第七章_配位聚合
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配位聚合物定义
配位聚合物是指由具有配位能力的化学物质(配体)与金属离子(中心离子)作用形成的大分子化合物。配位聚合物通常是无机化合物,具有特殊的化学性质和结构特点。
在配位聚合物中,中心离子与配体之间建立起坚固的配位键,形成了一个稳定的配位化合物。通过这种方法可以形成一些特殊的化合物,在催化、光、电子学等领域中有着广泛的应用。例如,铂配合物可以用于氧气的氧化反应,锰配合物可以用于分子筛及荧光探针等领域。
配位聚合物的形态各异,可以是一维或二维的结构,也可以是三维的立体结构。其中,配位聚合物的结构主要取决于配体的种类、数量以及中心离子的半径、电荷等因素。
由于配位聚合物具有特殊的结构和性质,因此在诸多领域中具有广泛应用价值。例如,在生物医药领域中可以用于药物的传递和释放;在光电子学和电子学领域中可以用于制备光限制材料和半导体材料等;在环境治理中可以用于吸附和分离有害物质。
总之,配位聚合物在当今化学领域中有着重要的地位。随着人类对于材料科学的深入研究,相信配位聚合物必将为人类的生产和生活带来更多的创新和奇迹。
1《高分子化学》课程思政优秀案例(一)整体思路《高分子化学》这一课程是高分子材料专业的核心课程,也是材料化学、应用化学、纺织工程等相关专业的必修课程之一。按照习总书记的要求,我们针对高分子化学的授课内容,除了在专业基础知识方面的优化和完善实现对课程教学“广度”和“深度”的提升,还结合专业人才培养目标和课程教学大纲注重提升课程的“温度”,使专业课程的学习内容不仅入眼、入耳、入脑,还要入“心”,使课程思政的内容融入到课程学习内容中并不断优化和提炼,努力实现“立德树人”目标,打造课程思政与高分子化学专业结合的“金课”课堂。通过结合《高分子化学》这门课程的教学实际及学生的学习情况与反馈,在授课过程中的全方面的课程思政元素渗透,结合高分子化学领域发展过程中著名人物的事迹和人格魅力、高分子化学与先进材料对人类发展的贡献及通过作业、讨论等充分调动和发挥学生的课程教学参与意识和社会责任感等方式,通过“因势利导、顺势而为”的教学尝试,把正确的世界观、人生观、价值观融入课堂教学,实现显性教育与隐形教育的和谐统一,不仅实现学生对本门专业基础课程基础知识的掌握情况的优化,更大大激发学生的学习、探索高分子化学的积极性与好奇心,提升学生民族自信、胸怀祖国未来发展及为祖国科学事业积极奉献的爱国情怀。进一步通过学生的当堂或课后作业反馈、网上问卷调研等方式进行课程思政教学效果的反馈,以明确专业课授课过程中思政教育的效果、不足和改进方案,为高分子化学课程教学质量提升、落实立德树人根本任务、学生能力培养提供了很好的范例。(一)案例名称第七章“配位聚合”第一节配位聚合机理及丙烯等规聚合中的课程思政案例聚烯烃材料占了所有高分子材料的一半以上,在日常生产生活中具有重要的应用。而相对于缩合聚合、开环聚合、离子聚合等聚合方式,配位聚合的机理更为复杂,往年不少同学反映这章内容比较枯燥难懂,提不起学习兴趣。针对这种情况,我们选择了与人们日常生活中结合紧密而且影响巨大的配位聚合产品为例进行深入展开,由材料的重要应用追溯到其结构特征再到合成方法,从而很大程度上调动起学生的积极性和好奇心,把枯燥的基础知识与学生们关注的问题联系起来,学习效果得到很大提升。(二)案例教学目标课程教学目标:掌握聚合物的立体异构现象,配位聚合、定向聚合、等规度等基本概念,掌握配位聚合的基本原理以及典型的配位聚合反应实例。教学能力目标:具备判断与分析聚合机理与产物结构关联及不同等规度聚合物结构性能分析的能力。课程思政建设目标:激发学生强烈的爱党、爱国意识和民族自豪感,明确国家繁荣富强与个人息息相关,激励学生以振兴祖国、为我国高分子材料的进一步发展和繁荣贡献自己力量的主人翁意识,树立为实现技术突破和发展自主产权的顶尖技术而勇于进取、努力拼搏的信心。(三)案例教学实施过程45(四)案例教学效果分析通过以上案例,把书本上枯燥的基础原理与生活中同学们感受深切的事例密切联系,确实起到了激发学习兴趣与好奇心的作用,学生们学习知识和探索未知的情绪高涨,相关课程的学习内容得到很好的掌握。同时,同学们爱国热情澎湃,也有了切实的危机感和责任心,纷纷表示身在福中会感恩,会积极贡献自己力量,为了我国高分子材料事业的进一步蓬勃发展和祖国更美好的明天而努力。课程思政的教学效果检验,可利用课后调研作业之后的讨论与学期末的问卷调查等形式让学生根据个人的切实感受反馈接受思政教育的体会和建议。
