第四章 聚合方法
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聚合实施方法第四章聚合实施方法4.1.本体聚合一.定义:不加其它介质,只有单体本身在印发剂、光、热辐射的作用下进行的聚合。
二.配方组成:单体+引发剂(或用光、热辐射引发)+(助剂,如少量颜料、增塑剂、润滑剂、分子量调节剂)三.分类:1.根据单体和聚合体的互溶情况分为均相和非均相两种。
均相本体聚合,是指聚合物溶于单体,在聚合过程中物料逐渐变稠,始终成为均一相态,最后变成硬块。
St、MMA的本体聚合就属均相本体聚合。
非均相本体聚合是单体聚合后新生成的聚合物不溶于单体中,从而沉淀下来成为异相,即非均相氯乙烯的本体聚合。
2.按参加反应的单体的相态分为气相和液相两种。
气相本体聚合最为成熟的是高压聚乙烯的生产。
典型的液相本体聚合有St、MMA 的本体聚合。
四.优缺点1.优点:生产流程短、设备少,易于连续化、生产能力大、产品纯度高、透明性好,此法适用于生产板材或其它型材。
2.缺点:①反应热大,不易排出,危险性大②由于反应体系粘度大,分子扩散困难,所以形成的聚合物分子量分布变宽。
五.聚合机理:遵循自由基聚合一般机理,提高反应速率时,往往分子量降低。
六.意义理论上:由于其组成简单、影响因素少,特别适用于实验室研究。
如:a.单体聚合能力的初步鉴定b.动力学研究c.竞聚率测定d.少量聚合物的试制实际生产上:许多单体均可采用本体聚合方法,不论是气体、液体或固体。
七.生产工艺特征关键是反应热的排出,△H=55~95KJ∕mol20%以下,体系粘度小,散热无困难30%以上,粘度大,散热不易,加上凝胶效应,放热更高,如果散热不良,轻者,造成局部过热,分子量分布变宽,影响产品质量;重者,温度失调,引起短聚,为解决此问题,在工艺和设备的设计上采取了多种措施:〈1〉使反应进行到一定转化率就分离出聚合物。
〈2〉采用较低的反应温度、较低浓度的引发剂进行聚合。
〈3〉将聚合分布进行,控制转化率“自动加速效应”,使放热均匀。
〈4〉强化聚合设备的传热。
第四章聚合方法
一、单选题
2、乳液聚合的主要场所是_ ___。
A、水相;
B、单体液滴;
C、乳胶粒
4、合成橡胶通常采用乳液聚合反应,主要是因为乳液聚合____ _。
A、以水作介质价廉无污染;
B、散热容易;
C、不易发生凝胶效应;
D、易获得高分子量聚合物
5、在乳液聚合的第二阶段,补加一定量的引发剂后,______。
A、聚合物分子量增大;
B、聚合物分子量不变;
C、聚合速率不变;
D、聚合速率增大
6、在乳液聚合的第二阶段,补加一定量的引发剂后,______。
A、聚合速率降低;
B、聚合速率增大;
C、聚合物分子量增大;
D、聚合物分子量降低
7、乳液聚合和悬浮聚合都是将单体分散于水相中,但聚合机理却不同,这是因
为_ _____。
A、分散剂不同所致;
B、聚合温度不同所致;
C、搅拌速度不同所致;
D、聚合场所不同所致
二、填空题
3、油包水型的乳液聚合称为_____________。
4、单体、引发剂溶解在溶剂中进行的聚合反应称为____________。
5、单体以液滴状悬浮于水中而进行的聚合称为____________。
6、不用溶剂只用单体和/或少量的引发剂或催化剂进行聚合的方法称为
__________。
7、单体在搅拌下借助乳化剂的作用分散于水(或其他分散介质)中形成乳状液
而进行的聚合称为_______________。
第四章聚合方法在前面的章节中,我们已经学习了一些基本的聚合方法,如求和、求平均值、计数等。
这些方法可以帮助我们从一组数据中得出一个总体的概括性统计信息。
然而,在一些情况下,这些简单的聚合方法可能无法满足我们的需求,我们需要更进一步地了解聚合方法的高级技巧。
