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精细化工期末复习重点

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导电高分子

掺杂:纯净的导电聚合物本身并不导电,必须经过掺杂才具备导电性。掺杂是将部分电 子从聚合物分子链中迁移出来,从而使得电导率由绝缘体级别跃迁至导体级别的一种处 理过程。掺杂分为P 型掺杂和N 型掺杂。材料的导电性是由于物质内部存在载流子的移 动引起的。而掺杂可以有效地提高载流子浓度,从而提高高分子的导电性能。

典型本征导电高分子:高分子电解质、共純体系聚合物、电荷转移络合物和金属有机 整合物。结构型导电高分子本身具有“固有”的导电性,由聚合物结构提供导电载流子 (包括电子、离子或空穴)。大多数本征导电高分子在空气中不稳定,导电性随时间明 显衰减。此外,导电高分子的加工性往往不够好,也限制了它们的应用。 复合型导电高分子中导电填料用量的估算:所谓平均接触数,是指一个导电颗粒与其他 导电颗粒接触的数目。用以下公式计算。从直观考虑,m = 2是形成无限网链的条件, 故似乎应该在m = 2时电阻发生突变。然而实际上,小于2时就发生电阻值的突变,这 表明导电填料颗粒并不需要完全接触就能形成导电通道。

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加=飞(不—)

本征型导电是其高分子本身具有导电性, 需要掺入导

电材料,以普通绝缘聚合物为主要基质。 按量子力学的观点,具有本征导电性的共轨体系必须具备两条件。第一,分子轨道能强 烈离域:第二,分子轨道能互相?叠。满足这两个条件的共轨体系聚合物,便能通过自 身的载流子产生和输送电流。共純聚合物的分子链越长,电子数越多,则电子活化 能越低,亦即电子越易离域,则其导电性越好要使材料导电.电子必须具有越过禁 带宽度的能量EG.亦即电子从其最高占有轨道(基态)向最低空轨道(激发态)跃迁 的能量AE (电子活化能)必须大于EG 。

导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、光电子器件、信息、传 感器、分子导线和分子器件、电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术方面有着广泛、诱人的应 用前景。导电聚合物最引人注目的一个特点是其掺杂机制独特,电导率可以在绝缘体一 半导体一金属态之间。这是无机导电材料所无法比拟的。缺点是其加工性较差。

绪论

精细化工产品:以通用化学品为起始原料.经过较复杂的化学加工所得到的产量小、 应用范围较窄、具有特定功能、附加值较高的化学产品。分为化学型精细化学品(如 化学试剂)以及功能型专用化学品(如洗发香波) 低压高密度,高压低密度聚乙烯:在中等压力(15-30倍标准大气压)有机化合物催化条 件下进行Ziegler-Xatta 聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE )。这种条件下聚合的聚乙烯 分子是线性的,由阴离子配合而成。且分子链很长,分子量高达几十万。如果是在高 压力(100-300MPa ),高温(190-210*0.过氧化物催化条件T 自由基聚合、生产出的则 是低密度聚乙烯(LDPE ).它是支链化合结构的。

精细化工

N AB + 2N BB N BB 载流子由聚合物提供:而复合型导电高分子

乙烯为原料制备PMMA:

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取代基的立位效应,可用电子效应解释,也可从生成的。络合物的稳定性來解释,还有空间效应的影响,而苯环上原有的取代基对苯环在亲电取代反应中的活性也有很大影响。一般来说,给电子基团进入邻对位,而吸电子基团进入间位,但卤素除外,卤素会使苯环钝化,但其也是邻对位立位基。

自由基的稳左性与共价键均裂时键的离解能大小有关。

芳香族化合物二烷基化易于二酰基化:因为苯环上的取代反应为亲电取代,而根据苯环的楚位效应,烷基为给电子弱活化基团,给出电子使得苯环电子云密度增加;而酰基为吸电子集团,其降低了苯环上电子云的密度.从而使得二酰基化反应难于二烷基化发生。

