材料化學(xué) 逐步聚合ppt課件

1、OH與醛縮合，官能度為與醛縮合，官能度為 3 31. 縮聚反響單體體系縮聚反響單體體系n HOOC(CH2)4COOH + n HOCH2CH2OHHO CO(CH2)4COOCH2CH2O H + (2n-1) H2O n通式n HORCOOH H ORCO OHn(n-1) H2O+ 雙官能度體系的成環(huán)反響雙官能度體系的成環(huán)反響 2-2或或 2 官能度體系是線形縮聚的必要條件，官能度體系是線形縮聚的必要條件，但不是充分條件。但不是充分條件。 在生成線形縮聚物的同時(shí)，常伴隨有副反在生成線形縮聚物的同時(shí)，常伴隨有副反響響成環(huán)反響。成環(huán)反響。通式2 HOCH2COOH HOCH2COOCH2CO

2、OHH2OH2OCHCOCHCOOO22OSiOSiOSiOSiCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3l 按反響熱力學(xué)的特征分類按反響熱力學(xué)的特征分類1. 線形縮聚的逐漸特性線形縮聚的逐漸特性HOROHHOOCRCOOHHOROCORCOOROHHOROCORCOOHHOROHHOOCRCOOH+H2OHOOCRCOOROCORCOOH2 n-聚體 m-聚體 OH + COOHOCOk1k 1121kOCOH OKkOHCOOH000N1NNpNNCOOH + HOk1k 1OCOC OH + HAk1OC OHOH+k2+ A-C OHOH+ HOk3k4C OHOH+OHk5C

3、OO+ H2O+ H+k6脫除脫除3kCdtdC=積分積分tk2C1C1202=202121(1)C ktp-11nXp-22021nXC ktl 外加酸催化縮聚反響外加酸催化縮聚反響2a3CHkkCdtdC+=2aC)HkkC(dtdC+=2C kdtdC=011k tCC0111k C tp01nXk C t 平衡縮聚動(dòng)力學(xué)平衡縮聚動(dòng)力學(xué)COOHHOk1k -1+C OO+ H2O()2121C1kCkdtdC=()W121nC1kCkdtdC=2211dpkppKdt-0000N11NCCCpNC-1Cp -211wdpkppnKdt-7.5 線形縮聚物的聚合度線形縮聚物的聚合度1. 影

4、響聚合度的要素影響聚合度的要素11nXp-2211dpkppKdt-2210ppK-1KpK111111nXKpKK-+即即1KXn+=211wdpkppnKdt-21WpnpK-11nWKXpp n-211WKnpp-nWKXnnXnX0nWKCXnp Xn小小 需增大聚合度需增大聚合度 在開放的環(huán)在開放的環(huán)境中及時(shí)移走小分子境中及時(shí)移走小分子 Xn大大 需控制聚合度需控制聚合度1baNNrrr1NNN2/N2/ )NN(qaabaab=1q1r= nX()/212(2)/2122(1)abnabaqrNNXqrrNNN ppp+-+ -+-212 11nXpp-12211nrXqqr 12

5、122(1)nqrXqrrpp+ -+- aAa、bBb等當(dāng)量比，另加少量單官能團(tuán)物質(zhì)等當(dāng)量比，另加少量單官能團(tuán)物質(zhì)Cb。 Nb為單官能團(tuán)物質(zhì)為單官能團(tuán)物質(zhì)Cb的基團(tuán)數(shù)的基團(tuán)數(shù)2aabNrNN+2baNqN1 1式分母中的式分母中的2 2表示一個(gè)分子表示一個(gè)分子CbCb的一個(gè)基團(tuán)相當(dāng)于的一個(gè)基團(tuán)相當(dāng)于一個(gè)過量一個(gè)過量bBbbBb分子的雙官能團(tuán)作用分子的雙官能團(tuán)作用1式式aabNrNN+baNqNnX12122(1)nqrXqrrpp+ -+-聚合度的計(jì)算用聚合度的計(jì)算用聚合聚合方法方法熔融縮聚熔融縮聚melt melt polymerizationpolymerization溶液縮聚溶液縮聚s

