高分子第7章逐步聚合简
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逐步聚合(Stepwise Polymerization)名词解释线形缩聚(Linear Poly-codensation):在聚合反应过程中,如用2-2或2官能度体系的单体作原料,随着聚合度逐步增加,最后形成高分子的聚合反应。
线型缩聚形成的聚合物为线形缩聚物,如涤纶、尼龙等。
体形缩聚(Tri-dimensional Poly-condensation):参加反应的单体,至少有一种单体含有两个以上的官能团,反应中形成的大分子向三个方向增长,得到体型结构的聚合物的这类反应。
官能度(Functionality):一分子聚合反应原料中能参与反应的官能团数称为官能度。
平均官能度(Aver-Functionality):单体混合物中每一个分子平均带有的官能团数。
即单体所带有的全部官能团数除以单体总数基团数比(Ratio of Group Number):线形缩聚中两种单体的基团数比。
常用r表示,一般定义r为基团数少的单体的基团数除以基团数多的单体的基团数。
r=Na/Nb≤1,Na为单体a的起始基团数,Nb为单体b的起始基团数。
过量分率(Excessive Ratio):线形缩聚中某一单体过量的摩尔分率。
反应程度(Extent of Reaction)与转化率(Conversion):参加反应的官能团数占起始官能团数的分率。
参加反应的反应物(单体)与起始反应物(单体)的物质的量的比值即为转化率。
凝胶化现象(Gelation Phenomena)凝胶点(Gel Point):体型缩聚反应进行到一定程度时,体系粘度将急剧增大,迅速转变成不溶、不熔、具有交联网状结构的弹性凝胶的过程,即出现凝胶化现象。
此时的反应程度叫凝胶点。
预聚物(Pre-polymer):体形缩聚过程一般分为两个阶段,第一阶段原料单体先部分缩聚成低分子量线形或支链形预聚物,预聚物中含有尚可反应的基团,可溶可熔可塑化。
该过程中形成的低分子量的聚合物即是预聚物。
高分子化学思考讨论题第一章绪论1、与低分子化合物相比,高分子化合物有什么特征?2、何谓高聚物?何谓低聚物?3、简要解释重复单元、结构单元、单体单元、单体和聚合度的含义。
4、什么叫热塑性?什么叫热固性?试举例说明。
5、什么叫等规(全同立构)、间规(间同立构)和无规聚合物?试举例说明。
6、高分子链结构形状有几种?它们的物理、化学性质有何不同?7、何谓相对分子质量的多分散性?如何表示聚合物相对分子量的多分散性?试分析聚合物相对分子质量多分散性存在的原因。
8、数均分子量和重均分子量的物理意义是什么?试证明:≥。
9、聚合度和相对分子量间有什么关系?计算中对不同聚合反应类型的聚合物应注意什么?试举例说明。
10、如何用实验测定一未知单体的聚合反应是以逐步聚合还是按连锁聚合机理进行的。
11、有下列所示三成分组成的混合体系。
成分1:质量分数=0.5,相对分子质量=1×104成分2:质量分数=0.4,相对分子质量=1×105成分3:质量分数=0.1,相对分子质量=1×106求这个混合体系的数均分子量和重均分子量及相对分子质量分布宽度指数。
第二章自由基聚合1、总结烯类单体的聚合特征得到以下规律:(1)能形成聚合物的主要是乙烯、乙烯的一元取代物、乙烯的1,1-二元取代物。
乙烯的1,2-二元取代物除个别外一般不聚合。
(2)大部分烯类单体能按自由基机理聚合,只有少部分按离子型机理聚合。
(3)有些单体能按自由基、阳离子和阴离子机理进行聚合。
请对以上情况加以分析说明。
2、解释为什么引发剂的活性次序一般为:过氧化二碳酸酯类>过氧化二酰类>过氧化酯类>过氧化二烷基类3、过硫酸盐无论在受热、受光或受还原剂作用下均能产生SO4¯•?如果需要随时调整反应速度或随时停止反应,应该选择何种方式产生SO4¯•?如果工业上要求生产分子量很高的聚合物,聚合温度尽量低,则应选择何种方式产生这种自由基?4、在自由基聚合中,为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接,且所得的聚合物多为无规立构。