工业生产聚丙烯为何不采用游离基聚合反应:因为其合成反应产生的中间体烯丙基游离基十分稳定,无法加长碳链,所以不采用游离基聚合反应。

涂料

涂料的作用:保护作用、装饰作用、标志作用、特殊作用。

涂料的组成主要由哪些物质:成膜物质+挥发物质;其中成膜物质包括:主要成膜物质(汕和树脂)+次要成膜物质(颜料、填料)+辅助成膜物质(助剂)。

涂料化学的基本原理:黏结力和内聚力要求适当,可形成连续的薄膜,其中液态涂料施工到被涂物件表面后形成可流动的液态薄层,一般称为“湿膜”,其要按不同的机理不同的方式形成固态连续的“干膜”,此过程即被称为涂料的“干燥”或“固化”:而固态涂料在施工后必须发生从分散的离子凝聚为连续涂膜才能实现成膜过程。

涂料生产工艺:包扌舌色浆的制备和调漆两个部分。其中色浆的制备是颜料的分散过程, 包括高速搅拌分散和研磨两个工序。

公式如下:

ff.——lOOg环氧树脂所需胺固化剂的质量,g;

M——胺的相对分子质量:

N—胺分子中活泼氢原子数目i

Ac—胺当量,

实一环氧树脂的环氧值

一级腹对环氧树脂固化作用按亲核加成机理进行,毎一个活泼氢可以打开一个环氧基团, 使之交联固化。芳香胺打脂环胺的固化机理与一级胺相似(f白胺、仲胺和叔胺)

(1)与环氧基反应生成二级胺②与另一环氧基反应生成三级胺③生成的羟基与环氧树脂反应

环氧树脂固化反应的原理,目前尚不完善,根据所用固化剂的不同,一般认为它通过四 种途径的反应而成为热固性产物。(空间网状结构的形成,下而为编答案素材)

环氧基之间开环连接:

环氧基与带有活性氢官能团的固化剂反应而交联: 环氧基与固化剂中芳香的或脂肪的

羟基的反应而交联: 环氧基或疑基打固化剂所带基团发生反应而交联。

涂料的命名:以成膜物质为基础的涂料命名原则和方法: 1:涂料的全名二颜料或颜色需称+成膜物质名称+基本名称:例:红醇酸磁漆,锌黄酚

醛 防锈漆等: 2:统称时用“涂料”,而不用“漆”,但有时为了简化,对具体涂料品种仍采用“漆”。 3:对有专业用途及特性之产品,必要时刻在成膜物质后加以说明:例:醇酸导电磁漆。 环氧树脂:国标

GB/T1630-1989命名法:按此国标规追,环氧树脂的名称由树脂缩写代 号加牌号组成:GB/T1844-1995规左,环氧树脂缩写代号由“ep “表示,可简写为” E

“环氧树脂牌号有两个数字组组成,两组数字间用一字线连接。

功能性涂料:1、示温涂料:示温涂料主要是由热敏颜料分散在树脂中配制而成的。由 于颜料受热达到一泄温度而发生物理或化学变化,很快明显地改变颜色,从而指示被涂 复物体表面的温度,所以选用易变色金属盐;2、热屏蔽涂料:具有高的热稳立性、阻 火性、电阻、残渣的抗氧化性和很低的含碳量,与^$种颜料有很好的混溶性:3、导电 涂料:应该选用表面不易生成氧化物绝缘膜的材料,其粒径越小越好;4、发光涂料: 涂料用颜料主要是硫化锌和硫化镉、银。有机颜料有碱性桃红,含硫嫩光淡黄、四淚螢 光曙红等。磷光颜料分为暂时性和永久性两种。永久性磷光涂料中需加极少量的放射性 元素以产生自激作用。5、其他功能性涂料