在本章中,我们将介绍一些常用的高级聚合方法,包括分组聚合、透视表和数据透视。
这些方法可以帮助我们更加深入地理解数据,并通过不同的维度和角度来进行数据分析。
首先,让我们来介绍一下分组聚合。
分组聚合是指将数据按照一些特定的维度进行分类,并对每个类别进行聚合计算。
例如,我们有一个销售数据集,其中包含了产品、地区和销售额等信息。
我们可以将数据按照产品进行分组,然后计算每个产品的总销售额。
这样,我们可以得到每个产品的销售情况,并进一步分析销售额最高的产品、销售额最低的产品等等。
分组聚合的方法有很多种,最常用的是使用GroupBy函数。
GroupBy函数可以根据我们指定的维度进行分组,并对每个分组进行聚合计算。
例如,我们可以将销售数据按照产品进行分组,并对每个产品的销售额进行求和。
代码示例如下:```sales_data.groupby('Product')['Sales'].sum```上述代码中,`sales_data`是我们的销售数据集,`'Product'`是我们指定的维度,`'Sales'`是我们需要进行聚合计算的指标。
通过使用`groupby`函数,我们可以得到每个产品的销售总额。
除了求和之外,GroupBy函数还可以进行其他类型的聚合计算,包括求均值、计数、最大值、最小值等等。
我们可以通过使用`agg`函数来指定不同的聚合方法。
例如,我们可以计算每个产品的平均销售额和最大销售额,代码示例如下:```sales_data.groupby('Product')['Sales'].agg(['mean', 'max']) ```上述代码中,`'mean'`和`'max'`是我们需要进行的聚合方法。
高分子化学课件聚合方法一、教学内容本节课的内容选自教材《高分子化学》的第四章,主题为聚合方法。
详细内容涵盖了自由基聚合、离子聚合、配位聚合及开环聚合等常见聚合反应的原理、特点和实际应用。
二、教学目标1. 理解并掌握不同聚合反应的原理及其反应过程;2. 学习并区分各类聚合方法的优缺点及其在实际生产中的应用;3. 培养学生的实验操作能力,能运用所学聚合方法进行简单的高分子合成实验。
三、教学难点与重点教学难点:各类聚合方法的反应机理及其应用场景的掌握。
教学重点:自由基聚合、离子聚合、配位聚合及开环聚合的基本原理和实验方法。
四、教具与学具准备1. 教具:多媒体课件、黑板、粉笔;2. 学具:实验手册、高分子化学实验器材及试剂。
五、教学过程1. 实践情景引入(5分钟):通过展示日常生活中常见的高分子材料,如塑料、橡胶等,引出聚合方法在高分子合成中的应用。
2. 例题讲解(15分钟):讲解自由基聚合、离子聚合、配位聚合及开环聚合的原理,结合实际例题进行深入分析。
3. 随堂练习(10分钟):让学生根据所学内容,完成教材中相关的练习题,巩固所学知识。
4. 实验操作演示(10分钟):现场演示自由基聚合实验,让学生观察实验现象,加深对聚合方法的理解。
5. 小组讨论(10分钟):分组讨论各类聚合方法的优缺点及适用场景,培养学生的团队协作能力。
六、板书设计1. 聚合方法2. 内容:自由基聚合离子聚合配位聚合开环聚合七、作业设计1. 作业题目:(1)简述自由基聚合、离子聚合、配位聚合及开环聚合的原理。
(2)比较各类聚合方法的优缺点及其在实际应用中的选择。
2. 答案:(1)自由基聚合:通过自由基引发剂引发,使单体分子断裂,高分子链;离子聚合:通过离子引发剂引发,使单体分子发生离子反应,高分子链;配位聚合:通过过渡金属化合物作为催化剂,使单体分子在催化剂活性中心发生聚合反应;开环聚合:通过开环反应,使环状单体分子转化为高分子链。
4. 自由基共聚合例1 苯乙烯(M 1)和丙烯酸甲醇(M 2)在苯中共聚,已知r=0.75,r 2=0.20。
