缩聚与自由基比较
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缩聚和自由基聚合的区别缩聚和自由基聚合是两种常见的聚合反应过程。
它们在化学合成、生物化学以及材料科学等领域中有着广泛的应用。
本文将分别介绍缩聚和自由基聚合的定义、特点、机理以及应用。
一、缩聚缩聚是指通过化学反应将小分子(单体)连接在一起形成高分子化合物的过程。
在缩聚过程中,小分子中的官能团与其他分子中的官能团发生反应,形成化学键,从而形成高分子链。
缩聚反应通常需要外部能量的介入,如热能或光能。
缩聚反应的特点如下:1. 高分子链的长度增加,分子量增大;2. 缩聚反应是一个逆向过程,需要消耗能量;3. 缩聚反应具有选择性,只有具有特定官能团的单体才能发生缩聚反应。
缩聚反应的机理主要有两种:加成聚合和缩合聚合。
1. 加成聚合:加成聚合是指单体中的官能团直接与其他单体中的官能团发生加成反应,形成高分子链。
常见的加成聚合反应有乙烯聚合和苯乙烯聚合等。
2. 缩合聚合:缩合聚合是指单体中的官能团通过缩合反应,失去小分子(如水分子)后连接在一起形成高分子链。
常见的缩合聚合反应有酯交换反应和酰胺形成反应等。
缩聚反应在化学合成、材料科学以及生物化学等领域中有着广泛的应用。
例如,聚合物材料的合成、药物的制备以及生物大分子的合成等都离不开缩聚反应。
二、自由基聚合自由基聚合是指通过自由基反应将单体连接在一起形成高分子化合物的过程。
在自由基聚合过程中,单体分子中的双键被打开产生自由基,自由基与其他单体中的双键发生反应,形成高分子链。
自由基聚合反应通常需要引发剂的作用。
自由基聚合反应的特点如下:1. 高分子链的长度增加,分子量增大;2. 自由基聚合反应是一个自由基链反应,反应速度快;3. 自由基聚合反应具有高度的随机性和非选择性。
自由基聚合反应的机理主要有两种:链引发聚合和自由基聚合。
1. 链引发聚合:链引发聚合是指引发剂通过引发自由基反应,产生大量自由基,引发单体之间的自由基聚合反应。
常见的链引发聚合反应有自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等。
1.解释重复单元,结构单元,单体单元,单体含义单体:能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子化合物 重复单元:重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。
结构单元:构成高分子主链结构组成的单个原子或原子团。
单体单元:高分子分子结构中由单个单体分子衍生而来的 最大的结构单元2 聚合度:单个聚合物分子中所含单体单元的数目。
以重复单元数为基准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值,以D P 表示;以结构单元数为基准,即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值,以X n 表示3 阻聚常数即阻聚剂的链转移常数,C s =K t r /K p 4.半衰期:指引发剂分解至起始浓度一半所需时间 5.凝胶点:开始出现凝胶瞬间的临界反应程度6.凝胶现象:在交联逐步聚合反应过程中,随着聚合反应的进行,体系粘度突然增大,失去流动性,反应及搅拌所产生的气泡无法从体系中逸出,可看到凝胶或不溶性聚合物明显生成的实验现象7.自动加速效应竞聚率:随着聚合反应的进行,单体转化率(c %)逐步提高,【I 】【M 】逐渐下降,聚合反应速率R p 理应下降,但在许多聚合体系中,R p 不但不下降,反而显著升高,这种现象是没有任何外界因素影响,在反应过程中自动发生的,因而称为自动加速现象;是指聚合反应中期,反应速率自动增加的现象。
