聚合物反应工程基础第二章概要
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第二章 聚合反应原理第一节 概述聚合物的合成方法可概括如下:⎧⎧⎪⎨⎨⎩⎪⎩加聚反应,属于连锁聚合机理单体的聚合反应聚合物的合成反应缩聚反应,属于逐步聚合机理大分子反应其中,单体的聚合反应是聚合物合成的重要方法。
(一)高分子化学的一些基本概念1.高分子化合物(high molecular weight compound )——由许多一种或几种结构单元通过共价键连接起来的呈线形、分支形或网络状的高分子量的化合物,称之为高分子量化合物,简称高分子化合物或高分子。
高分子化合物也称之为大分子(macromolecule )、聚合物(polymer )。
高分子化合物的特点:(1)高的分子量:.(molecular weight )>104;.<103时称为齐聚物(oligomer )、寡聚物或低聚物;(2)存在结构单元:结构单元是由单体(小分子化合物)通过聚合反应转变成的构成大分子链的单元;(3)结构单元通过共价键连接,连接形式有线形、分支形或网络状结构。
如聚苯乙烯(PS ):.:10~30万,线形,含一种结构单元—苯乙烯单元,属通用合成塑料。
2n CH CHn★结构单元(structural unit )和重复单元(repeating unit ):PVC PMMA PSCH 2CH ClCH 2C CH 3COOCH 3CH 2CHO结构单元和重复单元相同如尼龙-66(聚己二酰己二胺),有两个结构单元,两个结构单元链接起来组成其重复单元。
尼龙-66 尼龙-6NH(CH 2)6NH CO(CH 2)4CO 结构单元结构单元重复单元NH(CH 2)5CO2.聚合度(degree of polymerization ,DP )——即一条大分子所包含的重复单元的个数,用DP 表示;对缩聚物,聚合度通常以结构单元计数,符号为X n ;n X DP 、X n 对加聚物一般相同。
对缩聚物有时可能不同,如对尼龙-66,X n =2DP ;对尼龙-6,X n =DP 。
第二章 逐步聚合反应§2.1 概述前面提到,大部分缩聚反应属于逐步聚合机理,因此,以缩聚反应为例来阐述逐步聚合反应的规律和特点,并介绍重要逐步聚合物。
缩聚是基团间的反应,乙二醇和对苯二甲酸缩聚成涤纶聚酯,以及己二酸和己二胺缩聚成聚酰胺-66,都是典型的例子。
nHO(CH2)2OH+n +(2n-1)H 2O 2)22)4CONH(CH 2)6H nHOOC(CH 2)4COOH+nH 2N(CH 2)6NH +(2n-1)H 2O缩聚在高分子合成中占有重要的地位,聚酯、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂、醇酚树脂等杂链聚合物多由缩聚反应合成。
此外,聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚等工程塑料,聚硅氧烷、硅酸盐等半无机或无机高分子,纤维素、核酸、蛋白质等天然高分子都是缩聚物,可见缩聚反应涉及面很广。
特别是近年来通过缩聚反应制得了许多性能优异的工程塑料和耐热聚合物。
缩聚逐步聚合不论在理论上还是在实践上都发展得很快,新方法、新品种、新工艺不断出现,这一领域十分活跃。
还有不少非缩聚的逐步聚合,如合成聚氨酯的聚加成、制聚砜的芳核取代、制聚苯醚的氧化耦合、己内酰胺经水催化合成尼龙-6的开环聚合等。
这些聚合反应产物多数是杂链聚合物,与缩聚物相似。
§2.2 缩合反应与缩聚反应一、缩合反应——两个官能团间缩掉一小分子进行的化合反应缩合反应的反应物中每个反应物只能有一个官能团。
例如:O H H COOC CH OH CH CH COOH CH 2523233+→+O H CH CONHCH CH NH CH H C COOH CH 23232233+→+O H CH OCH CH CH OH CH CH 22322323+→O H OCOCH CO CH COOH CH 22333+→分别生成酯、酰胺、醚和酸酐。
二、缩聚反应1、缩聚反应的定义由两个或两个以上官能团的单体之间连续、重复进行的缩合反应,即缩合聚合反应,简称缩聚反应。