求:(1)画出共聚物组成F 1-f 1曲线;(2)[M 1]0=1.5mol ·L -1,[M 2]0=3.0mol ·L -1,求起始共聚物的组成;(3)当M 1质量分数为15%,当M 2质量分数为时85%,求共聚物的组成。
解 (1) 因为r 1=0.75 < 1 , r 2=0.2 < 1,所以,两单体的共聚属于有恒比共聚点的非理想共聚。
其恒比点为:762.02.075.022.0121f F 21211=---=---==r r r共聚物组成的F 1-f 1曲线如下: ·(2)因为[M 1]0=1.5mol ·L -1,[M 2]0=3.0mol ·L -1。
得[][][]67.0f 1f 33.00.35.15.1M M M f 010202010101=-==+=+=,起始共聚物组成为()()()5.0fr f f 2fr f f f r F 202202012011020121101=+++=(3)当[M 1]0=15%(质量分数),[M 2]=85%(质量分数),M 1和M 2的摩尔分数分别为:[][][]873.0127.01f 1f 127.01088.91044.11044.186/85.0104/15.0104/15.0M M M f01023332010101=-=-==⨯+⨯⨯=+=+=---起始共聚物组成为 ()()()318.0fr f f 2fr f f f r F 202202012011020121101=+++=例2 根据下图的二元组分的自由基共聚反应F 1-f 1关系形状,判断竞聚率值、共聚反应特征、共聚物组成与原料组成的关系,以及共聚物两组分排列的大致情况。
解 曲线(1)r 1=r 2=0,交替共聚,不论单体配比如何,共聚物组成恒定,并且不随转化率的变化而变化,共聚物为交替共聚物,两种结构单元严格交替排列。
第四章自由基链式聚合实施方法本章要点:1.自由基链式聚合的实施:通常有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合,它们有不同的适用场合,有着各自的优缺点;2.本体聚合:为解决散热问题,采用分段聚合;3.溶液聚合:溶剂的选择性是关键;4.悬浮聚合:聚合机理同常规的本体或溶液聚合,分散剂起到关键作用,产物的粒径达到mm级;5.乳液聚合:具有特殊的聚合机理和聚合规律,通过增加乳化剂用量可同时提高聚合速率和产物的分子量;6.大品种高分子:低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯和丁苯橡胶等等,宜采取适当方法生产。
本章难点:1.乳液聚合的聚合场所:增溶胶束和乳胶粒为乳液聚合的主要差所;2.乳液聚合的聚合过程:根据聚合速率,乳液聚合分为三个阶段;聚合过程中单体和乳化剂的物料转移由单体液滴、至水相、再至乳胶粒;聚合过程中分散相(胶束、单体液滴和乳胶粒)按一定规律变化;3.乳液聚合动力学:经典的乳液聚合包含许多理想条件。
4.1 聚合方法和聚合体系4.1.1 单体在反应介质中的分散状态本体聚合没有反应介质,溶液聚合中单体以分子状态溶解在反应介质,悬浮聚合中单体以mm级的分散相悬浮于反应介质中,在乳液聚合中单体主要存在于分散相的单体液滴和乳胶粒中。
4.1.2. 按聚合体系的相态单体及其聚合物以分子状态溶解在反应介质中,聚合体系成为一相,此时为均相聚合;反之,单体或/和聚合物不溶于反应介质,聚合体系具有多个相,此时为非均相聚合。
4.1.3. 按单体的物理状态分类分为气相聚合、液相聚合和固相聚合。
4.2 本体聚合4.2.1 本体聚合的组成和特点本体聚合体系由单体、引发剂和少量助剂组成。
除用引发剂进行聚合以外,还可用光和辐照来进行聚合。
本体聚合的聚合速率高,产物纯度大,但是散热和搅拌困难。
4.2.2 本体聚合的适用场合产物纯度高,特别适用于生产板材和型材等透明制品,且所用设备比较简单。
本体聚合反应,也特别适合于实验室研究。