合成高分子的基本方法

缩聚反应它和家具反应最大的一个区别就是缩聚反应它会有一些小分子啊，比如说水啊这种小分子的产生，而家具反应它的原子的利用率是百分之百的啊。好，我们一起来看一下，分两种情况给大家总结一下。第一个叫一种单体的情况，那一种单体的话， 呃，通常情况下得含有多种关东团啊，你看这个大家举的例子呢？黑晚上这个例子比较典型啊，他是一个乳酸，对吧？乳酸我们最认，对他的认知呢，可能最熟悉的就是这个中间这个碳，他是一个属性碳原子，对吧？ 他也叫阿尔法的抢急酸，对吧？都连在一个碳上吗？对吧？抢急缩进吗？阿尔法抢急酸大家都能理解啊，他在写聚合物的时候其实非常简单啊，大家看 啊，就是咱们把它给抻直的话给写成都写的啊，都横着写明白吧？把抢机和假机呢，咱们给换一个位位置啊，咱们先写抢机，然后是 c h， 对 吧？这边有一个缩机，然后把假机呢，你就放在上面，下面都可以啊，接着 梭机呢？他过程当中呢？他，他要这个脱掉抢机啊，然后呢？抢机的话他要脱掉这个青，虽然脱抢机纯脱青嘛，对吧？当然也有一些题啊，他问，你形成了这个聚合物当中含有几种关东团？我问你们他含有几种关东团？好同学张口就来，老师两招，梭机抢机，那对吗？ 那是 n 个对不对？那他怎么反应呢？反应过程当中是不是缩肌脱掉了？抢肌酸脱抢肌纯脱清，是不是形成一种新的关东团？是不是有纸肌？这有三种关东团啊，缩肌，抢肌还有纸肌啊，但不要忘记了还有水分子对吧？ 水分子的话这个你们就自己查一下好不好，当然也不要去背啊，查氧比较好。因为有机吗？没有人查氢吧，你有机氢数多很多对吧，比较费劲是吧？氢一般什么用不饱和度对吧？你这个不用查氧就可以了啊，查氧补水就行了。氧数比较少吗？对吧？ 你不，你不要把简单的问题给复杂化啊。好，下一个让他这个呢啊，多元醇他也可以怎么样形成这种长链的啊？形成这种高分子的很简单，他不是成米，他不是成纸了 啊他不是成纸了啊，他是成了这个迷啊迷界啊。画两个试试啊，比如说这是一二醇对吧？我再给你画两个一二醇 对吧？你这是不是他脱抢击，他脱轻对不对？他一连是不成了。一个纸巾两个碳加一个氧对不对？那你再来一些呢，到底是不是一样的 c h o h 脱掉抢击脱掉轻一样也可以形成一个长链，能明白吧？怎么写呢？所以链结 啊，咱们这么去书写啊啊，换个色吧，来抢击 ch 二对吧？ ch 二，然后呢？这块也有一个抢击，然后呢？这个脱掉 o h 这边脱掉。清是不下来了就水对不对啊？最后一步查个清不查个氧啊？不是查清啊，查个氧补个水， 一查好像是 n 减一吧，对吧，没毛病。二 n 啊，没毛病啊，好，下一个下一个就是两种单起的情况，当然上面这种情况呢是考生最爱考的一个了 啊，就是多元的醇，对了，多元的酸二元醇和二元酸为主吧啊，乙二酸和乙二醇他俩也能够反应啊，怎么去写呢？先让他俩去指画 对吧？栓头抢击穿多轻了，他俩先接上那手拉手，哎，对吧？这链是不是就变长了，对不对？然后这个缩肌再和下一个一二寸的抢肌，怎么继续形成脂肌啊，也就越来越长，能明白吧？那我们就写一下， 那就是从哎从这个位置开始写啊，大家看我这么写，行吧，我这么写，那就应该是 是不这么一个造型，对吧？那么另外一部分呢？对吧？咱们这么写对吧？这块接上碳氧双键，对吧？然后这个位置是个缩积，打开 酸脱抢积纯脱清，写上一个 n 拿下，再加上多少多少个水字，一查就出来了啊，二 n 减一查，氧补水啊，完事。好，最后一个这个缩句呢，也是大多数的同学啊，理解不好的一个， 我多带你斜两步，让你们体会一下他的断键和成键的肌底 o 不 ok？ 好， 咱们试一下啊，分抢击 啊，这叫分权数值啊，同志们，分权数值他有，现行的他也有这种这个网状的这种结构啊，像现行的话，一般他所具有的性质叫热塑性，网状的一般叫热固性，就是加热不融化啊，我给大家讲的这个呢，是呈现行的， ok 吧？现行的话，他是在酸性条件下啊， 是这个分抢机，他影响了本怀的两个临位上的这个氢啊，比如说这个氢被火化了，断了，对吧？接着呢，他又提供了一条派件，这不甲醛吗？对不对？这条件发生断裂了， 这个位置断了，然后这个氢呢，就连到这个氧上了，然后这个碳是不是还有半件？这个碳是不是也有半件？他俩一连啊，就形成了一种物质啊？好，他就是 就这么去连，然后呢？这个碳连上是不是 c h 二啊，对吧？然后这个氧和氢，对吧？变成了这个抢击，继续还能再反应，我再给你一个什么本分，一样，提供的是这个磷位，他俩是不是就能够去脱水了， 明白了吧？是不是链就变长了，对吧？那这个位置是不是还有氢，对不对？这个位置还有氢啊，这条键依然可以断，然后再给一个什么，再给一个甲醛， 对吧？提供的是这条派件，一直往下写，这链是不是就变长了？相对分子质量就可以，怎么样？达到一万以上变成高分子 o 不 ok？ 所以 他的产物怎么写呢？就拿它去写就可以了， 对吧？这样的，然后是 c h 二 o h， 不要忘记啊，他要的是临位上的这个清 抢击，一拖轻一拖，对吧？那水分子就乖乖的下来了，变成了 n 减一个水啊。这块我给大家说一个细节问题啊， 那好多同学他是背的，关于水分子前面的技术是背的，怎么背的呢？老师，两种单解是二， n 减一个水，一种单解是 n 减一个水，那对吗？对个屁，是吧？通常是可以的，这个就不行啊， 这是两种单体，看到了吧？两种单体，但水前面的系数是什么？是 n 减一，所以我建议大家啊，水前面的系数不要背，茶养补水最好。