8.竞聚率:同一种自由基均聚和共聚链增长速率常数之比,r 1=k 11/k 12 r 2=k 22/k 219.乳液聚合:单体在水中分散成乳液状态的聚合。
体系有单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。
10.引发剂:通常是一些可在聚合温度下具有适当的分解速率,生成自由基,并能引发单体聚合的化合物。
11.胶束:表面活性剂在溶液中的浓度达到某一临界值,如果浓度继续增加,表面活性剂分子中的长链亲油基团通过分子间吸引力相互缔合,自身相互抱成团,而亲水基团则伸向水中,与水分子结合形成聚集体,即胶束。
12.配位聚合:是指采用金属有机化合物与过渡金属化合物的络合体系作为引发剂的聚合反应。
《高分子化学教程》习题答案(王槐三第三版)第1章1、解释下列概念(1) 高分子化合物:由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在1万以上的化合物。
(2) 重复结构单元:将大分子链上化学组成和结构可重复的最小单位称为重复结构单元(在高分子物理里也称为链节)。
(3) 结构单元:由1个单体分子通过聚合反应而进入聚合物重复单元的那一部分叫结构单元。
(4) 平均相对分子质量:高分子化合物中同系物相对分子质量的统计平均值。
(5) 平均聚合度:所有大分子链上所含重复结构单元数量的统计平均值。
(6) 多分散性和分散指数:多分散性是指聚合物材料中所含大分子同系物的相对分子质量不相等的这一特性。
分散指数是指重均相对分子质量与数均相对分子质量的比值。
2、写出合成下列聚合物的聚合反应方程式并标出结构单元 (1) 涤纶n HOOCCOOH n HO(CH 2)2OH (2n -1)H 2OHO[OCCOO(CH 2)2O]n H +=+结构 结构单元单元(2) 尼龙-610n HOOC COOH n H 2N(CH 2)6NH 2(2n -1)H 2OHO [ OC(CH 2)8COHN(CH 2)6NH ]+=+(CH 2)8n H 结构单元结构单元(3) 有机玻璃n CH 2CH 3COOCH 3CCH 2CH 3C COOCH 3=[]n CH 2CH 3C COOCH 3结构单元:(4) 聚乙烯醇n CH 2 = CHOCOCH 3CH 2CH []OCOCH 3n水解聚合[]CH 2CH OHn(5) 环氧树脂 (见P8) (6) 聚碳酸酯HOCH 3CH 3C Cl C O ClH OC CH 3CH 3OCCl + (2n - 1)HCl=+n n []OH n O(7) 聚己二氨基甲酸丁二酯n OCN(CH 2)6NCO + n HO(CH 2)2OH = []OCNH(CH 2)6NHCOO(CH 2)4O n(8) 维尼纶[]CH 2CH OHn + CH 2O CH 2CHCH 2CH CH 2CH OCH 2OOH(9) 丁腈橡胶nCH 2CHCN CH 2CHCH CH CH 2CHCH 2CHCHCH 2CNnn +[](10) ABS 树脂nCH 2CHCN CH 2CHCH CH 2n ++ nCH 2CH+ BPOCH 2CHCH 2CHCHCH 2CH 2CH CNn[]3、写出合成下列聚合物的聚合反应方程式并命名聚合物 (1) HO OC(CH 2)8CONH(CH 2)6NH n H []HO OC(CH 2)8CONH(CH 2)6NH n H[]n HOOC(CH 2)8COOH + n H 2N(CH 2)6NH 2 =尼龙-610 (2)[]OCNH(CH 2)6NHCOO(CH 2)4O n见第2题(7)小题 聚己二氨基甲酸丁二酯(3) H O(CH 2)5CO OH[]nn HOOC(CH 2)5OH = HO []OC(CH 2)5O H + (n-1)H 2On聚6-羟基己酸酯 4、参见教材p3315、分别写出单独或与别的单体进行聚合的反应方程式并命名聚合物。
