第9章 开环歧化聚合
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开环歧化聚合反应的原理
开环歧化聚合反应是一种通过引入外部骨架或功能单体,将环状分子转变为线性或支化高分子的反应。
开环歧化聚合反应的原理可分为两个步骤:
1. 开环反应:环状分子的环被打开,生成开链的中间产物。
通常是通过引入外部的剂来破坏分子之间的环状结构。
开环剂可以是氧化剂、还原剂、酸、碱或其他特定的引发剂。
开环反应的结果是生成具有反应位点的链状或链状中间产物。
2. 歧化反应:开链中间产物上的反应位点进行聚合反应,形成线性或支化的高分子。
歧化反应可以是自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等不同机制的反应。
在聚合反应中,开链中间产物上的反应位点与引发剂或催化剂发生反应,引发聚合反应,将分子进行连接或交联,形成高分子链。
总的来说,开环歧化聚合反应通过打破环状分子的结构,引入外部的剂来生成开链的中间产物,然后通过桥接或连接反应将这些中间产物进行聚合,形成线性或支化的高分子链。
化工新材料课程教学大纲第一部分大纲说明一、课程性质和任务《化工新材料》是江苏广播电视大学开放教育应用化工技术专业(专科)的一门选修课。
本课程共1学分,18学时,开设一学期。
木课程的主要内容包括:化工新材料的教学内容包括功能聚合物载体、离了交换树脂、高效高质高了交换膜材料、聚合物负载试剂、聚合物负载有机催化剂、聚合物负载金属催化剂、吸附分离功能树脂、基于模板印迹的分了识别材料、有机薄膜光伏材料与器件、新能源材料、先进功能陶瓷和智能型医用高分了材料等教学内容。
通过该课程的学习,使学生能够建立起对化工新材料的全面认识。
本课程介绍多种功能材料的新知识、新理论、新技术和新工艺,通过本课程的学习,使得学生对近代化学材料研究领域的一些新理论、新方法以及新材料有较深入的了解,基本掌握主要功能材料的种类、性能特点及应用。
通过对典型的功能材料的介绍,使学生了解如何从化学角度去开发材料的功能特性,并具备运用所学的知识来开发与设计新的功能材料的基本素质。
通过木课程的学习培养学生良好的学习习惯、严谨的治学态度、实事求是的科学作风和分析解决问题的能力,使其逐步成为具备较强的实际工作能力的化工类高技能、可持续发展的应用性人才。
二、与其它课程的联系《化工新材料》是一门综合性课程,涉及到《无机化学》、《有机化学》、《分析化学》《物理化学》、《化工原理》等基础课程,通过学习,学生们能对现代新材料的结构、性能和应用有所了解,对将来学习和从事工作有所裨益。
三、课程教学基本要求本课程要求学生掌握材料在人类生活和社会发展中的重要地位和作用,了解材料的基本类型,尤其是材料的分类、组成与结构、性能与应用、制备与合成的知识,了解高新技术材料的最新发展趋势,具备认识和比较各种材料的能力,为今后从事材料的研究与开发、选择和使用打下坚实的基础。
四、教学方法及教学形式建议在讲授课程内容应木着“必需”、“够用”的原则。
在讲解重点、难点内容时应充分利用共享课程的资源,合理地利用文字教材、录像教材和网上教学等手段,使之更好地为教学服务。
开环聚合第⼋章开环聚合8.1 概述⾼分⼦化学中,以环状单体通过开环聚合来合成聚合物,同样具有重要的地位。
在这种聚合过程中,增长链通过不断地打开环状结构,形成⾼聚物:以环醚为例,环氧⼄烷经开环聚合反应,得到⼀种聚醚,即聚氧化⼄烯。
这在⼯业上已得到应⽤。
能够进⾏开环聚合的单体很多,如环状烯烃,以及内酯、内酰胺、环醚、环硅氧烷等环内含有⼀个或多个杂原⼦的杂环化合物。
开环聚合既具有某些加成聚合的特征,也具有缩合聚合的特征。
由开环聚合得到的聚合物,重复单元与环状单体开裂时的结构相同,这与加成聚合相似;⽽聚合物主链中往往含有醚键、酯键、酰胺键等,与缩聚反应得到的聚合物常具有相同的结构,只是⽆⼩分⼦放出。
开环聚合与缩聚反应相⽐,还具有聚合条件温和、能够⾃动保持官能团等物质的量等特点,因此开环聚合所得聚合物的平均分⼦质量,通常要⽐缩聚物⾼得多。
有些单体如乳酸,采⽤缩聚反应⽆法得到⾼分⼦质量的聚合物;⽽采⽤乳交酯的开环聚合,就能够获得⾼分⼦质量的聚乳酸。
但是,与缩聚反应相⽐,开环聚合可供选择的单体较少,例如⼆元酸与⼆元醇能够通过缩聚获得聚酯;⽽开环聚合,只有相当于α,ω-羟基酸的环内酯可供选择。
聚酰胺的情况也是如此。
另外,有些环状单体合成困难,因此由开环聚合所得到的聚合物品种受到限制。
开环聚合就机理⽽⾔,有些属于逐步聚合,有些属于连锁聚合。
8.1.1 聚合范围及单体可聚性如前所述,环醚、环酯、环酰胺、环硅氧烷等能够进⾏开环聚合。
此外,环胺、环硫化物、环烯烃、以及N-羧基-α-氨基酸酐等同样也能进⾏开环聚合。
环状单体能否转变为聚合物,取决于聚合过程中⾃由能的变化情况,与环状单体和线形聚合物的相对稳定性有关。
Dainton 以环烷烃作为环状单体的母体,研究了环⼤⼩与聚合能⼒的关系。
表6-1列出了环烷烃在假想开环聚合时的⾃由能变化ΔG lc 0、焓变ΔH lc 0、及熵变ΔS lc 0。
R X [ R X ]n n [ CH 2 CH 2 O ]n n H 2C CH 2O聚合过程中,液态的环烷烃(l )转变为⽆定型的聚合物(c )。