大家好，欢迎来到多多化学课，今天我们来说说合成有机高分子材料的话题。合成材料的品种很多，塑料、合成纤维和合成橡胶就是我们常说的三大合成材料。 近年发展起来的粘合剂、涂料等也属于合成材料的范畴。人工合成高分子化合物的成功为人工合成材料开辟了新路，改变了只能依靠天然材料的历史。 合成高分子材料由于用途广泛、多样，性能优异，而且其合成原料一般来自于含量丰富的天然资源，具有价廉易得、始于大规模工业生产的特点，在经济发展和改善人民生活中发挥着极大的作用。在我国积极进行经济建设 的今天，合成高分子材料工业也得到了蓬勃发展。合成材料品种很多，安用途和性能可分为合成高分子材料，包括塑料、合成纤维、 合成橡胶、粘合剂、涂料等。功能高分子材料包括高分子分离膜、液晶、高分子导电、高分子医用、高分子高吸水性树脂等和复合材料。 其中被称为三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶应用最广泛。我们首先来说说塑料， 人们天天与塑料打交道，究竟什么是塑料呢？塑料的主要成分其实就是合成树枝，然而它的组成中除了合成树枝以外，还有根据需要家人的具有某些特定用途的添加剂， 如能提高塑性的增速剂、防止塑料老化的防老化剂等。塑料是聚合物，聚合物的相对分子致罪虽然很大，但组成并不复杂， 结构也很有规律性。他们大部分是由小分子通过聚合反应至得的，能合成聚合物的小分子物质较单体。在一只试管中放入少量锯了稀塑料碎片，用酒精灯缓缓加热，观察塑料碎片软化和融化的情况， 融化后立即停止加热，以防分解，等冷却固化后再加热。观察现象可以看到，聚一吸塑料受热到一定温度范围时开始软化，直到融化成流动的液体。融化的聚一吸塑料冷却后又变成固体，加热后又融化，这种现象称为热塑性。 聚一稀、聚绿一稀和聚丙稀等都是热塑性塑料。而有些塑料只是在制造过程中受热时能变软，可以塑制成一定的形状，但加工成型后就不会受热融化，具有热固性，如分全塑料。这是为什么呢？热塑性塑 料具有长链状的线形结构，例如聚乙烯、聚滤乙烯的长链是由碳、碳、碱连接的，这些长链之间是以分子间作用力结合在一起的。当受热时，这些长链会加快震动时，链与链之间的分子间作用力减弱，长链间发生相应的滑动，因此塑料会融化成液体。 当冷却时，长链所含的能量降低，彼此之间的距离拉近，相互吸引力增强，所以会重新硬化。热固性塑料在形成初期也是长链状的，受热会软化，可以被素质成一定的形状。 但在进一步受热时，链与链之间会形成共架件，产生依次交连，形成体型网状结构，硬化定型。在受热时，链状分子的滑动受到限制，因此不会融化。你思考一下，当加热温度很高时，热固性塑料会怎么样呢？ 下面我们来认识一下生活中常见的塑料。聚一吸，简称 pe， 电绝缘性好，耐化学腐蚀，耐腐蚀、耐寒、无毒，耐热性差，耐老化性差。可制成薄膜，做食品、药物的包装材料以及日常用品、绝缘材料以及管道等。 巨率乙烯，简称 ppc， 电绝源性好，耐化学腐蚀，耐有机溶剂，耐磨热、稳定性差，遇冷变硬，透气性差。可治薄膜、软管、日常用品以及管道绝缘材料等。薄膜不能用来包装食品。 聚丙烯，简称 pp， 机械强度好，电绝源性好，耐化学腐蚀，质轻、无毒，耐油性差，低温发脆，容易老化。可治薄膜、日常用品、管道、包装材料等。剧本乙烯，简称 ps， 电绝源性好，透光性好，耐化学腐蚀， 无毒，室温下硬脆，温度较高时变软。耐油性差，可制造高频绝缘材料，电视雷达不见医疗卫生用具。还可制成泡沫塑料，用于防震、防湿、隔音、包装材料等。具四伏以息， 俗称塑料王，简称 ptfe， 耐化学腐蚀，耐容积性好，耐低温、耐高温，可在一百八十摄氏度到二百六十摄氏度之间长期使用。绝缘性好，加工困难。 可制成化工、医药行业使用的耐高温、耐低温制品。尿泉塑料，俗称电浴，简称 uf， 绝缘性好，耐溶剂性好，不耐酸。可制成电器开关、插座及日常用品。 巨甲肌柄，吸酸钾脂，俗称有机玻璃，简称贴门美，透光性好，致青、耐水、耐酸碱腐蚀，抗美以加工，耐磨性长，能溶 于有机溶剂。可制造飞机、汽车用玻璃、光血仪器、医疗器械、广告牌等。现在废弃的塑料制品有害于环境，被称为白色污染物， 因为他们在大自然中降解非常慢。有人估计肺气可降解高分子的农用薄膜在土壤中可长达一百年不分解。 为了根除白色污染，人们联想到淀粉纤维素可以在大自然中被微生物降解，以及有些高分子材料在吸收光能的光敏剂的帮助下也能降解的事实，研究出微生物降解和光降解两类高分子化合物。 微生物降解高分子在微生物酶的作用下，切断某些化学键，降解为小分子，再进一步转变为二氧化碳和水而消失。光降解高分子是在阳光等的作用下，高分子的化学键被破坏而发生降解的过程，他们将为消除百 白色污染带来希望。微生物降解高分子，如聚乳酸等，可以用作手术缝合线、药物缓释材料等医用材料、购物带与食品包装袋等。光降解塑料，如加入光敏剂的聚乙烯等，可以做农用地膜包装袋等。 