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开环聚合反应

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环缩醛的开环聚合讲解课件

环缩醛的开环聚合讲解课件


催化剂对环缩醛的开环聚合反应的影响
总结词
催化剂是促进环缩醛开环聚合反应的关键因素。
详细描述
催化剂可以降低聚合反应的活化能，提高反应速率。不同类型的催化剂对聚合物的分子量和分子量分布也有显著 影响。选择合适的催化剂是实现环缩醛高效、可控开环聚合的关键。同时，还需要考虑催化剂的添加量、稳定性 和环保性等因素。
精细化工领域
环缩醛的开环聚合反应可 以用于精细化工领域，如 合成香料、染料等。
04
环缩醛的开环聚合反应实验操作
实验前的准备
实验器材
确保实验室内具备所需的 实验器材，如烧杯、搅拌 器、温度计、滴定管等， 并确保其清洁干燥。
试剂准备
根据实验需求，准备好环 缩醛、催化剂等所需试剂 ，并确保其纯度和质量。
环缩醛的开环聚合反应特点
环缩醛的开环聚合反应具有高反应活性和高分子量等优点，可以制备出高性能和 高分子量的聚合物材料。
环缩醛的开环聚合反应过程中，可以加入其他单体或功能性化合物，以制备具有 特定性能和用途的聚合物材料。
02
环缩醛的开环聚合反应影响因素
温度对环缩醛的开环聚合反应的影响
总结词
温度是影响环缩醛开环聚合反应的重 要因素之一。
详细描述
随着温度的升高，环缩醛的开环聚合 反应速率会加快，但同时也会导致聚 合物的分子量降低。因此，选择合适 的温度对于控制聚合物的分子量和反 应速率至关重要。
压力对环缩醛的开环聚合反应的影响
总结词
压力对环缩醛的开环聚合反应具有显著影响。
详细描述
在高压条件下，环缩醛的开环聚合反应速率会加快，同时也会促使聚合物分子量增加。这是因为高压 可以促进分子间的碰撞和反应几率。因此，通过调节压力可以实现对聚合物分子量和性能的调控。
第七章开环聚合

第七章开环聚合

• ⒈ 聚合过程中只发生环的破裂,基团或者杂原子由分子内 连接变为分子间连接,并没有新的化学键和新的基团产生。 • ⒉ 与连锁聚合相比较 • 连锁聚合的推动力是化学键键型的改变，虽然大多数环状 单体是按离子型聚合机理进行的,但开环聚合的推动力是单体 的环张力,这一点与连锁聚合不同。 • 开环聚合所得的聚合物其结构单元的化学组成与单体的化 学组成完全相同,这一点与连锁聚合相同。 • ⒊ 与逐步聚合反应相比较 • 开环聚合虽然也是制备杂链聚合物的一种方法,但聚合过 程中并无小分子缩出。
• 环亚胺主要有以下两种
CH2 CH2
CH2 N H
N
CH2 CH2
H
•
吖丙啶
吖丁啶
• 环硫化合物中,三节环环硫化合物称为硫化乙烯或噻丙环, 四节环环硫化合物称为噻丁环。
• 三节环硫化合物可发生阳离子开环聚合,阴离子开环聚合 和配位聚合。按配位聚合可得到立构规整性聚合物。
• 重要的环硫化合物主要有以下几种。
• 开环聚合的推动力是单体的环张力,聚合条件比较温和,而 逐步聚合的推动力是官能团性质的改变,聚合条件比较苛刻. • 所以,用缩聚难以合成的聚合物,用开环聚合较易合成。
• 开环聚合所得的聚合物中,其基团是单体分子中固有的；而 逐步聚合所得到的聚合物中,其基团是在聚合反应中,单体分子 间官能团的相互作用而形成的。
• 除此之外,开环聚合可自动地保持着官能团等物质的量,容 易制得高相对分子质量的聚合物。
• 而缩聚反应只有在两种单体的官能团等物质的量时才能制 得高相对分子质量的聚合物。
• ⒋ 开环聚合在动力学方面的特征
• 开环聚合所得的聚合物的相对分子质量随时间的延长而增 加，与逐步聚合反应相同。
• 二、环状单体的种类及其聚合能力 • 环状单体的聚合能力与其结构有关。 • 环烷烃的聚合能力较低。 • 环烷烃中的碳原子被杂原子如O、S、N取代后,则这些杂环 化合物的聚合能力变大。
开环聚合反应rop