二、缩聚和逐步聚合2.2 缩聚反应(缩聚反应是缩合聚合的简称,是多次缩合重复结果形成缩聚物的过程)(1) 缩合反应*官能度:一分子中能参与反应的官能团数称作官能度(f );考虑官能度时需以参与的反应集团为基准。
(2)缩合反应线形缩聚的首要条件是需要2-2或2-官能度体系作原料,采用2-3或2-4官能度体系是,除了按线形方向缩聚外,侧基也能缩聚,先形成支链,进一步形成体形结构,这就称作体形缩聚。
(3) 共缩聚羟基酸或氨基酸一种单体的缩聚,可称作均缩聚;由二元酸和二元醇2种单体进行的缩聚是最普通的缩聚;从改进缩聚物结构性能角度考虑,将1种二元酸和2种二元醇、2种二元酸和2种二元醇进行所谓“共缩聚”。
2.3 线形缩聚反应的机理2.3.1 线形缩聚和成环倾向*线形缩聚时,需考虑单体及其中间产物的成环倾向,一般情况下,五、六元环的结构比较稳定。
*成环是单分子反应,缩聚则是双分子反应,因此,低浓度有利于成环,高浓度有利于线形缩聚。
2.3.2 线形缩聚机理 (特征有2:逐步、可逆)(1)逐步特性缩聚反应无特定的活性种,各步反应速率常数和活化能基本相等,缩聚早期,转化率就很高,因此用基团的反应程度来表述反应的程度更为确切,现已等摩尔二元酸和二元醇的缩聚反应为例来说明*反应程度p 的定义为参与反应的基团数(0N N -)占起始基团数0N 的分数,因此:0001N N N p N N -==-*如将大分子的结构单元数定义为聚合度n X ,则:0n N X N==结构单元总数大分子数 进一步可得 11n X p =-;(2) 可逆平衡聚酯化和低分子酯化反应相似,都是可逆平衡反应,正反应是酯化,逆反应是水解。
*平衡常数小,低分子副产物水的存在限制了分子量的提高,需在高度减压条件下脱除; *平衡常数中等,300—400;水对分子量有所影响,聚合早期可在水中进行,只是后期,需要在一定的减压条件下脱水,提高反应程度;*平衡常数很大,K>1000;可以看作不可逆。
高分子材料合成方法高分子材料是一种重要的功能材料,广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等领域。
高分子材料的合成方法多种多样,本文将介绍几种常见的高分子材料合成方法。
一、聚合反应法。
聚合反应法是一种常见的高分子材料合成方法,其原理是通过将单体分子进行聚合反应,形成高分子链。
聚合反应法包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、离子聚合等多种类型,其中自由基聚合是最为常见的一种。
在自由基聚合过程中,单体分子中的双键被引发剂或光引发剂引发,产生自由基,自由基不断地进行加成反应,最终形成高分子链。
聚合反应法具有操作简单、反应条件温和、产率高等优点,因此被广泛应用于高分子材料的合成中。
二、缩聚反应法。
缩聚反应法是另一种常见的高分子材料合成方法,其原理是通过两个或多个分子中的官能团之间的结合反应,形成高分子链。
缩聚反应法包括酯化缩聚、醚化缩聚、酰胺化缩聚等多种类型,其中酯化缩聚是应用最为广泛的一种。
在酯化缩聚过程中,两个羧酸分子经过脱水反应形成酯键,不断地进行重复反应,最终形成高分子链。
缩聚反应法具有原料易得、反应条件温和、产率高等优点,因此也被广泛应用于高分子材料的合成中。
三、环氧树脂固化法。
环氧树脂固化法是一种特殊的高分子材料合成方法,其原理是通过环氧树脂与固化剂之间的反应,形成三维网络结构的高分子材料。
环氧树脂固化法具有操作简单、成型方便、性能优异等优点,因此被广泛应用于复合材料、粘接剂、涂料等领域。
四、离子交换法。
