. 1
    1. 找到单体中的碳碳双键，确认氯取代基连接在双键的一个碳上。
  2. 2
    1. 断裂双键，在主链两个碳上形成两个开放单键。
  3. 3
    1. 氯取代基保留在原碳上，将两个碳的主链放入括号，添加延伸键和n下标。
  4. 4

    最终正确的重复单元：

  5. 5
    −[CHX2−CH(Cl)]XnX−\ce{-[CH2-CH(Cl)]_n-}
✓ 快速检测

测试你的理解：

  1. 由单体形成的聚苯乙烯，正确的重复单元是哪一个？

    • A:

    • B:

    • C:

    显示答案
    A: $\ce{-[CH2-CH(C6H5)]_n-}$ —

    正确！苯基保留在双键的原碳上。

3. 3. 从重复单元识别单体★★★☆☆⏱ 15 min

考试中常见的问题要求你从给定的重复单元反向推导原烯烃单体。过程就是聚合的逆过程：在相邻重复单元的连接键之间断开聚合物主链，然后在主链的两个碳之间重新形成双键。

📐 例题

识别重复单元为的加聚聚合物的单体。

  1. 1
    1. 在连接相邻重复单元的碳原子之间断开主链，得到片段。
  2. 2
    1. 在这两个碳之间重新形成双键，这就是单体中原有的双键。
  3. 3
    1. 最终单体为：
  4. 4
    CH2=C(CH3)2(2−甲基丙烯)CH_2=C(CH_3)_2 (2-甲基丙烯)

Exam tip:

对于加聚聚合物，单体的分子式与重复单元的分子式完全相同。如果你不确定答案，可以用这个规律验证。

4. 4. 常见加聚聚合物及其用途★★☆☆☆⏱ 8 min

CIE考试经常考核常见工业加聚聚合物的名称、单体和常见用途，如下表所示：

聚合物名称

单体名称

常见用途

聚乙烯（PE）

乙烯

塑料袋、食品包装

聚丙烯（PP）

丙烯

绳索、塑料箱、合成纤维

聚氯乙烯（PVC）

氯乙烯（乙烯基氯）

管道、窗框、电绝缘材料

聚苯乙烯（PS）

苯乙烯（苯基乙烯）

包装泡沫、一次性容器

聚四氟乙烯（PTFE）

四氟乙烯

不粘涂层、低摩擦轴承

5. 常见陷阱

错误做法:

绘制重复单元时，没有在括号外画出延伸键

原因:

阅卷官要求画出延伸键以显示重复单元与链其余部分连接，缺少延伸键会被扣分

正确做法:

始终在括号的两侧各画出一条向外延伸的单键，并添加n下标

错误做法:

绘制重复单元时移动取代基R，例如将聚丙烯写为

原因:

混淆了加聚物主链结构和直链烷烃，忘记R应保留在原双键碳上

正确做法:

断裂双键后，所有取代基都保留在相对于两个双键碳的原有位置

错误做法:

认为加聚反应会生成水等小分子副产物

原因:

混淆了加聚反应和缩聚反应，这是考试中常见的陷阱题

正确做法:

加聚反应不产生任何副产物；单体的所有原子都进入聚合物链

错误做法:

从两个碳的重复单元识别出含多个双键的单体

原因:

错误地在超过两个碳的位置断开聚合物主链

正确做法:

对于单烯烃单体形成的加聚聚合物，每两个碳断开一次主链，然后在这两个碳之间重新形成双键

错误做法:

将PTFE的单体写为

原因:

记错了这种常见加聚聚合物的结构

正确做法:

PTFE由四氟乙烯制得，双键上四个位置都被氟取代

6. 速查表

任务

分步规则

从单体绘制重复单元

  1. 找到单体中的C=C 2. 将双键断为单键 3. 两端各加延伸键 4. 放入括号，添加n

从重复单元找单体

  1. 在相邻单元之间断开链 2. 在两个主链碳之间重新形成C=C 3. 得到的就是单体

核心要点

无副产物生成，所有单体都有C=C，单体分子式 = 重复单元分子式

常见聚合物

PE: 乙烯 → 聚乙烯，PVC: 氯乙烯 → PVC，PTFE: CF₂=CF₂ → PTFE

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

  • 2022 · 12

    从给定聚合物识别单体

  • 2023 · 22

    从烯烃单体画出重复单元

  • 2021 · 31

    比较加聚反应和缩聚反应

深入阅读

下一步

加聚聚合物是CIE A-Level聚合物单元的基础聚合物类型，绘制重复单元和识别单体的核心技能是所有后续聚合物主题的基础。大多数CIE试卷至少有一道题考核这些技能，所以掌握本主题可以保证你在考试中轻松拿到分数。这些知识也为你比较加聚聚合物和缩聚聚合物（第二大类聚合物）做好准备，也为回答聚合物性质、生物降解性和处理方式的问题做好准备，这些内容经常在扩展回答题中考核。