第七章 缩合聚合1.聚酯化反应280℃时的平衡常数K =4.9,聚酰胺化反应260℃时平衡常数K =305,根据wn Pn KX =,作出水含量(摩尔分数表示)与数均聚合度的关系图,并讨论分析其结果。
解:根据 wn Pn KX =和P X n -=11联立求解得:2141-+=w n n K X (负值已经舍去) 所以对聚酯化反应有21419.4-+=w n n X 对聚酰胺反应有2141305-+=w n n X 对水含量赋值作图得:n w (%)聚酯 数均聚合 度100200300400500600聚酰 胺 数 均聚合 度从图上可知,缩聚反应中水含量对数均分子量影响很大,特别是当平衡常数较小时,水含量对聚合度影响非常严重。
要想获得较高的聚合度,例如200左右,就必须使残存的小分子副产物极低。
而对于平衡常数较大的缩聚反应,要达到同样的聚合度,小分子副产物含量可适当高一些,亦即,对小分子副产物的排除可适当放宽。
2.从对苯二甲酸(1mol)和乙二醇(1mol)聚酯化反应体系中,共分出水18克,求产物的平均分子量和反应程度,设平衡常数K =4。
解:设分离出20g 水后,反应达到平衡的反应程度为p ,此时分子量为 。
起始官能团数: N 0 N 0 0 0 t 时刻官能团数:N 0(1-P) N 0(1-P) PN 0 N W 残留水分子数=生成的水分子数-排出的水分子数18W P N N 水0w -=0.5P 21818=P 18N W P N N n 0水0w w -=⨯--==根据:wpn K n X =PX n -=11代入数据:)5.0(4-=P P n XPX n -=11解得:4.4771.0==n X P数均分子量 4.42221924.4=⨯=n M3.生产尼龙-66,想获得数均分子量为13500的产品,采用己二酸过量的办法, 若使反应程度P 达到0.994,试求己二胺和己二酸的配料比。
逐步聚合物举例在化学领域中,聚合物是由许多相同或不同的单体通过共价键连接起来形成的大分子化合物。
逐步聚合是一种常见的聚合过程,它通过连续添加单体分子到反应体系中来合成聚合物。
下面我们将以聚酯为例,介绍逐步聚合的原理和过程。
聚酯是一类重要的聚合物,广泛应用于塑料、纤维和涂料等领域。
其合成过程主要基于酸和醇之间的酯化反应。
首先,选取一种二元醇和一种二元酸,它们通过酯键相互连接形成聚酯分子。
逐步聚合的关键在于单体的逐渐添加,确保高分子链的逐渐生长。
在实际的合成过程中,首先将所需的二元醇和二元酸按一定摩尔比混合溶解于反应溶剂中,加入一定量的催化剂。
随后,通入惰性气体以排除氧气,开始反应。
酯化反应是一个可逆的过程,由于生成水的副反应,通常在减压条件下推动反应向聚合物方向进行。
单体逐渐聚合形成高分子量的聚酯,反应结束后通过溶剂蒸发或其它方法得到聚酯产物。
逐步聚合的优点在于合成过程相对简单,反应条件温和,适用于合成各种类型的聚合物。
不过,逐步聚合也存在一些缺点,例如合成周期长,耗时耗能,且难以控制高分子量的精确度。
因此,在工业生产中,通常采用其他更高效的聚合方法来大规模生产聚合物。
除了聚酯,逐步聚合还可用于合成许多其他类型的聚合物,如聚酰胺、聚酰亚胺等。
每种聚合物的合成过程都遵循逐步聚合的基本原理,通过单体的逐渐添加实现高分子链的生长。
不同的单体组合和反应条件将导致聚合物具有不同的性质和用途。
总的来说,逐步聚合作为一种重要的聚合方法,在化学合成和高分子材料领域有着广泛的应用。
通过合理选择单体和反应条件,可以合成出具有特定功能和性能的聚合物,为各行各业提供了丰富的材料选择。
希望通过对逐步聚合的了解,人们能更好地利用这一合成方法,推动化学和材料科学的发展进步。
1。
○逐步聚合:无活性中心,单体官能团之间相互反应而逐步增长,绝大 多数缩聚反应都属于逐步聚合。