离子交换法是一种特殊的高分子材料合成方法,其原理是通过高分子材料中的官能团与离子交换树脂中的离子进行交换反应,形成新的高分子材料。
离子交换法具有选择性强、反应速度快、操作简便等优点,因此被广泛应用于高分子材料的改性和功能化中。
综上所述,高分子材料合成方法多种多样,包括聚合反应法、缩聚反应法、环氧树脂固化法、离子交换法等多种类型。
不同的合成方法适用于不同的高分子材料,选择合适的合成方法对于高分子材料的性能和应用具有重要意义。
精品好资料——————学习推荐高分子化学复习简答题(三)---自由基聚合学校名称:江阴职业技术学院院系名称:化学纺织工程系时间:2017年3月10日1、自由基聚合反应转化率-时间曲线特征。
答:诱导期:初级自由基为阻聚杂质所终止,无聚合物形成,聚合速率零。
若严格取除杂质,可消除诱导期。
初期:单体开始正常聚合,转化率在5%~10%以下(研究聚合时)或10%~20%(工业上)以下阶段称初期;此时转化率与时间近似呈线性关系,聚合恒速进行。
中期:转化率达10%~20%以后,聚合速率逐渐增加,出现自动加速现象,直至转化率达50%~70%,聚合速率才逐渐减慢。
后期: 自动加速现象出现后聚合速率逐渐减慢,直至结束,转化率可达90%~100%。
2、自由基聚合与缩聚反应的特征比较。
答:自由基聚合:(1)由基元反应组成,各步反应的活化能不同。
引发最慢。
(2)存在活性种。
聚合在单体和活性种之间进行。
(3)转化率随时间增长,分子量与时间无关。
(4)少量阻聚剂可使聚合终止。
线形缩聚:(1)聚合发生在官能团之间,无基元反应,各步反应活化能相同。
(2)单体及任何聚体间均可反应,无活性种。
(3)聚合初期转化率即达很高,官能团反应程度和分子量随时间逐步增大。
(4)反应过程存在平衡。
无阻聚反应。
3、为什么自由基聚合时聚合物的相对分子质量与反应时间基本无关,缩聚反应中聚合物的相对分子质量随时间的延长而增大?答:自由基聚合遵循连锁聚合机理:链增加反应的活化能很低,Ep=20~34KJ/mol,聚合反应一旦开始,在很短的时间内(0.01s~几秒)就有成千上万的单体参加了聚合反应,也就是生成一个相对分子质量几万~几十万的大分子只需要0.01s~几秒的时间(瞬间可以完成),体系中不是聚合物就是单体,不会停留在中间聚合度阶段,所以聚合物的相对分子质量与反应时间基本无关。
缩聚反应遵循逐步聚合机理:单体先聚合成低聚体,低聚体再聚合成高聚物。
链增加反应的活化较高,Ep=60KJ/mol生成一个大分子的时间很长,几乎是整个聚合反应所需的时间,缩聚物的相对分子质量随聚合时间的延长而增大。
• 1. 目前,悬浮聚合发主要用于生产()。
A. PVC、PVDCB. PSC. PED. PP正确答案:A.• 2. 下列单体中可进行自由基、阴离子、阳离子聚合反应的是()。
A. 氯乙烯B. 苯乙烯C. 乙烯D. 醋酸乙烯正确答案:B.• 3. 聚乙烯醇的单体是()。
A. 乙烯醇B. 乙醇C. 乙醛D. 醋酸乙烯酯正确答案:D.• 4. 典型乳液聚合中,主要引发地点是在()。
A. 单体液滴B. 胶束C. 水相D. 单体液滴和胶束正确答案:B.• 5. 过硫酸钾引发剂属于()。
A. 氧化还原引发剂B. 水溶性引发剂C. 油溶性引发剂D. 阴离子引发剂正确答案:B.• 6. 在自由基聚合中,若初级自由基与单体的引发速度较慢,则最终聚合速率与单体浓度呈()级关系。
A. 1B. 1.5C. 2D. 不能确定正确答案:B.•7. 苯醌是常用的分子型阻聚剂,一般用单体的()就能达到阻聚效果。
A. 1.0%一0.5%B. 1.0%一2.0%C. 2.0%一5.0%D. 0.1%一0.001%正确答案:D.•8. ()的自由基是引发聚合反应常见的自由基。