四:粘合剂

? 简述粘合剂粘合原理:吸附理论:1、润湿(首要条件),表面张力使得物质能很好地 润湿张力大的物质:

2、胶黏剂分子的移动和扩散(粘合剂分子与被粘分子间距缩小至 10埃以下):

3、粘合剂分子与被粘物质结合。缺点:解释不了胶黏剂与被黏物F >其本 身强度:无法解释水的影响。此外还有扩散理论(相互扩散)、机械结<?理论、化学键 理论等。

? 制备纯甘油单酯

Is 混翊提纯(物酚法):分子蒸锻超临界萃取、析;

2、化学方法。

CHjOH

(2)环氧氯丙烷法:

(1) (2) (3) (4)

(1)缩水日油法: CH : \ 'o + RCOOH i Z CH

N 島0H

taffi J6or CH,OH

I

I CHOH CHQCOR

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(3)疑醛缩合:

rm.iH CHfO CH.

CH,OH ? y C 〈 厶二ff?单屮?f ?

CHO / ^CHjCH, H,HO ; CHOH

CHQCOR 热塑性胶黏剂与热固性胶黏剂:热塑性:以线性聚合物为基料,固化过程中不产生交联 反应,而是通过溶剂或分散介质的挥发或熔融体冷却成为胶层,产生黏结力;热固性: 以含有反应性基团的中、低相对分子质量聚合物为基料的胶黏剂,通过加入固化剂(或 /和加热作用),使液态树脂经聚合反应交联呈网状结构,形成不溶、不熔的胶层而达 到黏结目的。

通常在选用胶粘剂时主要考虎的因素是:1.被粘物的种类和性质;2.胶粘剂的性能

(工作温度、状态、粘度等):3.粘接的目的与用途(连接、密封、固宦、楚位、修 补、填充等,视情况选择):4.粘接件的受力情况(拉伸、剪切、撕裂、剥离力):5.粘 接件的使用环境(温度、湿度、介质、貞?空度、辎射及户外老化等因素):6.工艺上 的可能性(胶黏剂的性能和施工温度的关系):7.成本和来源难易程度。

1、聚醋酸乙烯及其共聚物胶黏剂:聚醋酸乙烯(PVAc ):由醋酸乙烯酯经自由基聚合 或与其他单体一起无规共聚而生成的线性高分子化合物.含固量高(50%'70%),粘结 强度高:胶液粘度低,易于粘结施工,耐水性不好,耐热性较差:

2、聚乙烯醇(PVA ) 及其缩醛胶黏剂:PVA :聚酷酸乙烯酯在乙醇或甲醇中用碱催化醇解,通常以水溶液形 式使用,具有良好的粘结性能、耐热性和耐溶剂性:聚乙烯醇缩醛:聚乙烯醇与醛类进 行缩合,一般来说所用醛类碳链越长,耐热性越低,但韧性和弹性越高。

3、环氧树脂 胶黏剂:分子中平均含一个以上的环氧集团的低聚物为基料(结构中含有脂肪族羟基、 布《基和极活泼的环氧基),被称为万能胶,粘合力极强,适用面广,她辰具有优良的 耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性等等。

4、酚醛树脂胶黏剂:酚醛树脂配以固化剂、 改性剂后组成的一类胶黏剂,发展最早,产量较大,粘结力强,电绝缘性优良,耐候性 好,价廉易得。

5、氨基树脂胶黏剂:由氨基树脂、固化剂、助剂等组成,而氨基树脂 系由具有氨基的化合物与甲醛缩聚而成:腺醛树脂胶(IT )制造简单,成本低廉,在

CHOH

2小时 CH,OH

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CHiO CH, CKO > < * RCOOH CHiCH, CHi ? CHjCCHtCH,