开环聚合反应rop

开环聚合反应rop开环聚合反应（Ring-Opening Polymerization，简称ROP）是一种特殊的聚合反应，主要用于合成各种聚合物。

此反应主要涉及环状预聚物，在聚合过程中，环状预聚物打开并形成线性聚合物。

这种聚合反应通常在特定的催化剂或引发剂存在下进行。

ROP广泛应用于许多领域，如高分子科学、材料科学、化学工程等。

它被用于生产各种聚合物材料，如塑料、纤维、橡胶等。

这些聚合物材料在我们的日常生活和工业生产中发挥着重要作用。

开环聚合反应的主要步骤包括：1.环状预聚物的制备：首先，合成或分离出所需的环状预聚物。

这些预聚物通常是由两个或多个相同或不同的单体单元通过共价键连接而成的环状分子。

2.引发剂的选择和添加：选择适合于开环聚合反应的引发剂，并按照所需的反应条件和聚合物分子量来添加。

引发剂是能够引发聚合反应的物质，可以是自由基、阳离子或阴离子。

3.聚合反应的启动：在引发剂的作用下，环状预聚物开始发生开环反应，产生具有线性结构的聚合物链。

这个过程是逐步进行的，每次开环反应都会产生一个新的自由基端基，这个端基可以与另一个预聚物分子反应，使聚合反应持续进行。

4.终止和后处理：当所有的环状预聚物都被打开并转化为线性聚合物后，聚合反应终止。

此时，需要对聚合物进行必要的后处理，如洗涤、干燥、加工等，以得到所需的最终产品。

开环聚合反应的优点包括：1.能够合成各种不同分子量和分子量分布的聚合物；2.可以使用不同的单体单元合成具有特定功能和性质的聚合物；3.在较低的温度和压力下进行，有利于工业化生产和环境保护；4.可以通过调节引发剂的种类和浓度来控制聚合反应的速度和效率。

总的来说，开环聚合反应是一种高效且具有广泛应用价值的聚合方法。

然而，它也存在一些挑战和限制，如对单体和催化剂的选择性要求较高，有时需要进行复杂的分离和纯化过程等。

未来的研究将致力于改进和完善开环聚合反应的效率和可控性，以实现更多新型聚合物材料的合成和应用。

高分子化学-11(开环聚合)

高分子化学-11(开环聚合)


聚合机理动力学
引发： R-Z + C
增长：
M* +
n
R-Z
M*
Z: 单体的功能基 C: 离子型或分子型引发剂
（RO-, OH-, H+, BF3, H2O）
M-(R-Z)*n-
开环聚合归连锁聚合还是逐步聚合有两方面：
a. 聚合动力学方程 b. 聚合物分子量随时间分布
环醚的开环聚合--- 聚醚的制备
rz离子型或分子型引发剂ro聚合物分子量随时间分布环醚的开环聚合聚醚的制备一般用阳离子引发剂引发clch33?二氯亚甲基丁氧环四氢呋喃二氧五环但三元环醚用阴离子阳离子配位聚合均可
Chapter 7 开环聚合反应 ( Ring opening polymerization )
一、概述－开环聚合的单体及特点
一般用阳离子引发剂引发
CH3
CH2Cl
CH2CH3
O
环氧乙烷
能开环：o
丁氧环
O
环氧乙烷
o
O
环氧氯丙烷
CH2Cl CH2Cl 3，3'-二（氯亚甲基）丁氧环
O
环氧丁烷
o
四氢呋喃
oo
二氧五环
o
不能开环：
o
o
四氢砒喃 二氧六环
环醚的活性次序为：环氧乙烷>丁氧环>四氢呋喃 但三元环醚用阴离子、阳离子、配位聚合均可。
(CH2)5
H2O
+ O
C
NH
HO2C(CH2)5NH2
(2) 氨基酸本身逐步缩聚
COOH H 2 N CO NH H 2O
(3) 氨基上氮向己内酰胺亲核进攻，增长相同。
..
开环聚合

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 ）。

开环聚合

开环聚合


R
CH2CH2O
n
O Na + ROH
-
+
R
CH2CH2O
n
+ RO-Na+ OH
交换反应生成的醇盐可继续引发聚合反应。 交换反应生成的醇盐可继续引发聚合反应。从形 式上看，交换反应与链转移反应相似， 式上看，交换反应与链转移反应相似，但与链转移 反应不同， 反应不同，交换反应生成的端羟基聚合物并不是 的聚合物，而只是休眠种， “死”的聚合物，而只是休眠种，可和增长链之间 发生类似的交换反应再引发聚合反应： 发生类似的交换反应再引发聚合反应：
③ 聚合反应条件
反应类型 开环聚合 因素 活化能 高 低 加成反应
反应分子数 单分子
双分子
升高聚合反应温度有利于提高开环反应速率; 升高聚合反应温度有利于提高开环反应速率;降 低聚合体系中的单体浓度有利于开环聚合反应的 进行。 进行。
第四节 阳离子开环聚合
1、四氢呋喃的阳离子开环聚合 、
在所有的温度下， 在所有的温度下，四氢呋喃的聚合都是平衡反 聚合通过氧正离子进行。以质子酸为引发剂， 应。聚合通过氧正离子进行。以质子酸为引发剂， 聚合过程如下： 聚合过程如下：
4、开环聚合反应机理 、
开环聚合反应机理较为复杂。大多数环状单体开 开环聚合反应机理较为复杂。 环聚合机理与离子聚合机理类似，根据单体种类、 环聚合机理与离子聚合机理类似，根据单体种类、 引发剂种类及增长活性中心电荷的不同， 引发剂种类及增长活性中心电荷的不同，可分为阴 离子开环聚合、阳离子开环聚合及配位聚合。 离子开环聚合、阳离子开环聚合及配位聚合。除分 析聚合反应的动力学特性外， 析聚合反应的动力学特性外，还通过实验测定出的 产物聚合度与反应时间的变化关系来确定开环聚合 反应机理。 反应机理。
开环聚合