A. 高活性B. 低活性C. 中等活性D. 无活性正确答案:C.•9. 某工厂用PVC为原料制搪塑制品时,从经济效果和环境考虑,他们决定用()聚合方法。
A. 本体聚合法生产的PVCB. 悬浮聚合法生产的PVCC. 乳液聚合法生产的PVCD. 溶液聚合法生产的PVC正确答案:C.•10. 自由基链转移反应中,不可能包括活性链向( )的转移。
A. 高分子B. 单体C. 引发剂D. 溶剂• 1. 对于自由基聚合,在其他条件保持不变的前提下升高聚合温度,得到的聚合物的分子量将()。
A. 减小B. 增大C. 不变D. 不一定正确答案:B.• 2. 在乙酸乙烯酯的自由基聚合反应中加入少量苯乙烯,会发生()A. 聚合反应加速B. 聚合反应停止C. 相对分子量降低D. 相对分子量增加正确答案:B.• 3. 传统自由基聚合的机理特征是()。
自由基聚合机理烯类单体(de)加聚反应多属连锁聚合,连锁聚合反应由链引发、链增长、链终止等基元反应组成,各步(de)反应速率和活化能相差很大.连锁聚合链引发形成活性中心(或称活性种),活性中心不断与单体加成而使链增长(单体之间并不反应),活性中心(de)破坏就是链终止.自由基、阳离子、阴离子都可能成为活性中心引发聚合,故连锁聚合又可分为自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合等,其中自由基聚合产物约占聚合物总产量(de)60%.热力学上能够聚合(de)单体对聚合机理(de)选择是有差异(de),如氯乙烯只能自由基聚合、异丁烯只能阳离子聚合、MMA可以进行自由基聚合和阴离子聚合、苯乙烯则可按各种连锁机理聚合.自由基聚合产物约占聚合物总产量60%以上,其重要性可想而知.高压聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯类、聚丙烯腈、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、ABS树脂等聚合物都通过自由基聚合来生产.本节将对自由基链式聚合反应作较详细(de)讨论.自由基聚合(de)基元反应烯类单体(de)自由基聚合反应一般由链引发、链增长、链终止等基元反应组成.此外,还可能伴有链转移反应.现将各基元反应及其主要特征分述如下.1 链引发链引发反应是形成单体自由基活性种(de)反应.用引发剂引发时,将由下列两步组成:(1)引发剂I分解,形成初级自由基R;(2)初级自由基与单体加成,形成单体自由基.单体自由基形成以后,继续与其他单体加聚,而使链增长.比较上述两步反应,引发剂分解是吸热反应,活化能高,约105~150kJ /mo1,反应速率小,分解速率常数约10-4~10-6s-1.初级自由基与单体结合成单体自由基这一步是放热反应,活化能低,约20~34kJ/mo1,反应速率大,与后继(de)链增长反应相似.但链引发必须包括这一步,因为一些副反应可以使初级自由基不参与单体自由基(de)形成,也就无法继续链增长.有些单体可以用热、光、辐射等能源来直接引发聚合.这方面(de)研究工作不少,苯乙烯热聚合已工业化;紫外光固化涂料也已大规模使用.2 链增长在链引发阶段形成(de)单体自由基,仍具有活性,能打开第二个烯类分子(de)π键,形成新(de)自由基.新自由基活性并不衰减,继续和其他单体分子结合成单元更多(de)链自由基.这个过程称做链增长反应,实际上是加成反应.为了书写方便,上述链自由基可以简写成 ,其中锯齿形代表由许多单元组成(de)碳链骨架,基团所带(de)独电子系处在碳原子上.链增长反应有两个特征:一是放热反应,烯类单体聚合热约55~95kJ /mol;二是增长活化能低,约20~34KJ/mol,增长速率极高,在~几秒钟内,就可以便聚合度达到数千,甚至上万.