一、判断
1、常规齐格勒-纳塔催化剂的聚合速率随乙烯压力的增加几乎成直线关系,而特性粘度近乎不变。( 对 )
2、配位聚合用的溶剂要求很严只宜选用脂肪烃、芳香烃类的溶剂。
( 对 )
3、气相流化床工艺因采用高效载体催化剂,省去溶剂循环、回收和脱除催化剂工序,因此工艺过程简短,生产成本降低。( 对 )
4、中压溶液法不仅能生产HDPE.也能生产LLDPE,与气相本体法比较,中压溶液法其牌号变更转变成本是所合工艺方法中最低的。( 对 )
5、将TiCl3负载于铝盐或有机铝表面,TiCl3达到最大分散,提高催化剂的比表面积和利用率,并通过添加内外络合剂提高PP的等规度。这样制得的催化剂即为生产聚烯烃的高效催化剂。( 对 )
6、采用高效催化剂可免除聚烯烃生产中的醇洗、水洗、中和等后处理工序。( 对 )
7、丙烯聚合的高效催化剂的第一代是常规齐格勒纳塔催化剂。( 对 )
二、填空(10)
1、配位聚合又称定向聚合采用 (齐格勒-纳塔型) 催化剂。
2、LLDPE的生产方法与HDPE大体类似,其生产方法有低压气相法(包括 (气相流化床) 工艺和搅拌床反应器工艺)、溶液法工艺、浆液法工艺(分 (环管式) 和釜式两种工艺)及高压法工艺(与乙烯高压自由基本体聚合工艺相似)
3、采用齐格勒-纳塔催化剂生产LLDPE,催化效率比生产HDPE (高) 。
4、将TiCl3负载于镁盐或有机镁表面,TiCl3达到最大分散,提高催化剂的 (比表面积) 和利用率,并通过添加内外络合剂提高PP的等规度。这样制得的催化剂即为生产聚烯烃的高效催化剂。
5、采用高效催化剂可使催化(活性) 在较长的时间内不衰减,从而保持其长效高活性。
6、丙烯在常温常压下为气体,容易液化(0.1MPa下丙烯的沸点为47.7℃,临界压力4.54MPa,蒸发潜热较高423.72/Kg),因此可借助(液态丙烷的蒸发) 排散聚合热,据此,开发出丙烯的液相和气相聚合技术。
第七章 配位聚合
思考题7.1 如何判断乙烯、丙烯在热力学上能否聚合?采用哪一类引发剂和条件,才能聚合成功?
答 可根据聚合自由能差G=H—TS<0,作出判断。大部分烯类单体的S近于定值,约-100~120J·mol-1,在一般聚合温度下(50~100℃),-T/S=30~42kJ·mol-1,因此当-H≥30kJ·mol-1时,聚合就有可能。乙烯和丙烯的-H分别为950kJ·mol-1、858kJ·mo1-1,所以在热力学上很有聚合倾向。
在100~350MPa的高压和160-270℃高温下,采用氧气或有机过氧化物作引发剂,乙烯按自由基机理进行聚合,得到低密度的聚乙烯(LDPE);若采用TiCl4—Al(C2H5)3,为催化剂,在汽油溶剂中,进行配位聚合,则得高密度的聚乙烯(HDPE)。采用。A-TiCl3-Al(C2H5)3为催化剂,于60~70℃下和常压或稍高于常压的条件下,丙烯进行配位聚合可制得等规聚丙烯。
思考题7.2 解释和区别下列诸名词:配位聚合、络合聚合、插入聚合、定向聚合、有规立构聚合。
答 配位聚合:是指单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式的配位络合物。随后单体分子插入过渡金属(Mt)-碳(C)键中增长形成大分子的过程,所以也可称作插入聚合。
络合聚合:与配位聚合的含义相同,可以互用。络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力,一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。
插入聚合:烯类单体与络合引发剂配位后,插入Mt-R链增长聚合,故称为插入聚合。
定向聚合:也称有规立构聚合,指形成有规立构聚合物的聚合反应,配位络合引发剂是重要的条件。
有规立构聚合:是指形成有规立构聚合物为主的聚合反应。任何聚合过程或聚合方法,只要是形成有规立构聚合物为主,都是有规立构聚合。
思考题7.3 区别聚合物构型和构象。简述光学异构和几何异构。聚丙烯和聚丁二烯有几种立体异构体?