开环聚合


HOOC(CH2)5NH2
(2)氨基酸本身逐步缩聚形成线型长链分子
COOH + H2N
COHN + H2O
18
4.4.3 逐步开环聚合
(3) 末端氨基氮原子向己内酰胺单体的羰基进攻， 导致内酰胺的开环聚合，生成长链分子
O C
HOOC(CH2)5NH2 + (CH2)5 NH O C
HOOC(CH2)5NHOC(CH2)5NH2
环酰胺（内酰胺）可以用碱、酸、水引发开环聚合。
• 由水引发聚合为尼龙—6，属逐步聚合。 • 由阳离子聚合，转化率和分子量不高，无工业价值。 • 由Na、NaOH等引发，属阴离子聚合，引发后可直 接浇入模内聚合，有铸型尼龙之称。
17
4.4.3 逐步开环聚合
(1) 己内酰胺水解开环成氨基酸
O C
(CH2)5 NH + H2O
HOCH2OCH2OCH2
OCH2OCH2OH
(RCO)2O
O
O
RC O [ CH2O ]n CH2 O CR
2. 与少量二氧五环共聚，在主链中引入 —OCH2CH2— 链 节，使聚甲醛降解直此即停止。称为共聚甲醛。
CH2O CH2CH2O CH2O CH2OH
16
3. 3 环酰胺(cyclic amide) 的开环聚合 内酰胺4-12环都能聚合
NH2 + (CH2)5 NH
NHOC(CH2)5NH2
己内酰胺开环增长（3）的速率较氨基酸自缩聚（2） 的速率大一个数量级以上。因此氨基酸的自缩聚只占总聚 合反应的百分之几，主要由开环聚合（3）形成聚合物。
19
环酰胺的阴离子开环聚合
链引发反应
10
环氧化合物的阴离子开环聚合
第8章 开环聚合反应

第8章 开环聚合反应


¾ 酰化的内酰胺比较活泼，是聚合的活性中心，因此可 以采用酰氯、酸酐、异氰酸酯等酰化剂与单体反应， 使己内酰胺先形成N-酰化己内酰胺。这样可消除诱导 期，加速反应，缩短聚合周期。
O C (CH2)3 NH + RCOCl
O C
O (CH2)3 N C R + HCl
(4) 环硅氧烷的开环聚合
¾ 三、四元环烷烃由键角变化引起的环张力很大（三元环 60o，四元环90o）；
¾ 五元环和七元环的键角接近正常键角(108o)，环上因邻近氢 原子相互排斥形成构象张力，而易开环。
¾ 六元环烷烃呈椅式结构，键角变形为0，不能开环聚合。 ¾ 八元以上的环有跨环张力（属构象张力），即环上氢或取
代基处于拥挤状态造成相斥，其聚合能力较强。十一元以 上环的跨环张力消失，环较稳定，不易聚合。
− d[N] = ktr,M = CM d[M] kp + ktr,M 1 + CM
其中CM为向单体转移常数。
将上式积分，得：
[N]
=
[N]0
+
1
CM + CM
([M]0
−
[M])
[N]o 、(Xn)o为无向单体转移时的聚合物浓度和平均 聚合度。
向单体链转移时的平均聚合度分别为：
X n = [M] 0 − [M] [N]
¾ 其他六元的环酰胺、环酐都较易聚合。如：丙交酯开环 聚合成聚乳酸。
O
CH3
C
CH
O
O
CH
C
C H3
O
CH3
H [ OCH
C ]n O H
环上有取代基时对聚合不利，有大侧基的线性大分 子不稳定，易解聚成环。如四氢呋喃能聚合，2-甲基 四氢呋喃却不能聚合。
第二章离子型聚合反应配位聚合反应及开环聚合反应

第二章离子型聚合反应配位聚合反应及开环聚合反应

第二章 离子型聚合反应、配位聚合反应及开环聚合反应第一节 概述高聚物的形成反应,按反应机理不同分类连锁聚合反应−−−−−→−依活性种不同分y 自由基型聚合反应、离子型聚合反应、 配位聚合反应。

两大类逐步聚合反应−−−−−−→−依参加反应的单体分缩聚反应、开环逐步聚合反应、 逐步加聚反应１．离子型聚合反应是在阴离子或阳离子引发剂作用下，使单体分子活化为带正电荷或带负电荷的活性离子，再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应。