这样高(de)速率是难以控制(de),单体自由基一经形成以后,立刻与其他单体分子加成,增长成活性链,而后终止成大分子.因此,聚合体系内往往由单体和聚合物两部分组成,不存在聚合度递增(de)一系列中间产物.对于链增长反应,除了应注意速率问题以外,还须研究对大分子微观结构(de)影响.在链增长反应中,结构单元间(de)结合可能存在“头-尾”和“头-头”或“尾-尾”两种形式.经实验证明,主要以头-尾形式连接.这一结果可由电子效应和空间位阻效应得到解释.对一些取代基共轭效应和空间位阻都较小(de)单体聚合时头-头结构会稍高,如醋酸乙烯酯、偏二氟乙烯等.聚合温度升高时,头-头形式结构将增多.由于自由基聚合(de)链增长活性中心—链自由基周围不存在定向因素,因此很难实现定向聚合,即单体与链自由基加成由sp2杂化转变为sp3杂化时,其取代基(de)空间构型没有选择性,是随机(de),得到(de)常常是无规立构高分子,因此该种聚合物往往是无定型(de).3 链终止自由基活性高,有相互作用而终止(de)倾向.终止反应有偶合终止和歧化终止两种方式.两链自由基(de)独电子相互结合成共价键(de)终止反应称做偶合终止.偶合终止结果,大分子(de)聚合度为链自由基重复单元数(de)两倍.用引发剂引发并无链转移时,大分子两端均为引发剂残基.某链自由基夺取另一自由基(de)氢原子或其他原子(de)终止反应,则称做歧化终止.歧比终止结果,聚合度与链自由基中单元数相同,每个大分子只有一端为引发剂残基,另一端为饱和或不饱和,两者各半.根据上述特征,应用含有标记原子(de)引发剂,结合分子量测定,可以求出偶合终止和歧比终止(de)比例.链终止方式与单体种类和聚合条件有关.一般单取代乙烯基单体聚合时以偶合终止为主,而二元取代乙烯基单体由于立体阻碍难于双基偶合终止.由实验确定,60℃下聚苯乙烯以偶合终止为主.甲基丙烯酸甲酯在60℃以上聚合,以歧化终止为主;在60 ℃以下聚合,两种终止方式都有.聚合温度增高,苯乙烯聚合时歧化终止比例增加.在聚合产物不溶于单体或溶剂(de)非均相聚合体系中,聚合过程中,聚合产物从体系中沉析出来,链自由基被包藏在聚合物沉淀中,使双基终止成为不可能,而表现为单分子链终止.此外,链自由基与体系中破坏性链转移剂反应生成引发活性很低(de)新自由基,使聚合反应难以继续,也属单分子链终止.工业生产时,活性链还可能为反应器壁金属自由电子所终止.链终止活化能很低,只有8~2lKJ/mo1,甚至为零.因此终止速率常数极高[106~108L/(mol·s)].但双基终止受扩散控制.链终止和链增长是一对竞争反应.从一对活性链(de)双基终止和活性链—单体(de)增长反应比较,终止速率显然远大于增长速率.但从整个聚合体系宏观来看,因为反应速率还与反应物质浓度成正比,而单体浓度(1~l0mo1/L)远大于自由基浓度(10-7~l0-9mo1/L),结果,增长速率要比终止速率大得多.否则,将不可能形成长链自由基和聚合物.任何自由基聚合都有上述链引发、链增长、链终止三步基元反应.其中引发速率最小,成为控制整个聚合速率(de)关键.4 链转移在自由基聚合过程中,链自由基有可能从单体、溶剂、引发剂等低分子或大分子上夺取—个原子而终止,并使这些失去原子(de)分子成为自由基,继续新链(de)增长,使聚合反应继续进行下去.这一反应称做链转移反应.向低分子链转移(de)反应式示意如下:向低分子转移(de)结果,使聚合物分子量降低.链自由基也有可能从大分子上夺取原子而转移.向大分子转移一般发生在叔氢原子或氯原子上,结果使叔碳原子上带上独电子,形成大分子自由基.单体在其上进一步增长,形成支链.自由基向某些物质转移后,形成稳定(de)自由基,不能再引发单体聚合,最后只能与其他自由基双基终止.结果,初期无聚合物形成,出现了所谓“诱导期”.这种现象称做阻聚作用.具有阻聚作用(de)物质称做阻聚剂,如苯醌等.