近年来，我国科学工作者已成功研究出以二氧化碳为原料生产可降解高分子材料的技术，并以投入小规模生产，为消除白色污染和减轻二氧化碳的温室效应做出了贡献。接下来我们来说合成纤维。 人类用棉花、羊毛、蚕丝和马等天然纤维纺纱织布已有悠久的历史，但天然纤维无论是在数量上还是在质量上都不能满足人类的需要。随着化学科学的发展，人类掌握了通过化学方法将木材等加工成人造纤维，后来发展到利用石油、天然气酶和农副产品做原料制成 单体，然后再经化学合成和机械加工等制的合成纤维。合成纤维具有优良的性能，例如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕重注等，但吸水性和透气性不如天然纤维。 在合成纤维中，锦纶、尼龙、涤纶的确良经纶人造羊毛为轮，绿轮和丙轮被称为六大轮，广泛应用于工农业生产和日常生活中。下面我们具体说一说。 涤纶强度高，耐冲击性好，耐热、耐腐、耐住、耐酸、不耐碱，耐光性很好，仅次于经纶。铺筛一千小时强力保持百分之六十到七十，吸湿性很差，染色困难，织物易洗、快干，保型性好， 具有洗可穿的特点。长丝用途，常作为低弹丝制作各种纺织品。短线 用途，棉、毛、马等均可混纺。工业上，轮胎、连子线、渔网、绳索、绿布、原觉材料等 是目前化纤中用量最大的，一般使用分散染料染色，采用高温高压染色。金轮 最大优点是结实耐磨，是最优的一种。密度小，织物轻，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性也很好，耐剪不耐酸。最大缺点是奶日光性不好，织物久晒就会变黄，强度下降，吸湿也不好，但比经纶涤纶好。 成丝多用于针织和丝绸。工业短线大独与羊毛或毛形化纤混纺做滑达、尼、凡尼丁等工业帘子线和渔网，也可做地毯、绳索、传送带、筛网等。一般采用酸性染料，染料常温常压可染。 经纶经纶纤维的性能很像羊毛，所以叫合成羊毛分子结构。经纶在内部大分结构上很独特，成不规则的螺旋型构象，且没有严格的结晶区，但有高序排列与低序排列之分。 由于这种结构使经纶具有很好的热弹性，可加工棚体沙，经纶密度小，比羊毛还小。织物保暖性好， 耐日光性与耐气后性很好，居第一位。吸湿差，染色难。纯粹的丙烯精纤维，由于内部结构紧密，服用性能差，所以通过加入第二、第三单体改善其性能，第二单体改善弹性和手感，第三单体改善染色性。 主要做民用，可纯仿也可混仿，制成多种毛料，毛线、毛毯、运动服，也可人造毛皮、长毛绒、藤体纱、水龙带、阳伞不等。一般 使用阳离子燃料，常温常压下，可燃为轮，为轮最大特点是吸湿性大。合成纤维中最好的，号称合成棉化，强度比紧低差，化学稳定性好，不耐强酸，耐见 耐日光性与耐气后性也很好。但它耐干热而不耐湿热，收缩弹性最差。织物一起皱，染色较差，色泽不显眼， 多或棉化混纺、细布、复仇灯芯绒内衣、帆布、防水布、包装材料、劳动服等直接染料、活性染料、分散染料等均可以使微轮染色，但染身性差。丙纶，丙纶纤维是常见化学纤维中最轻的纤维， 他几乎不吸湿，但具有良好的心吸能力，强度高，制成织物尺寸稳定，耐磨，弹性也不错。化学稳定性好，但热稳定 性差，不耐日晒，易于老化、脆损。可以织袜、蚊帐布、被须、保暖填料、尿不湿等。工业上，地毯、渔网、帆布、水龙带、医学上袋代替棉纱布做卫生用品。丙纶较难上色，通过改性后用分散染料染色。氨纶、 安伦弹性最好，强度最差，吸湿差，有较好的耐光、耐酸、耐碱、耐磨性。安伦是追求动感及便利的高性能衣料所必须的高弹性纤维。安伦比原状可身长五到七倍，所以穿着舒适，手感柔软并且不起皱，可始终保持原来的轮廓。 安伦利用他的特性被广泛的使用于内衣，女性用内衣裤、休闲服、运动服、短袜、连裤袜、灯带等为主的纺织领域、医疗领域等。安伦也是教男 上色，现可通过助己来用分散燃料、酸性燃料来染色。接下来咱们说说橡胶。橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需的材料，重要的战略物资。 最初人们是从橡胶树等植物中获得天然橡胶，但天然橡胶远远不能满足需要，于是科学家开始研究如何用化学方法人工合成橡胶。通过分析发现，天然橡胶的化学组成是聚一物二系， 人们通过模仿天然橡胶的分子组成和结构，以一物二系为单体进行聚合反应，就制得合成橡胶。异物橡胶。随着石油化工的发展，人们开发了一系列合成橡胶， 常用的有丁本橡胶、顺丁橡胶、绿丁橡胶等，他们都是通用橡胶。特种橡胶有耐热和耐酸碱的福橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等。 许多橡胶是现形结构，可塑性好，但强度和韧性差。为了克服这个缺点，工业上常用流与橡胶分子作用使橡胶硫化。 流的作用是使现形橡胶分子之间通过刘桥交连起来形成体型结构，使橡胶具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等。顺钉橡胶具有良好的弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨性都超过天然橡胶。缺点是抗撕裂能力差，易出现裂纹。 