根据链增长活性中心所带电荷的不同,离子型聚合可以分为：阳离子聚合 阴离子聚合 配位离子型聚合．2．特征：（1)对单体的选择性高。

（2)链引发活化能低，聚合速率快（低温下进行聚合反应)。

（3）离子型聚合反应活性中心是离子(C +、Ｃ—)（４)引发剂为亲核、亲电试剂，且引发剂自始自终对聚合有影响。

(5）不能双基偶合终止，只能通过与杂质或人为加入的终止剂（水、醇、酸、胺等）链转移进行单基终止反应.注：(1）配位聚合反应也是离子型聚合反应的一种.所用的引发剂具有特殊的定位作用，形成的活性中心为配位阴离子,单体采用定向吸附、定向插入而已。

但所得产物具有立构规整性好、物理性能优异的特点。

(2）开环聚合多数属于离子型聚合反应。

但究竟是阴离子型还是阳离子型取决于引发剂的类型。

合成具有醚键高聚物的主要是采用开环聚合。

第二节 阳离子聚合反应阳离子聚合反应：是在阳离子引发剂作用下,使单体分子活化为带正电荷的活性离子,再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应.一、单体与引发剂 １。

单体（1）具有强推电子取代基的烯烃类单体(异丁烯、乙烯基醚） （2)具有共轭效应的单体（苯乙烯、丁二烯、异戊二烯） (3）含氧、氮、硫杂原子的不饱和化合物和环状化合物（甲醛、四氢呋喃、3,3－双氯甲基丁氧环、环戊二烯、环氧乙烷、环硫乙烷及环酰胺)等.(4)碳阳离子的稳定性与结构有关，稳定顺序为：叔碳阳离子＞仲碳阳离子＞伯碳阳离子，相应的烯烃单体活性顺序与之相反．（5)碳阳离子主要化学性质是：溶剂效应、重排、结合 2.引发剂-—“亲电试剂" （1）含氢酸(质子酸）Ｈ＋A －＋ ＣH 2=Ｃ → CH 3-Ｃ+A -如：H ２ＳO 4、HClO 4、ＣＣl ３COOH 等 （２）Ｌewis 酸CH 3 CH 3CH 3 CH 3L ｅwi ｓ酸是Ｆrie ｄｅl-Craft ｓ催化剂中的各种金属卤化物，是电子接受体。

开环易位(歧化)聚合-ROMP

开环易位(歧化)聚合-ROMP

合肥工业大学化学工程学院
高分子化学进展
三、开环易位（歧化）聚合
开环聚合：
环状单体开环相互连接形成线型聚合物的过程，称为开环 聚合。开环聚合为链式聚合反应，包括链引发、链增长和链终 止等基元反应。但开环聚合反应与乙烯基单体的链式聚合反应 有所区别，其链增长反应速率常数与许多逐步聚合反应的速率 常数相似，而比通常乙烯基单体的链式聚合反应低数个数量级。
他亲自走出讲台，邀请身边的 皇家科学院教授和两位女工作 人员一起在会场中央为大家表 演烯烃复分解反应的含义。最 初两位男士是一对舞伴，两位 女士是一对舞伴，在“加催化 剂”的喊声中，他们交叉换位 ，转换为两对男女舞伴，在场 记者随即发出了笑声。
烯烃复分解反应最初应用在石油工业中，以SHOP法的产物α-烯烃为原料， 高温高压下生产高级烯烃。传统的反应催化剂如WCl6-EtOH-EtAlCl2，由 金属卤化物与烷化剂反应制取。 烯烃复分解反应是个循环反应，过程为：首先金属卡宾配合物与烯烃反应， 生成含金属杂环丁烷环系的中间体。该中间体分解，得到一个新的烯烃和 新的卡宾配合物。接着后者继续发生反应，又得到原卡宾配合物。
开环易位聚合的单体是环烯烃，如果是开环烯烃， 生成什么产物？
瑞典皇家科学院2005年10月5日宣布，将2005年诺贝尔化 学奖授予法国化学家伊夫·肖万（Yves Chauvin）、美国化学家 罗伯特·格拉布（Robert H. Grubbs）和理查德·施罗克（Richard R. Schrock），以表彰他们在烯烃复分解反应研究领域作出的贡 献。在宣布仪式上，诺贝尔化学奖评委会主席佩尔·阿尔伯 格将烯烃复分解反应描述为“交换舞伴的舞蹈”。
金属卡宾
高活性，聚合反应控制能力强，可进行活性聚合
（3）可能存在的链转移：
高分子化学课件-开环聚合