阻聚反应并不是聚合(de)基元反应,但颇重要.根据上述机理分析,可将自由基聚合(de)特征概括如下.①自由基聚合反应在微观上可以明显地区分成链(de)引发、增长、终止、转移等基元反应.其中引发速率最小,是控制总聚合速率(de)关键.可以概括为慢引发、快增长,速终止.②只有链增长反应才使聚合度增加.一个单体分子从引发,经增长和终止,转变成大分子,时间极短,不能停留在中间聚合度阶段,反应混合物仅由单体和聚合物组成.在聚合全过程中,聚合度变化较小.③在聚合过程中,单体浓度逐步降低,聚合物浓度相应提高.延长聚合时间主要是提高转化率,对分子量影响较小.④少量%~%)阻聚剂足以使自由基聚合反应终止.四种共聚物一无规共聚物无规共聚物(random copolymer).单体M1,M2在大分子链上无规排列,两单体在主链上呈随机分布,没有一种单体能在分子链上形成单独(de)较长链段. :~~~~~M1 M1M2 M2M2 M1M2 M1M2 M2M1~~~~~目前开发出(de)共聚物中多数是这一类,如丁二烯-苯乙烯无规共聚物(丁苯橡胶),氯乙烯-醋酸乙烯共聚物等.聚丙烯无规共聚物也是聚丙烯(de)一种,它(de)高分子链(de)基本结构用加入不同种类(de)单体分于加以改性.乙烯是最常用(de)单体,它引起聚丙烯物理性质(de)改变.与PP均聚物相比,无规共聚物改进了光学性能(增加了透明度并减少了浊雾),提高了抗冲击性能,增加了挠性,降低了熔化温度,从而也降低了热熔接温度;同时在化学稳定性、水蒸汽隔离性能和器官感觉性能(低气味和味道)方面与均聚物基本相同.应用于吹塑、注塑、薄膜和片材挤压加工领域,作食品包装材料、医药包装材料和日常消费品.二嵌断共聚物嵌段共聚物(block copolymer)又称镶嵌共聚物. 由化学结构不同(de)链段交替聚合而成(de)线型共聚物.交替结合(de)链段有有规交替和无规交替两种. 嵌段共聚物与共混物和接枝共聚物在结构和性质上是不同(de).它(de)玻璃化温度由温度较低(de)聚合物决定(de),而软化点却随该温度较高(de)聚合物而变化,因而处于高弹态(de)温度范围较宽. 可用阴离子聚合、自由基聚合、络合聚合、缩聚或机械化学等方法制备. 由较长(de)M1链段和较长(de)M2链段间隔排列形成(de)大分子链,根据链段(de)多少可以分为:二嵌段,如苯乙烯-丁二烯共聚物;三嵌段,如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯;多嵌段共聚物等.TPEE(热塑性聚酯弹性体)是含有聚酯硬段和聚醚软段(de)嵌段共聚物.其中聚醚软段和未结晶(de)聚酯形成无定形相聚酯硬段部分结晶形成结晶微区,起物理交联点(de)作用.TPEE具有橡胶(de)弹性和工程塑料(de)强度;软段赋予它弹性,使它象橡胶;硬段赋予它加工性能,使它象塑料;与橡胶相比,它具有更好(de)加工性能和更长(de)使用寿命;与工程料相比,同样具有强度高(de)特点,而柔韧性和动态力学性能更好.三交替共聚物由二种或多种单体在生成(de)共聚物主链上单体单元呈交替(或相同)排列(de)共聚反应.其产物称交替共聚物.如:…ABABABAB….在进行交替共聚(de)单体中,有(de)均聚倾向很小或根本不均聚.例如具有吸电子基团(de)马来酸酐(顺丁烯二酸酐)就不均聚;但它能与具有给电子基团(de)单体(如苯乙烯或乙烯基醚等)进行交替共聚.又如马来酸酐与具有给电子取代基(de)1,2-二苯乙烯都不能明显地均聚;但它们却能交替共聚.所以交替效应实质上反映了单体之间(de)极性效应.