CH’OCOR

合成胶黏剂中产量居首:三聚氟胺树脂胶(MF )性能较好,但成本高。6、聚氨酯胶黏 剂:异氤酸酯和聚氨基甲酸酯为主体,粘结力强,胶膜坚韧,耐冲击,耐低温等:7、 橡胶胶黏剂:以橡胶或弹性体为主材料,加入适量助剂溶剂等,具有优良弹性、耐冲击 与耐振动能力。8、丙烯酸酯类:以丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯类衍生物为主题的聚合 物或共聚物配制而成,种类繁多,用途广泛。9、有机硅胶黏剂:有机硅树脂、硅橡胶 为基料,只能作为非结构胶黏剂,有广阔发展前景。

怎样合成环氧树脂:一般采用双酚A+环氧氯丙烷法,合成出E 型树脂。

特种粘合剂:1、热熔胶黏剂:室温下呈固态?

物后,压合、冷却即行固化,很快完成黏结。2、压敏胶黏剂:无须借助于溶剂或热, 只需施加轻度指压。3、密封胶粘剂:具有随密封面形状而变形,不易流淌,且有一左 粘结性的密封材料。

溶剂粘结法:许多塑料可溶解于某些有机溶剂,根据这一特性,人们常选用相应的溶剂 或者用溶剂溶解该树脂配成胶液进行粘接。由于方便、成本低,所以应用较广泛。具体 工艺:先进行表而处理(两步,火焰处理及化学处理)之后即可选用合适溶剂进行溶剂 粘结法黏结。

乙烯和苯酚为主要原料合成烷基酚聚氧乙烯醴

加热熔融变为液态,经涂布、润湿被粘 五.

表面活性剂

NaOH

CHr-o

CH. —CH —CHo ?比0

V

简述表面活性剂类型并举例:1、阴离子表ffi 活性剂:一直是最重要的一类表面活性剂, 如烷基苯磺酸盐(LAS ),在合成表面活性剂中占第一位,综合考虑C12最佳;2、非离 子型表面活性剂:如脂肪醇聚氧乙烯

醛(AEO ).近代非离子型表面活性剂中量ffi 要的 一类产品。目前几乎在^^类洗涤剂中,都或多或少用到这类表而活性剂;3、阳离子表 面活性剂:阳离子表面活性剂的最大用途不是洗涤,而是用作抗静电剂、杀菌剂、织 物柔软剂等(三大用途儿此外,发泡、浮选等,如脂肪胺,胺氧化物等:4、二性离 子表面活性剂: 物降解性良好, 生物降解性能: 解基团的影响。

洗涤效果与材料的结构:亲水亲油结构和相对密度。通过变换亲水基或亲油基种类、所 占份额及在分子结构中的位置,可以达到所需亲水亲油平衡的目的。

表而活性剂主要功能:背景:亲水亲油平衡值(HLB ):表而活性剂分子中亲水和亲油基 团对油或水的综合亲合力。根据经验,将表而活性剂的HLB 值范羽限主在0-40.非离 子型的HLB 值在0-20。1、增溶(要求:C>CMC < HLB13~18)); 2、乳化作用{化妆品);

3、润湿作用(HLB : 7-9:农药);

4、助悬作用:

5、起泡和消泡作用(医用);

6、消 毒、杀菌(医用):

7、抗硬水性:

8、增粘性及增泡性:

9、去垢、洗涤作用"表而活 性剂起作用,并不单单是因为某一方面的作用,很多情况下是多种因素共同作用。 合成洗涤剂配方合理性:必须能把污垢从需洗净的基质上分离下来且使之悬浮或分散; 必须无毒、不损伤基质、对人体无明显刺激、生化降解性好,易保存。

季彼盐合成:长碳链:可由相应的叔彼通过季彼化制得。

螯合剂作用:可与硬水中多价金属离子螯合,形成水溶性络合物,从而避免生成不溶性 污垢;代替磷酸盐,避免由磷酸盐的过肥作用产生的环境污染。

咪哇1#季彼盐:主要由脂肪酸及其酯和多元胺的脱水缩合、闭环合成。起始原料脂肪酸 大多采用动物油脂(牛汕、猪汕)中制得加氢牛油酸,也有开发由汕酸制成的咪哇季 彼盐。