丁京橡胶耐油性好、拉伸强度大、耐热性好。缺点是电绝源性、耐寒性差、塑性低、难加工。 乙丙橡胶分子中无双件存在固耐热、耐氧化、耐老化性好、使用混度高。硅橡胶是一种耐热性和耐老化性很好的橡胶，它的特点是既耐高温又耐低温。它 弹性好、耐油、防水。其制品柔软光滑，物理性能稳定无毒，加工性能好。缺点是机械性能差，较脆、易撕裂。塑料一直被认为是良好的绝缘材料，是不导电的。 二十世纪七十年代，日本科学家白川英树、 hike shirt cow 等人在实验室中用一块支取锯一块时，因偶然加入了过量的催化剂，结果发现在正常实验条件下得到的黑色锯一桂粉末变成了一层具有金属光泽的银色薄膜。 后来，该实验室的研究人员和美国一些科学家对句语却银色薄膜进行了深入研究，发现句意柜在掺杂点以后，电导率提高了约一百零七倍，接近金属导体的电导率。 这一发现使白川英树等人获得二零零年度诺贝尔化学奖。目前，导电巨核武已应用于抗静电添加剂、电磁屏蔽材料、 有机发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示屏等领域。导电具合物的发现和应用对你有什么歧视？将两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。 在复合材料中，一种材料作为机体，另外一种材料做未增强剂，就好像人体中的肌肉和骨头一样，各有各的作用，结合在一起就产生某些特殊性能。 你能举出一些复合材料的例子吗？例如玻璃纤维增强塑料。玻璃钢就是玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料。将玻璃融化并迅速拉成细丝，得到一层柔软的玻璃纤维。 将玻璃纤维架到合成树之中，就制得玻璃钢。合成树之与玻璃纤维复合以后，材料的强度大大 提高，可达到某些合金钢的水平，而其密度只有钢铁的五分之一左右。同时，材料仍保持合成树枝较高的耐化学腐蚀性、电绝源性和一加工性能，而且克服了玻璃纤维的脆性，具有较好的韧性。 因此，玻璃钢广泛用于汽车车身、火车车厢和船体，以及印制电路板等。由于复合材料是由多种材料组合起来的， 他的设计自由度很大，不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求。 因此，复合材料是材料科学发展的必然趋势。他不仅成为宇航工业发展的关键，而且在民用工业如汽车、体育用品甚至人类健康方面的应用前景也是十分广阔的。今天就聊到这里，我们下期再见。

今天，咱们聊个特别硬核，又特别能体现化学救场的传奇故事。甲基橡胶这东西，既没有青霉素的家喻户晓，也没有原子弹的惊天动地，却是一战中德国的战争生命线。 是人类第一次用化学合成打破大自然资源垄断的关键尝试，更是战时科技被逼到极致后爆发出的惊人创造力。说直白点，这就是德国人被协约国毒死。天然橡胶进口后，硬生生用煤焦油和金属钠在实验室里熬出来的救命稻草。 哪怕这根稻草手感粗糙、弹性拉胯，却硬生生撑着德国的战争机器多赚了两年， 先把时间拉回一九一四年的欧洲。第一次世界大战的硝烟刚起时，没人能想到一种来自东南亚热带雨林的植物化合物，会成为左右战局的关键资源。那时候的战争，早已不是冷兵器时代的拼杀，而是工业体系的正面较量。 钢铁、石油、火药是基础，而橡胶就是让整个战争机器转起来的润滑油。你可能觉得，橡胶不就是做个轮胎吗？那可就把它的作用想太浅了。在一战的战场上，橡胶的应用渗透到每一个角落。 坦克的履带需要橡胶缓冲，防滑飞机的起落架、轮胎是纯橡胶制品。运送军火和物资的卡车、装甲车全靠橡胶车轮才能在泥泞的战场上移动。军舰的管道密封，船舱的防水胶垫， 步枪的枪托、缓冲炮弹的隐性密封圈，甚至连士兵的军靴、鞋底、防毒面具的面罩和绿毒罐接口，全都离不开橡胶，更别说后方的通讯线路， 电线的绝缘层也是橡胶做的，没有橡胶，前线和后方的通讯都会直接瘫痪。简单来说，在那个工业时代，没有橡胶，再先进的武器装备都是一堆废铁，再庞大的军队都寸步难行。 而当时的天然橡胶完全是协约国的专属资源，天然橡胶的唯一原料是橡胶树，这种树只适合在热带、亚热带的雨林环境生长。而二十世纪初，全世界百分之九十以上的橡胶林都集中在东南亚的马来半岛和属东印度群岛， 也就是现在的马来西亚和印度尼西亚。这些地方全是英国、荷兰的直民地，剩下的少量橡胶林分布在巴西，也被协约国的势力范围覆盖。作为同盟国核心的德国，本土地储温带根本种不了橡胶树。站前的天然橡胶全靠进口， 每年要从东南亚运进数万吨橡胶才能满足工业和军事需求。可战争一打响，英国皇家海军立刻启动了海上封锁，凭借着制海权，把大西洋、地中海的航线全给堵死了。德国的橡胶进口通道一夜之间被掐断。 一开始德国还靠着战前的橡胶储备撑着，可战争的消耗速度远超想象。前线的卡车每天在碎石路和泥泞地里奔波，轮胎磨损的飞快，一架飞机的轮胎只能用十几个起降，一辆坦克的履带橡胶垫撑不过一次战役。 一九一五年下半年，德国的橡胶库存就已经见底了。后方的工厂里，轮胎生产线因为缺原料停工，前线的装甲车开始趴窝，很多卡车只能卸掉橡胶轮胎，换上铁质车轮，不仅速度慢，还容易陷进泥里，运送物资的效率直接暴跌。 