例如苯乙烯和马来酸酐(de)交替共聚,是由于有给电子取代基(de)苯乙烯与有吸电子取代基(de)马来酸酐之间发生电荷转移而生成电荷转移络合物(de)结果:取代基吸电子能力不够强(de)单体(如丙烯腈或甲基丙烯酸甲酯)与苯乙烯之间只能进行无规共聚;但是如果加入氯化锌,则它能与丙烯腈或甲基丙烯酸甲酯络合,使这两种单体(de)取代基(de)吸电子能力增强,它们都可以与苯乙烯形成 1:1(de)电荷转移络合物,并得到交替共聚物.四接枝共聚物接枝共聚物(Graft copolymer) :聚合物主链(de)某些原子上接有与主链化学结构不同(de)聚合物链段(de)侧链(de)一种共聚物,称为接枝共聚物,如接枝氯丁橡胶、SBS接枝共聚物.所谓接枝共聚是指大分子链上通过化学键结合适当(de)支链或功能性侧基(de)反应,所形成(de)产物称作接枝共聚物.接枝共聚物(de)性能决定于主链和支链(de)组成,结构,长度以及支链数.长支链(de)接枝物类似共混物,支链短而多大接枝物则类似无规共聚物.通过共聚,可将两种性质不同(de)聚合物接枝在一起,形成性能特殊(de)接枝物.因此,聚合物(de)接枝改性,已成为扩大聚合物应用领域,改善高分子材料性能(de)一种简单又行之有效(de)方法. 接枝共聚反应首先要形成活性接枝点,各种聚合(de)引发剂或催化剂都能为接枝共聚提供活性种,而后产生接枝点.活性点处于链(de)末端,聚合后将形成嵌段共聚物;活性点处于链段中间,聚合后才形成接枝共聚物.。
第一章绪论1、与低分子化合物相比,高分子化合物有什么特点?能否用蒸馏的方法提纯高分子化合物?答:与低分子化合物相比,高分子化合物主要特点有:(1)相对分子质量很大,通常在104~106之间;(2)合成高分子化合物的化学组成比较简单,分子结构有规律性;(3)各种合成聚合物的分子形态是多种多样的;(4)一般高分子化合物实际上是由相对分子质量大小不等的同系物组成的混合物,其相对分子质量只具有统计平均的意义及多分散性;(5)由于高分子化合物相对分子质量很大,因而具有与低分子化合物完全不同的物理性质.不能。
由于高分子化合物分子间作用力往往超过高分子主链内的键合力,当温度升高到汽化温度以前,就发生主链的断裂和分解,从而破坏了高分子化合物的化学结构,因而不能用蒸馏的方法提纯高分子化合物。
2、何谓相对分子质量的多分散性? 如何表示聚合物相对分子质量的多分散性?答:聚合物是相对分子质量不等的同系物的混合物,其相对分子质量或聚合度是一平均值。
这种相对分子质量的不均一性称为相对分子质量的多分散性.相对分子质量多分散性可以用重均分子量和数均分子量的比值来表示.这一比值称为多分散指数, 其符号为D. 即D =M w/M n。
分子量均一的聚合物其D为1.D越大则聚合物相对分子质量的多分散程度越大。
相对分子质量多分散性更确切的表示方法可用相对分子质量分布曲线表示.以相对分子质量为横坐标,以所含各种分子的质量或数量百分数为纵坐标,即得相对分子质量的质量或数量分布曲线.相对分子质量分布的宽窄将直接影响聚合物的加工和物理性能。
聚合物相对分子质量多分散性产生的原因注意由聚合物形成过程的统计特性所决定。
3、各举三例说明下列聚合物(1)天然无机高分子,天然有机高分子,生物高分子。
(2)碳链聚合物,杂链聚合物。
(3)塑料,橡胶,化学纤维,功能高分子.答:(1)天然无机高分子:石棉、金刚石、云母;天然有机高分子:纤维素、土漆、天然橡胶;生物高分子:蛋白质、核酸(2)碳链聚合物:聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯;杂链聚合物:聚甲醛、聚酰胺、聚酯(3)塑料:PE、PP、PVC、PS;橡胶:丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶化学纤维:尼龙、聚酯、腈纶、丙纶;功能高分子:离子交换树脂、光敏高分子、高分子催化剂4、什么叫热塑性塑料?什么叫热固性塑料?试各举两例说明。