高分子化学课件-开环聚合

详细描述
聚碳酸亚丙酯的开环聚合是通过丙二酸和环氧乙烷的反应实现的。在催化剂的作用下，丙二酸和环氧 乙烷发生开环聚合反应，形成聚碳酸亚丙酯。聚碳酸亚丙酯具有优异的耐热性能、阻隔性能和加工性 能，广泛应用于食品包装、电子器件等领域。
聚己内酯的开环聚合
总结词
聚己内酯的开环聚合是一种高效、可控 的聚合方法，可制备出高分子量聚合物 。
能源消耗，实现聚合过程的可持续发展。
循环利用
02
通过循环利用聚合物材料，降低生产成本和资源消耗，同时减
少对环境的污染。
生物降解性
03
研究和发展具有生物降解性的聚合物材料，使其在完成使用寿
命后能够自然降解，减少对环境的长期影响。
05 开环聚合的实例分析
聚乳酸的开环聚合
总结词
聚乳酸的开环聚合是一种环保、可持续的聚合方法，具有广泛的应用前景。
03
02
配位聚合
配位聚合是一种通过过渡金属催化剂将烯烃单体聚合的 方法，具有高活性、高定向性和高立构规整性的特点， 是开环聚合领域的研究热点。
活性聚合技术
活性聚合技术能够实现聚合过程中链自由基的稳定，从 而控制聚合物的分子量和分子量分布，提高聚合物的性 能。
聚合产物的性能改进
功能化聚合物
共聚物
通过在聚合物分子链上引入特定的功 能基团，可以获得具有特殊性能的功 能化聚合物，如导电、发光、磁性等 功能。
合成聚醚类高分子材料
通过开环聚合反应，将环状单体转化为聚醚类高分子材料， 如聚四氟乙烯、聚乙二醇等。这些高分子材料具有优异的耐 化学腐蚀性和生物相容性，广泛应用于制药、电子和化工等 领域。
合成功能性高分子材料
合成导电高分子材料
通过开环聚合反应，将环状单体转化为导电高分子材料，如聚吡咯、聚苯胺等 。这些高分子材料具有良好的导电性能和稳定性，广泛应用于电子器件、传感 器和电池等领域。

高分子化学--8开环聚合

S2为一常数
n值增大而减少 S1值随 值随n n值增大而增大 ΔS值随 值随n
� 对三、四元环，虽然 ΔS不利于聚合物生成，但
ΔH 的绝对值大，足以抵偿ΔS值的不利影响， 因此ΔH 是决定ΔG值的主要因素。 � 对五、六元环来说，环张力小，且 ΔS 对反应也 不很有利，所以ΔG常为正值，难以开环聚合。 � 对更大的环，Δ S与Δ H的贡献相近。因为 Δ H与 ΔS均为负值，当温度不高时， ΔG将为负值，热 力学理论上可以聚合。 � 实际上较少用到九元以上的环状单体。
+
(CH2) 4 (CH2) 4
O(CH2 )4 O
THF
O(CH2) 4O(CH2)4O(CH2) 4
+
O(CH 2 )4 +
“回咬”反应
开链杂原子也可与本身的链末端活性种反应，一般形成链末 端为较大的无张力的环鎓离子。
�
“回咬”反应在杂环单体阳离子聚合中很常见。由 这一反应，可产生大环状聚合物或环状齐聚物。 如环氧乙烷正离子聚合中可产生六元环的二聚 THF 可形成从二至九聚体的环状齐聚物。 体； 体；THF THF可形成从二至九聚体的环状齐聚物。 体系中若存在有亲核试剂如水、醇、氨、胺羧酸 等时，可使增长链终止。
丁氧环（四元环醚）和四氢呋喃（五元环醚） 是比较重要的工业化品种。 四氢呋喃（ THF ）是阳离子开环聚合的典型单 四氢呋喃（THF THF） 体，对它的聚合机理及动力学已有较详尽的研究。 为例讨论阳离子开环聚合的特征。 以THF THF为例讨论阳离子开环聚合的特征。
1. 链引发
质子酸、氧鎓离子、 Lewis 酸、碳正离子及氧 离子、Lewis Lewis酸、碳正离子及氧 碳鎓离子等都可引发正离子开环聚合。

环氧树脂反应方程式(3篇)

第1篇一、环氧树脂的基本概念环氧树脂是一种具有高度交联结构的聚合物，主要由环氧基团（-CH2CH-）组成。

它具有优良的耐化学性、耐热性、电绝缘性等性能，是一种非常重要的合成材料。

二、环氧树脂的反应方程式1. 环氧氯丙烷与酚类物质的反应环氧氯丙烷与酚类物质在催化剂的作用下发生开环反应，生成环氧树脂。

反应方程式如下：nCH2ClCH2CH2OH + mC6H5OH → [C6H5OCCH2CH2CH2O]n + mHCl + nH2O其中，n为环氧氯丙烷的分子数，m为酚类物质的分子数。

2. 环氧氯丙烷与醇类物质的反应环氧氯丙烷与醇类物质在催化剂的作用下发生开环反应，生成环氧树脂。

反应方程式如下：nCH2ClCH2CH2OH + mROH → [ROCH2CH2CH2O]n + mHCl + nH2O其中，n为环氧氯丙烷的分子数，m为醇类物质的分子数，ROH表示醇类物质。