表而活性剂对溶液性质影响:显著使液体表面张力或两相之间的界而张力明显降低、改 变固体表面润湿性,具有乳化、起泡、消泡等作用。

塑料助剂

塑料助剂:增麹剂、阻燃剂、抗氣剂、抗静电剂、热稳定剂"

15&24 价池 5/WE

普遍具有良好的去污、起泡和孔化能力,耐硬水性好,毒性极低,生 日常应用广泛.

如咪哇咻型表面活性剂.

疏水基团的线性度,碳链长度、线性度(8~18的直链均能降解),易水

増塑剂介入高分子链间,削弱其链间作用力,使得链间有一世的移动性,从而使其在受外力的作用下(如弯曲、冲击)不致于引起化学键的完全断裂;

抗氧剂:链终止型:打R-、R00 ?反应而是自动氧化链反应中断,可以抑制过氧化氢类化合物生产,从而起稳楚作用:预防性抗氧剂的作用是能除去自由基的来源,抑制或延缓引发反应;

阻燃剂:其分解产物的脱水作用便有机物碳化、阻燃剂分解形成不挥发性的保护皮膜、阻燃剂分解产物将H0-自由基连锁反应切断、自由基引发剂,氧化铢与含卤阻燃剂的协同作用、燃烧热的分散和可燃性物质的稀释:

抗静电剂:增加导电性,很多抗静电剂中均含有亲水基团,它们可以增加制品表而的吸湿性,形成一种易于导电的导电膜,从而使静电得以减少或消除。

热稳定剂:一是消除高分子材料中热降解的引发源,如PVC中烯丙基氯结构和不饱和键:或者消除所有对非链断裂热降解反应具有催化作用的物质,如由PVC上解脱下来的氯化氢等,才能阻止或延缓此类聚合材料的热降解。

四种代表性的阻燃剂:

澳系阻燃剂:大多在2o(rc?3o(rc下分解,分解时通过捕捉高分子材料在降解反应生成的自由基,延缓或终止燃烧的链反应,释放出的HBr是一种难燃气体,可以覆盖在材料的表面,起到阻隔表面可燃气体的作用。浪系阻燃剂的适用范用广泛,是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一:

氯系阻燃剂:以含氯量较高的氯化石蜡如氯蜡一52和氯蜡一40。目前氯系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳立性、高含氯量方向发展,其代表产品是氯蜡一70"氯化石蜡主要用于聚氯乙烯制品的阻燃:

磷系阻燃剂:也是i种阻燃性能良好的阻燃剂,在全球阻燃剂非卤化动向的驱使下,国外对此进行了大量的研究。有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能:无机阻燃剂:除具有阻燃性外,还有抑制发烟和氯化氢的作用,主要有氢氧化铝、氢氧化镁、氧化镣、氧化钳等。如何伶成纳米氢氧化镁:制备纳米氢氧化镁的主要方法有金属镁水化法、水镁石粉碎法和化学液相沉淀法等。材料性能主要有哪些工艺决定:气泡液膜法,设计并制造出了关键设备气泡液膜反应器,并研究开发出用气泡液膜法和气泡液膜反应器来制备疏松型纳米氢氧化镁。聚合物的氧化和抗氧化机理:聚合?物在大气中(氧气)丁?光或者热的促进作用卜?,发生氧化反应, 导致聚合物结构发生变化,并被破坏。主耍足断裂、交联、侧链断裂等,抗氧化:见上文抗氣剂作用。

聚合物的热老化及热稳定性:最主要的是分解脱氯化氢反应,他是导致聚氯乙烯老化的主要原因。热稳立性作用:1、结合脱出的氯化氢,终止其自动催化:2、置换分子中活

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