更惨的是前线的士兵，防毒面具的橡胶面罩供应不上，面对协约国的毒气弹，很多士兵只能用湿毛巾捂住口鼻，伤亡率大幅上升。德国军方的报告里写着，橡胶的短缺已经成为制约军事行动的最大障碍，若不能解决，三个月内 前线的机动部队将完全失去行动能力。那时候的德国人算是被逼到了墙角，要么坐以待毙 看着战争机器因为缺橡胶停转，最后战败投降。要么另辟蹊径，不靠大自然自己造橡胶。放在今天，合成橡胶不算什么新鲜事，但在一百多年前，这绝对是天方夜谭。 天然橡胶的主要成分是顺式聚异物二烯，是橡胶树的乳胶经过凝固干燥形成的高分子化合物。大自然用几百万年的时间，进化出了这种分子结构完美、弹性和耐磨性俱佳的物质。而人类当时对高分子化学的认知，还停留在雾里看花的阶段。 一九零九年，贝尔实验室的弗里茨霍夫曼曾经尝试过聚合异物二烯，做出了少量合成橡胶。但这个方法不仅原料昂贵，合成条件还极其苛刻，需要高温高压，根本没法大规模量产，只能停留在实验室阶段。 但战争不等人，德国政府立刻下令，集结全国顶尖的化学家尤拜尔巴斯夫等化工企业牵头成立专项研究小组。任务只有一个，不管用什么原料，不管合成出的橡胶性能多差，只要能成型、有韧性， 能代替天然橡胶做轮胎和密封件，能快速量产，就是合格产品。用当时研究小组负责人的话说，我们不需要完美的橡胶，我们只需要能用的橡胶，哪怕他只能撑一个星期，也比没有强。 这群化学家的第一步就是找原料。既然天然橡胶的原料异物二烯成本高，难获取，那就换个思路，从德国本土丰富的资源里找替代品。德国什么资源多？煤鲁尔区的煤炭产量占当时欧洲的一半以上，煤化工也是德国的强项。 煤焦油作为煤炭干流的副产品，产量巨大，还能从中提炼出各种吸听类化合物。化学家们翻遍了煤化工的产物清单，试了十几种吸听单体，一物二吸丁二吸一丁吸，要么是聚合难度太大，要么是产物根本没有弹性。 直到他们盯上了二三二甲基丁二烯。这种化合物是酶胶油里的常见成分，提取工艺简单，成本极低，而且分子结构里有两个双键，属于共轶二烯醚，非常容易发生聚合反应，能形成常练的高分子化合物。这就解决了最关键的原料问题， 不用依赖进口，从德国本土的煤焦油里就能源源不断提取，完全不受封锁影响。原料定了，接下来就是第二个关键问题，用什么做催化剂，让二甲基丁二烯的小分子聚合成大分子的高聚物？ 化学家们又开始了一轮轮试验，酸碱、金属、粉末，试了几十种物质，最后发现金属钠是最适合的引发剂。这个答案说出来可能让人觉得意外，毕竟那是一种特别活泼的金属，扔水里都会剧烈反应， 怎么看都不像能做化工催化剂的材料。但在当时，钠的优势太明显了。第一，德国能工业化生产金属钠，供应量充足。第二，钠的催化效果好， 能轻松激活二甲基丁二烯的双键，引发聚合反应。第三，反应条件简单，不需要高温高压，在常温常压下就能进行，非常适合暂时快速量产的需求。 就是这样一种看似粗犷的组合，二甲基丁二烯做原料，金属钠做引发剂，竟成了破解橡胶危机的关键。一九一六年，德国化学家终于完成了实验室小试，成功用二甲基丁二烯和金属钠合成出了一种黑色的弹性体，他们将其命名为甲基橡胶。 当第一块甲基橡胶被送到军方实验室测试时，结果其实并不理想。它的弹性只有天然橡胶的一半，拉伸后回弹慢，温度稍微低一点就发硬变脆，温度高一点又会发软发黏，耐磨性更是差的离谱， 做出来的轮胎跑不了几百公里就会开裂。但军方的人看到测试结果后，却直接欢呼起来，因为它能成型，能做轮胎、能做密封件，能满足最基本的军事需求。在橡胶断工的绝境里，这就已经是神药了。 可能有人会好奇，这团从媒胶油里炼出来的东西，为什么会有弹性？其实，不管是天然橡胶还是合成橡胶，弹性的本质都不是化学键被拉长，而是高分子分子链的卷曲与缠绕。甲基橡胶也不例外，它的合成原理 是典型的自由基链式聚合反应。金属钠作为引发剂，会在反应体系里释放出电子，这些电子就像点火器，会打破二甲基丁二烯分子里的双键，让每个小分子都产生一个活性位点，也就是自由基。这些带着活性位点的小分子就像一个个伸出手的人， 会互相拉手，一个接一个的连接起来，形成一条长长的分子链，这个过程就是链增长。当无数条长长的分子链互相缠绕交织在一起，就形成了甲基橡胶的固体结构。 平时这些分子链都是卷曲纽结在一起的，就像一堆乱成一团的毛线。当你拉伸甲基橡胶时，卷曲的分子链会被拉直，当你松开手，分子链会因为热力学的原因重新恢复到卷曲的状态，这就是弹性的来源。而甲基橡胶的性能缺陷 也恰恰出在分子结构上。二甲基丁二烯的分子上有两个甲基侧基，这两个侧基就像分子链上挂着的小包袱，会产生空间位阻效应，让分子链没法像天然橡胶的聚异物二烯链那样整齐排列，链段的运动也会受到阻碍。 所以甲基橡胶拉伸后，分子链很难快速回弹。低温下，分子链的运动更是被彻底限制， 就会发硬变脆。高温下，分子链之间的作用力减弱，又会发软发粘。但即便如此，它依然具备高分子材料的基本特征，能满足暂时最迫切的需求，这就足够了。 德国政府立刻启动了甲基橡胶的工业化生产，把全国的煤化工企业和化工厂都改造成了甲基橡胶生产线。