3. 环氧氯丙烷与酸类物质的反应环氧氯丙烷与酸类物质在催化剂的作用下发生开环反应，生成环氧树脂。

反应方程式如下：nCH2ClCH2CH2OH + mRCOOH → [RCOOCH2CH2CH2O]n + mHCl + nH2O其中，n为环氧氯丙烷的分子数，m为酸类物质的分子数，RCOOH表示酸类物质。

三、环氧树脂反应过程中的影响因素1. 催化剂：催化剂在环氧树脂反应中起到关键作用，可以加速反应速率，提高产物的纯度。

常用的催化剂有碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物等。

2. 温度：温度对环氧树脂反应速率有显著影响。

在一定范围内，随着温度的升高，反应速率逐渐加快。

但过高的温度可能导致副反应发生，影响产物的质量。

3. 压力：压力对环氧树脂反应也有一定影响。

在反应过程中，适当提高压力可以加快反应速率，提高产物的产率。

4. 环氧氯丙烷与反应物比例：环氧氯丙烷与反应物的比例对环氧树脂的分子量和结构有重要影响。

适当调整比例可以获得不同性能的环氧树脂。

5. 搅拌：搅拌可以促进反应物之间的接触，提高反应速率。

第八章开环聚合


A CH2 CH2O B
CH2 CH2 O
A CH2 CH2O
CH2 CH2O B
CH2 CH2 O A CH2 CH2O nCH2 CH2O B
难终止。
人为终止：加入质子酸。
A EO n EO B H A EO n EOH B
动力学：
Rp d[M ]/ dt kp[C ][M ]
[ M ]0 [ M ] Xn [C ]0
单体消失速率为增长速率和转移速率之和，即 d[M] (kp ktr ,M )[M ][C ] dt
将上两式相除并积分，则有 CM [N]=[N]0 ([ M ]0 [ M ]) 1 CM 其中,[N]0是无链转移时聚合物的浓度。
有、无链转移时的平均聚合度分别为 [ M ]0 [ M ] Xn = [N ]
A A B B B A A B B A A B B A
B A
A B
影响环张力的因素
用环张力初步判断开环能力，进一步则用自由焓来量化。 影响环张力的三大因素： （1）环大小
（2）环上取代基
（3）构成环的元素
1.环大小的影响
环大小影响键的变形程度。键的变形程度愈大，环的张 力能和聚合热也愈大，聚合自由焓负的愈甚，环的稳定 性愈低，愈易开环聚合。 基本概念： 碳键的变形程度：环烷烃键角与正常键角 ( 10928' )之差的一半。 亚甲基的张力：环烷烃中亚甲基的燃烧热与直链烷烃 中亚甲基燃烧热（６５９.０ｋＪ／ｍｏｌ）的差值。 环的张力能：每一亚甲基的张力与环中亚甲基数的乘 积。以内能的形式存在，开环聚合时张力消失，内能 以聚合热的形式释放出来。聚合热相当于张力能。
§8-1 环烷烃开环聚合热力学
从热力学因素考虑，环的张力越大，则环的稳定性越低， 容易开环聚合。 三、四元环易开环聚合 不能开环聚合的六元环（能否开环与环中杂原子有关） R