○连锁聚合:活性中心引发单体,迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加 聚反应大部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中心,根据活性中心的不 同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
○热塑性聚合物:能溶于适当溶剂中,加热时可熔融塑化,冷却时则固 化成型,如涤纶,尼龙等。
热塑性聚合物可以重复加工成型。
○热固性聚合物: 加热条件下发生了交联反应, 形成了网状或体型结构, 再加热时不能熔融塑化,也不溶于溶剂。
热固性聚合物一经固化,就不 能进行二次加工成型,如酚醛树脂,硫化橡胶。
○无规预聚物:预聚物中未反应的官能团呈无规排列,经加热可进一步 发生交联反应的预聚物称做无规预聚物,这类预聚物由单体直接合成, 通过控制聚合温度控制反应阶段。
○结构预聚物:具有特定的活性端基或侧基的预聚物称为结构预聚物, 其往往是线形低聚物,分子量从几百至几千不等,它本身不能进一步聚 合或交联,必须另加交联剂,催化剂等才能交联。
○引发剂效率(ƒ):引发剂分解生成初级自由基总量中真正用于与单体反 应最后生成单体自由基并开始链增长反应的自由基的百分数,ƒ﹤1。
○构型:指分子中原子由化学键固定在空间排布的结构,固定不变,要 改变构型,必须经化学键的断裂和重组。
○构象:由于 σ 单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态,处于不 稳定状态,随分子的热运动而随机改变。
○动力学链长:每个活性种从引发阶段开始到终止阶段为止,所消耗的 单体分子数定义为动力学链长(ν)。
* ○光学异构:即分子中含手性原子(如手性碳 C ),使物体与其镜像不能 叠合,从而具有不同旋光性,这种空间排布不同的对映体称为光学异构 体,分 R(右)型和 S(左)型。
○几何异构:又称顺反异构,是指分子中存在双键或环,使某些原子在 空间的位置不同而产生的立体异构。
○遥爪聚合物:在聚合物分子链两端各带有特定官能团、能通过这些反 应性端基进一步聚合的高分子物质。
高分子化学与物理基础(第二版)第7章高分子的结构第7章高分子的结构1高分子的近程结构2高分子的远程结构3高分子链的均方末端距4高分子的分子间作用力与聚集态5高分子的晶态结构第7章高分子的结构6高分子的结晶度与物理性能7 高分子的结晶行为和结晶动力学8高分子的非晶态结构9高分子的取向态结构1 0高分子的液晶态结构1 1高分子共混体系的聚集态结构第7章高分子的结构高分子的结构决定了其物理性能。
通过对高分子的结构以及分子运动的研究,发现高分子结构与性能之间的内在联系,就能够从性能的角度指导高分子的合成和高分子材料的成型加工,使高分子材料更好地满足实际应用的要求。
因此,研究高分子结构是高分子设计和材料设计的重要基础。
7.1 高分子的近程结构1高分子的化学组成2结构单元的键接方式3高分子链的构造---线型、支化和交联4共聚高分子的组成与结构5高分子链的构型7.1.1 高分子的化学组成7.1.1.1 碳链高分子这类高分子的共同特点是可塑性较好,化学性质比较稳定,不易水解,但是力学强度一般,而且由于碳氢键和碳碳键的键能较低,高分子的耐热性较差。
7.1.1.2 杂链高分子该类高分子一般由逐步聚合反应或者开环聚合得到。
相对于碳链高分子,它们的耐热性和强度明显提高,但是由于主链上含有官能团,容易发生水解、醇解和酸解等副反应,化学稳定性较差。
7.1.1 高分子的化学组成7.1.1.3 元素有机高分子元素有机高分子一方面保持了有机高分子的可塑性和弹性,另一方面还具有无机物的优良热稳定性,因此可以在一些特殊的场合使用。
缺点是强度较低。
7.1.1.4 无机高分子分子链(包括主链和侧基)完全由无机元素组成,不含碳原子。
例如聚硫、聚硅等。
这类高分子的耐高温性能优异,但同样存在强度较低的问题。
7.1.2 结构单元的键接方式高分子链一般由结构单元通过共价键重复连接而成。
例如a-烯烃双烯类单体聚合时结构单元的键接方式会更加复杂。
如2-氯丁二烯的自由基聚合有三种加成方式。