暂时的生产工艺谈不上什么精细，就是把煤焦油提取的二甲基丁二烯和切成小块的金属钠一起放进反应釜搅拌混合后， 常温下就能发生聚合反应，反应完成后，把产物过滤、清洗、压制成型，就是成品的甲基橡胶。整个生产过程简单粗暴，没有复杂的设备，没有苛刻的条件，工人经过简单培训就能操作，完美适配了暂时的生产需求。 一九一六年下半年，德国的甲基橡胶月产量就达到了数百吨，一九一七年更是突破了千吨。这些粗糙的甲基橡胶被源源不断的送到轮胎厂、橡胶制品厂，做成卡车轮胎、坦克、履带垫、防毒面具、面罩、管道密封件送往前线。 前线的士兵们很快就用上了这些暂时特供的橡胶制品，他们对甲基橡胶的评价很实在难用，但离不开用甲基橡胶做的卡车轮胎跑不了多久就会鼓包开裂，士兵们只能在轮胎外层缠上铁丝，勉强增加耐磨性。 冬天在东线的战场上，甲基橡胶轮胎经常冻硬，一压就碎，士兵们只能在轮胎上浇热水，等它软化后再开车。防毒面具的甲基橡胶面罩戴久了会发黏，贴在脸上很不舒服，还容易老化开裂。但即便如此，有了这些甲基橡胶制品， 前线的机动部队终于能重新移动，防毒面具的供应也跟上了，士兵的伤亡率大幅下降，德国的战争机器终于又重新转了起来。 假击橡胶的出现，不仅解了德国的燃眉之急，更在战略层面给了协约国一个措手不及。协约国原本以为靠着海上封锁掐断橡胶供应，就能让德国的军事行动陷入瘫痪，却没想到德国人居然用化学合成的方法造出了橡胶替代品。 英国军方的情报部门在报告里惊呼，德国人用煤和金属造出了热带雨林的产物。这是化学的胜利，也是我们封锁策略的失败。 当然，我们也不能过分夸大甲基橡胶的作用，它终究只是一种暂时应急产品，性能上的缺陷注定了它无法替代天然橡胶。一九一八年一战结束后，协约国的海上封锁解除，天然橡胶重新涌入德国市场。甲基橡胶因为弹性差、 耐磨性低、使用寿命短，立刻被市场抛弃，各大生产线纷纷停工。这种在战争中诞生的合成橡胶很快就淡出了人们的视野，成为了一战历史里的一个小插曲。但如果我们把目光放长远，就会发现，甲基橡胶的意义 从来都不在于它本身的性能有多好，而在于它证明了一个划时代的结论，人类可以不靠大自然的馈赠，不靠橡胶树，仅凭化学合成就能造出具有弹性的高分子材料。橡胶不再是植物的专利。 在此之前，人类对于高分子化合物的认知还停留在大自然的产物阶段。淀粉、纤维素、天然橡胶，这些都是生物合成的高分子。人们不知道怎么用人工的方法把小分子聚合成大分子的高聚物。而甲基橡胶的成功合成， 第一次为人类打开了合成高分子的大门。他让化学家们意识到，只要找到合适的单体和催化剂，就能人工合成出各种各样的高分子材料，这为后续合成橡胶的发展砥砺了坚实的理论和实践基础。 一战结束后，化学家们顺着甲基橡胶的思路，继续深入研究合成橡胶的技术。他们发现甲基橡胶的性能缺陷根源在二甲基丁二烯的分子结构，于是开始尝试其他单体丁二烯、绿丁二烯、异物二烯。同时， 催化剂也在不断升级，从金属那发展到奇格勒纳塔催化剂、稀土催化剂，合成橡胶的性能也越来越接近天然橡胶。一九三零年，苏联化学家列别杰夫用丁二烯做原料合成出了丁那橡胶，性能远超甲基橡胶。同年， 美国化学家卡罗瑟斯研发出了绿丁橡胶，具有优异的耐热性和耐油性。一九三五年，德国化学家又合成出了丁苯橡胶， 成为了目前应用最广泛的合成橡胶。到了二战时期，当日本占领东南亚，再次掐断美国的天然橡胶供应时，美国已经拥有了成熟的合成橡胶工业，短短几年内， 合成橡胶的年产量就突破了百万吨，轻松撑过了橡胶危机。而这一切的起点都是一战中德国化学家那一次被逼无奈的尝试。更重要的是，甲基橡胶的合成还推动了高分子化学这门学科的发展。在甲基橡胶出现之前，很多科学家都认为 高分子化合物只是小分子的聚集体，并不是真正的常练分子。而甲基橡胶的合成过程，让科学家们直观的看到了小分子如何聚合成大分子，为高分子化学的奠基人和尔曼施陶丁格提出高分子炼学说提供了重要的实验依据。 一九五三年，施陶丁格因为对高分子化学的开创性贡献获得了诺贝尔化学奖，而他的研究正是站在甲基橡胶这样的早期合成高分子的肩膀上。 一百多年过去了，如今的合成橡胶产业早已今非昔比。丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁金橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶，上百种合成橡胶层出不穷，性能各有优劣，覆盖了工业、农业、军事、日常生活的方方面面。现在我们车上的轮胎 大多是丁苯橡胶和顺丁橡胶的混合物，既具备良好的弹性，又有优异的耐磨性。汽车的密封件用丁金橡胶，耐油又耐热，医疗器械的导管用硅橡胶，无毒又耐腐蚀，合成橡胶的产量也早已超过了天然橡胶， 成为了橡胶产业的主力军。而当我们享受着合成橡胶带来的便利时，不该忘记，一百多年前，在一战的硝烟里，一群德国化学家在实验室里用煤焦油和金属钠造出了第一块甲基橡胶，迈出了人类合成橡胶的第一步。 甲基橡胶就像一个初代英雄，他不完美，不优秀，甚至有点粗糙，但他在最关键的时刻扛起了拯救一个国家战争机器的重任，更打开了人类合成高分子时代的大门。他告诉我们，科学的进步 往往不仅来自于实验室里的精雕细琢，更来自于绝境中的被逼无奈。而人类的智慧总能在黑暗时刻找到点亮希望的那一束光。 从煤焦油里抠出的二甲基丁二烯，到活泼的金属钠，再到黑乎乎的甲基橡胶，这看似简单的组合，背后是化学的力量，是人类对抗自然垄断的勇气， 更是战时科技最真实的模样。他或许会被历史遗忘，但他留下的科学遗产却一直影响着我们的生活，直到今天。