己内酯开环聚合实验报告

己内酯开环聚合实验报告
本次实验旨在通过己内酯开环聚合反应，合成出聚己内酯，并对其进行表征和分析。

实验步骤如下：
1.将己内酯、无水乙醇和氢氧化钠溶液混合，制备出反应液。

2.将反应液加热至80℃，并在搅拌的同时缓慢滴加过氧化氢溶液。

3.反应进行约2小时后，将反应液冷却至室温，过滤得到聚己内酯。

4.用氯仿将聚己内酯溶解，然后用甲醇沉淀，得到聚己内酯固体。

5.对聚己内酯进行红外光谱分析和热重分析。

实验结果表明，通过己内酯开环聚合反应，成功合成出了聚己内酯。

红外光谱分析结果显示，聚己内酯的主要吸收峰出现在1730 cm-1处，表明聚合物中存在酯基。

热重分析结果显示，聚己内酯的热分解温度为约300℃，表明聚合物具有较好的热稳定性。

本次实验成功合成出了聚己内酯，并对其进行了表征和分析。

这对于深入了解聚己内酯的性质和应用具有重要意义。

环辛烯开环聚合反应式

环辛烯开环聚合反应式
非环辛烯开环聚合反应是一种可以将非环辛烯（即环烷前体）聚合成功，进而
获得环烷产物的一种反应。

这种反应的发生需要使用有机合成中常用的催化剂，比如过氧化物、酸性催化剂以及金属离子等，这些催化剂的作用是可以使反应的活性物质的反应，从而达成合成的目的。

非环辛烯开环聚合反应可以使物质进行多羟基的环加成中环键的形成，因此可
以成功的将较为长的序列的化合物进行合成，进而获得其中优质的成分。

此外，由于这种反应不需要消耗大量能量，因此也能够节省大量的能耗，并且可以采用绿色合成，只需要少量的催化剂即可完成反应，这是它比传统的聚合反应更受欢迎的原因之一。

这种反应是一种很有前途性的新发展，在有机合成中可以极大的提高效率。

同
时它也成为了绿色合成的一大利器，能够完成复杂的反应，又能够节省大量的能耗，未来它的发展潜力巨大。

开环聚合反应


阳离子聚合机理：与环醚阳离子开环聚合相同
8.3 阴离子开环聚合反应 8.3.1 环氧化物
环醚是Lewis碱，一般只能进行阳离子开环聚合。但环氧化物因 为其三元环张力大，能进行阴离子开环聚合。引起剂涉及金属氢氧 化物、金属烷氧化合物、金属氧化物、烷基金属化合物以及电子转 移阴离子引起剂等。
以环氧乙烷为例，其阴离子开环聚合过程可示意如下：
特种橡胶:用于汽车减声、 减震；油污染清除等。
特种塑料:用于大型物件旳 制造，如汽车车身，人造 卫星天线等。
强碱如碱金属、金属氢化物、金属氨基化合物等可与内酰胺反 应形成酰胺阴离子，但内酰胺旳阴离子开环聚合并不是由强碱直接 引起，而是活化单体机理。
以碱金属引起己内酰胺阴离子开环聚合为例，其链引起反应可 分为下列三步：
首先己内酰胺与碱金属反应生成内酰胺阴离子：
然后内酰胺阴离子与内酰胺单体旳羰基发生亲核加成反应， 使单体开环生成二聚体伯胺阴离子：
可见除环己烷外，其他环烷烃旳开环聚合旳ΔG 均不大于0，反 应在热力学上都是可行旳，其热力学可行性顺序为:
三元环, 四元环> 八元环 > 五元环,七元环
➢ 动力学原因：动力学上可行旳开环方式和反应。
环烷烃旳键极性小，不易受引起活性种攻打而开环。
杂环化合物中旳杂原子易受引起活性种攻打并引起开环， 在动力学上比环烷烃更有利于开环聚合。
伴随单体环旳增大，单体与聚合物中醚基旳亲核性之比也增 大，如四氢呋喃聚合旳环状低聚物旳含量少于几种百分点。
（4） 活化单体机理阳离子开环聚合
“活化链末端机理”：离子活性中心位于增长链末端，易发生 “回咬”反应生成环化低聚物。
在质子酸引起旳环氧乙烷阳离子开环聚合体系中外加醇可降 低环化低聚物旳生成。其聚合反应机理为 “活性单体机理”：聚 合体系旳阳离子不位于增长链末端，而是在单体分子上。
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（2）动力学因素
动力学上可行的开环方式和反应
环烷烃的键极性小，不易受引发活性种进攻而开环。
杂环化合物中的杂原子易受引发活性种进攻并引发开环，在
动力学上比环烷烃更有利于开环聚合。
因此，绝大多数的开环聚合单体都是杂环化合物，包括环醚、
环缩醛、内酯、内酰胺、环胺、环硫醚、环酸酐等。 同类环单体的聚合反应活性与环大小密切相关： 三元、四元环＞七至十一元环＞五元环
所得聚合物分子链的末端半缩醛结构很不稳定，加热时易发生解 聚反应分解成甲醛，不具有实用价值。
解决方法之一是把产物和乙酐一起加热进行封端反应，使末
端的羟基化，生成热稳定性的酯基。
聚甲醛 (POM) 性能
由于高度结晶性使其具有高的强度、
耐磨性、韧性、耐疲劳性等。同时还具有优良的电绝缘性、耐溶 剂性和可加工性，是继聚酰胺之后又一种综合性能优良的工程塑 料。 用途 机械制造（输送螺杆、齿条、链轮）， 建筑 （水龙
环状低聚物
链增长与向高分子链转移是一对竞争反应：主要取决于单体 与高分子中所含醚基亲核性的相对强弱，单体含醚基的相对亲核 性越强越有利于链增长，相反则有利于向高分子链转移。 单体与高分子链中 O 的亲核性之比随单体环的增大而增大。 三元环醚单体如环氧乙烷聚合链增长时:
OCH2CH2 O A+ O OCH2OCH2CH2 O A-
H O A-
+
O
在四氢呋喃等活性较低环醚单体的聚合反应中，常加入少量活
泼三元环醚单体如环氧乙烷提高引发速率。
此时引发反应首先通过活泼单体形成二级或三级氧鎓离子活
性种，再引发低活性的单体聚合，此时活泼单体可看作是引发促进
剂。
O H+AO H O A O HOCH 2 CH 2 O A O
HOCH2 CH 2 O
活性单体机理 聚合体系的阳离子不位于增长链末端，而是
在单体分子上。 活性单体
O + H+ O H O H RO CH2CH2OH2 + O 快 RO CH2CH2OH + O H
R-OH +
链增长
外加醇实际起引发剂作用，增长链活性末端为 -OH
（5） 应用
三聚甲醛（三氧六环）的阳离子开环聚合：
O H+ + O O H O O O + O O O H ( OCH 2OCH2 OCH2 )nO O H2O 终止 O H OCH 2OCH2 OCH2 O O H （OCH 2OCH2OCH2 ） OH n+1 O 三聚甲醛
（3）聚合反应前后的体积收缩比乙烯基单体聚合小
环状单体开环聚合的难易程度的影响因素
（1）热力学因素 一些环烷烃转变为线形高分子时的ΔG
单体
ΔG
kcal/mol)
环丙烷
环丁烷
环戊烷
环己烷
环庚烷
环辛烷
-22.1
-21.2
-2.2
1.4
-3.9
-8.2
除环己烷外，其余环烷烃的开环聚合的ΔG 均小于0，反应在 热力学上都是可行的，其热力学可行性顺序为: 三元环, 四元环> 八元环 > 五元环,七元环
随着单体环的增大，单体与聚合物中醚基的亲核性之比也增 大，如四氢呋喃聚合的环状低聚物的含量少于几个百分点。
（4）链终止反应
阳离子开环聚合的链终止反应主要为增长链氧鎓离子与抗衡阴 离子结合，如：
（4） 活化单体机理阳离子开环聚合
质子酸引发环氧乙烷阳离子开环聚合时，易发生分子内子的
链转移反应（回咬），结果得到大量环状低聚物。 活化链末端机理 离子活性中心位于增长链末端，易发生“回 咬”反应生成环化低聚物。 在质子酸引发的环氧乙烷阳离子开环聚合体系中，外加醇可 减少环化低聚物的生成。其聚合反应机理为 活性单体机理。
第八章 开环聚合
8.1 概 述
开环聚合 环状单体开环相互连接形成线型聚合物的过程
开环聚合的特点
（1） 链式聚合反应 包括链引发、链增长和链终止等基元反应。 但开环聚合反应与乙烯基单体的链式聚合反应又有所区别，
其链增长反应速率常数与许多逐步聚合反应的速率常数相似，而
比通常乙烯基单体的链式聚合反应低数个数量级。 （2） 可在高分子主链结构中引入多种功能基：酯、醚、酰胺等
单体中sp3杂化的 O 转变为聚合物中 sp2 杂化的氧鎓离子，使键
角张力增大，单体与高分子链中O亲核性之比最小，不利于链增长。
由于高分子中所含醚基的亲核性更强，有利于向高分子的链
转移，生成环状低聚物。事实上通常的环氧乙烷阳离子聚合的主要
产物为1,4-二氧六环（80%～90%）,因此环氧乙烷的阳离子开环聚 合对于合成线形聚合物并无实用价值。
HOCH 2 CH 2OCH 2CH 2 O
（2）链增长反应
链增长反应为单体的 O 对增长链的三级环氧鎓离子活性中心
的α- C的亲核进攻反应。以四氢呋喃的聚合为例：
OCH2CH2CH2CH2 O A-
+
O
OCH2CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH2 O A-
链增长活性中心与抗衡阴离子之间存在离解平衡，多种活性 种共存。
（3）链转移反应 向高分子的链转移反应是环醚阳离子开环聚合中常见的链转 移反应。
链转移反应的结果
高分子链发生交换
向高分子的链转移反应也可发生在分子内, 即回咬反应，结果 得到环状低聚物：
O(CH 2) 4 O(CH2 )4 O
O(CH 2) 4 O(CH2 )4 (CH 2) 4 O
O
O(CH2 )4 O(CH 2) 4 O + (CH 2) 4 O
R O
环氧化物
O O
环丙醚
O
四氢呋喃
O
O
三聚甲醛
（1）链引发反应
许多用于乙烯基单体阳离子聚合反应的引发剂也可用于环醚 的阳离子开环聚合，包括强质子酸、Lewis酸、碳阳离子源 /Lewis酸复合体系等。 以质子酸引发四氢呋喃聚合为例：
H+A- + O H O A二级环氧鎓离子 HO CH2CH2CH2CH2 O A三级氧鎓离子链增长活性中心 α-C具有缺电子性
绝大多数六元环单体不能开环聚合
8.2 阳 离 子 开 环 聚 合 反 应
8.2.1 环 醚 环醚分子中的 C-O 键是其活性基，其中的O具有Lewis碱性，
因此除张力大的三元环环氧化物外，环醚只能进行阳离子开环聚合。 常见的只含一个醚键的环醚单体包括三元环（环氧化物）、四 元环（如环丙醚）和五元环（如四氢呋喃）；常见的含两个以上醚 键的环醚单体主要为环缩醛，如三聚甲醛：