同学们好，在我们的日常生活中，无论是喝水的塑料瓶、身上穿的迪伦运动服，还是包裹食物的保鲜膜，它们都有一个共同的名字，高分子化合物。 这些材料的相对分子质量高达几万甚至几百万。但是你是否想过这些庞然大物是如何诞生的呢？ 他们其实是由无数个小分子像搭积木一样一个接一个的连接起来形成的。这些小分子我们称之为单体，而连接后的长链就是聚合物。 今天我们就深入微观世界，去探索构建这些高分子大厦的两种最基本的建筑方法。 首先我们来看第一种方法，加成聚合反应，简称加聚反应。这种反应的主角通常是含有不饱和键的单体，比如乙酰。请看屏幕，乙酰分子中含有一个探探双键， 这个双键非常关键，它就像两只紧紧握住的手，在特定的催化剂和条件下，双键中的一根键会断裂，就像两只手松开了一只，分别向左右两边伸出。 当无数个乙酰分子都这样做时，他们就能彼此手拉手，连接成一条长长的链，这就是聚乙酰。 加聚反应最大的特点是没有妇产物生成。聚合物的化学组成与单体完全相同，相对分子质量是单体的整数倍。这就像是一群人手拉手排队，队伍的总重量就是每个人体重的总和，没有任何东西丢失。 第二种方法是缩合。聚合反应，简称缩聚反应。与家具不同，缩聚反应更像是一场需要交换礼物的舞会。参与反应的单体必须含有两个或两个以上的官能团，比如抢基、缩基或氨基。 我们以聚酯的合成为例，当一个二元酸分子和一个二元醇分子相遇时，酸上的缩基和醇上的抢机会发生反应。 在这个过程中，他们会忍痛割爱托去一个小分子，通常是水分子，剩下的部分则紧紧结合在一起形成脂基。 这个过程不断重复，分子链越来越长，同时伴随着大量小分子的析出。因此，缩聚产物的化学组成与单体不同，其相对分子质量也不再是单体的整数倍，而是要减去析出小分子的质量总和。 常见的狄伦锦纶就是这样诞生的。最后，让我们把这两种方法放在一起对比一下，以便大家记忆。 家具反应关键在于家，它依赖不饱和键的打开，特点是只进不出，原子利用率百分之百，产物纯净无副产物，就像贪吃蛇一样，越吃越长。 而缩句反应关键在于缩，他依赖官能团之间的反应，特点是有进有出，在连接的同时必须舍弃小分子，就像雕刻一样，去掉多余的部分才能成型。 在考试中判断是加句还是缩句，一看单体是否有双键，二看产物链接是否与单体组成一致。 掌握了这些核心区别，我们就能轻松破解高分子合成的奥秘了。希望大家在课后多练习几个化学方程式，加深理解。

大家好，那接下来两期视频呢，我们来讲一讲高分子，那高分子的相对分子质量呢，一般都比较大，比如说我们在上节课讲的蛋白质，他的相对分子质量呢，在一万以上，而且对于之前我们讲的小分子有机物呢，他们一般都有明确的相对分子质量， 但是由于高分子呢，他的长短不一，所以我们得到高分子呢，其实是混合物啊，所以说呢，我们也只能得到高分子的平均相对分子质量。 那这一期呢，我们先来讲一讲合成高分子的方法，那这里我们主要讲两种方法啊，首先呢，我们来讲讲这个加成聚合反应，也可以简称为加剧反应，那这个反应呢，我们在西厅那一节呢，其实已经讲过一些了，那我们再来看几个例子，复习一下。 那这个反应呢，是绿与稀发生加剧反应，生成聚绿与稀，那这里这个绿与稀呢，我们管它叫做单体而生成的聚绿 羽西呢叫做加成聚合物。那这里呢，我们注意一下这个家具物的结构啊，我们可以注意到呢，这个 chr 啊， chcl 这一部分呢，它是不停重复的啊，这两边好像会继续连下去，那这个重复的部分呢，我们管它叫做链接， 我们一款呢叫做重复结构单元，那一个聚合物中含有的这个链接数目呢，称为聚合度啊，我们写作 n 啊，标在这里啊，这个 n 呢就是叫聚合度， 那这里呢，我们就可以得到一个公式，那就是如果我们想计算一个聚合物它的平均相对分子质量，我们只需要用它链接啊，就是这一个链接的相对分子质量呈上它这个聚合度就可以了， 那这里的恩呢自然也需要是平均的聚合度，那下面呢我们来看一个比较难的家具反应，那就是一四家具啊，我们还是要拿这个 一三第二期来举例子，我们先写一下这个反应的方程式，那这个呢就是我们的反应方程式了，那么如果光看这个反应物和最后的这个链接的话呢，我们会发现呢，其实这个反应和之前我们讲过的疑似加成比较像 啊，都是呢，这里的双键啊变成了，到这里变成了单键啊，这里的双键变成了单键啊，中间这个单键呢变成了双键，然后呢这两边的这个碳呢再去连其他的原子， 那我们也可以仿照一下之前的一四加成呢来理解这个反应啊，我们比如说这是一个一三点二七，但是我们让他的双键呢都断开啊，变成了一边一个电子啊，那这这块的这个 c 十二中的电子和这个 c 十二的电子呢，哎，这样就可以成一根键 啊，然后呢这边的电子呢和另外的一三年二期啊，再去承建啊，那中间的这 这部分呢可以连接形成一个双键啊，那这样的话呢，我们看啊，它就形成了一条长链，而其中的每一个链接呢，都会发现啊，这是单键，这是双键，这是单键， 那么把这种的重复结构呢，把它写成聚合物的形式呢，其实就是这样的啊，那这里依然要强调的是呢，我们这种分析方法呢，只是为了方便大家能够更好的记忆这个反应啊，并不能代表这个反应啊真实的路径。 那讲完了家具反应呢，我们来讲一讲缩和句和反应，也可以简称为缩句反应，那说句反应和家具反应的最大区别呢？就是我们看到之前的家具反应中，所有的反应物呢，都进入到了最后的生成物当中， 而说句反应呢，一般他会伴随着小分子负产物啊，那这里呢，我们主要讲两类说句反应啊，第一类呢是以纸画反应为基础的，那 第二类呢是分权术纸，那我们先来复习一下这个纸画反应，那我们知道纸画反应呢是唇和酸，在浓硫酸和加热的情况下呢，生成纸还有水， 那这里呢，如果我们把这个纯换成一二纯，把这个酸换成解二酸的话啊，继续让他们发生植化反应，你就会得到这样的一个产物，那这里呢，他不仅生成了一个指肌，那在这边呢，他还剩下了一个缩肌，这边还剩下了一个抢肌。 那在这样的一个反应体系当中呢，这边的缩机呢，就可以和体系中未反应的一二纯继续反应啊，这边继续发生质化反应。 同样的呢，这边的抢击呢，也可以和体系中的角酸继续发生反应，这样呢就会使这个长链呢不断的延伸下去，那最终呢就会得到一条高分子长链啊，那现在呢，我们来把这个完整的反方程式来写一下， 那这个呢，就是我们写出的一个反应方式了啊，这里 n 个解酸，还有 n 个眼唇，在催化剂和加热的条件下呢，生成这样的一个高分子， 那和家具反映不同的是呢，梭具反映的产物呢，我们要写出它的端机来啊，因为我们知道里边这个链接呢，它是不断重复的啊，当然在两端呢，它的这个缩机，还有这边这个抢机呢，是没有反应的，所以我们需要把它标出来 啊，那和家具反应另一个不同点呢，就是搜剧反应会生成小分子，那这个例子当中呢，这个小分子就是水啊，那么来看一下一共要生成多少个水， 那在反应物当中呢，一共是有二 n 个缩机，还有二 n 个抢机，那如果这些完全反应的话呢，应该会生成二 n 个水啊，但是呢，由于端机的这个缩机还有抢机呢，没有 反应啊，所以一共是生成二人减一个水。那我们刚才讲的这类数据反应呢，它需要有两个不同的分子啊，其中一个呢，需要有两个缩集，那另外一个呢，需要有两个抢集啊，那么来看另外一类数据反应， 那这个分子呢，他在这个分子当中同时具有缩机和抢机啊，那如果他和自己发生一个分子间的纸化反应的话啊，比如说这个抢机中的轻啊，还有这个缩机中的抢机啊，发生一个纸化反应啊，那我们看新生成的这个分子啊，他同样的还是 同样，他既具有缩机啊，又具有抢机，那如果这个缩机呢，和其他的抢机啊，发生执法反应啊，这个抢机呢，还有其他的缩机也发生执法反应，那同样呢也是能形成一个高分子长链，那我们来写一下这 这个反应，他的反应方程是，那在这个反应当中呢， n 个这个分子啊，发生艘距反应啊，生成这样的一个高分子，那这个高分子呢？同样的啊，我们要写出他的端集 啊，啊，还要注意他生成这个小分子的数目呢，和我们之前讲的呢有些不太一样啊，这里是 n 减一个，那为什么呢？因为这个反应物啊，他是有 n 个缩机，还有 n 个抢机，那如果完全反应的话呢，会生成 n 个水啊，那因为端机呢没有发生反应啊，所以一共是生成 n 减一个水， 那以纸画反应为基础的数据反应呢，我们就先讲到这里，那下面呢，我们来看另一类数据反应，分权数值，那分权数值呢？我们用的反应物呢是本分还有甲醛啊，那我们之前讲过啊，这个拳击的双键呢，是可 可以发生加成反应的啊，那这里呢就是本分和甲醛先发生一个加成反应啊，那么注意到呢，这个轻啊，他呢加成到这个氧上啊，那本上这个碳呢就加成到这个碳上啊，那我们来把产物写一下， 那我们把这个产物呢和一个本分啊放在一起啊，那这回呢，他们俩发生的就不是一个加成反应，而是一个取代反应啊，那就是这个碳呢，他取代了这个抢机啊，就是这两个碳呢连在了一起啊，然后这个抢机呢和这个清啊反应生成了水， 那么注意到生生这个产物呢，他的这个抢鸡啊，他的临位呢，是不是还有一个青，那这个青呢，也可以和另一分子的甲醛啊，像我们之前啊写 写的这样继续发生一个反应，那继续这样反应下去，是不是就可以形成一个高分子场面啊？那我们把这样的一个反映形式啊，把他的方式写一下， 这个呢就是我们写出的一个方式啊， n 个本分，还有 n 个甲醛，在酸和尖的情况下呢，生成这样的一个高分子 啊，那个高分子呢，我们同样要注意他的端机啊，这边这个清呢，没什么好解释的，那这个抢机呢，我们注意本身呢，他是一个甲醛啊，但是呢他只和一个本分呢发生了反应啊，所以说呢，剩的这个端机呢就是一个抢机。 那最后呢，我们来看一下，怎么确定这个水的数量啊？那经过我们上面的演示呢，我们也看到啊，这个水中的氧呢，完全来自于甲醛的汤及氧，那最开始呢，我们有 n 个甲醛啊，那这里呢我们也看到啊， 所有的甲醛呢，这个氧呢都进入到了水当中啊，除了最右边这个端集啊，他还是以一个抢集的形式呢，连在这个高分子上的，那所以说呢，一共甲醛贡献了 n 减一个氧，那相应的呢就会有 n 减一个水， 那合成高分子的反应呢？我们就先讲到这里，下一期呢我们会带大家了解一些常见的高分子材料，那我们下期再见。