6、olution solution polymerizationpolymerization界面縮聚界面縮聚interfacial interfacial polymerizationpolymerization固相縮聚固相縮聚solid solid polymerizapolymeriza-tion-tion配方配方單體單體+ +催化劑催化劑( (少量少量) )單體單體( (較高活性較高活性)+)+催化劑催化劑+ +溶劑溶劑單體單體( (高活性高活性)+)+催催化劑化劑+ +兩種溶劑兩種溶劑( (互不相溶互不相溶) )單體單體( (高活高活性性)+)+催化劑催化劑體系體系形狀形狀熔融態(tài)熔融態(tài)溶

7、液溶液液液- -液液, ,液液- -氣氣固態(tài)固態(tài)溫度溫度200 200 300(300(高于高于熔點(diǎn)熔點(diǎn)10 10 25) 25)幾十幾十 100 1000 0 50 50稍低于熔融稍低于熔融溫度溫度消費(fèi)消費(fèi)工藝工藝簡單簡單復(fù)雜回收溶劑復(fù)雜回收溶劑較復(fù)雜，本錢高較復(fù)雜，本錢高工業(yè)工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)品滌綸，尼龍，聚碳滌綸，尼龍，聚碳酸酯酸酯聚芳酰胺，聚砜聚芳酰胺，聚砜聚碳酸酯聚碳酸酯聚酰胺聚酰胺7.6 逐漸聚合的實(shí)施方法逐漸聚合的實(shí)施方法7.7 7.7 體形縮聚體形縮聚1、體形縮聚：由至少一種三官能團(tuán)、體形縮聚：由至少一種三官能團(tuán)(及以上及以上)單體參與單體參與縮聚并生成交聯(lián)網(wǎng)狀構(gòu)造聚合物的逐漸聚合反響

8、縮聚并生成交聯(lián)網(wǎng)狀構(gòu)造聚合物的逐漸聚合反響 試分析：體型聚合的單體特點(diǎn)試分析：體型聚合的單體特點(diǎn) 體型聚合物的構(gòu)造特點(diǎn)體型聚合物的構(gòu)造特點(diǎn) 體型聚合物的熱行為體型聚合物的熱行為 體型聚合物的溶解性體型聚合物的溶解性O(shè)OOCH2CH CH2OH OH OH+熱塑性樹脂熱塑性樹脂再分析：熱固性樹脂如何完成體型聚合物的合成反響再分析：熱固性樹脂如何完成體型聚合物的合成反響熱固性樹脂熱固性樹脂2、預(yù)聚物、預(yù)聚物1無規(guī)預(yù)聚物：無規(guī)預(yù)聚物：p pc ，殘留基團(tuán)可以進(jìn)一步反響，受熱后可，殘留基團(tuán)可以進(jìn)一步反響，受熱后可交聯(lián)固化，由于基團(tuán)在預(yù)聚物中無規(guī)排布，成交聯(lián)固化，由于基團(tuán)在預(yù)聚物中無規(guī)排布，成型時(shí)的交聯(lián)

9、反響也無規(guī)，固名型時(shí)的交聯(lián)反響也無規(guī)，固名如：酚醛樹脂、脲醛樹脂、醇酸樹脂如：酚醛樹脂、脲醛樹脂、醇酸樹脂加熱加熱此法制備的酚醛樹脂是一種優(yōu)良的熱固性塑料，有較高的耐熱此法制備的酚醛樹脂是一種優(yōu)良的熱固性塑料，有較高的耐熱性、硬度和良好的尺寸穩(wěn)定性及隔熱、耐腐蝕、防潮性能性、硬度和良好的尺寸穩(wěn)定性及隔熱、耐腐蝕、防潮性能2構(gòu)造預(yù)聚物構(gòu)造預(yù)聚物本身不能交聯(lián)，成型時(shí)需求參與催化劑或其本身不能交聯(lián)，成型時(shí)需求參與催化劑或其它反響性物質(zhì)它反響性物質(zhì)如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等酸催化酚醛樹脂酸催化酚醛樹脂酚酚/醛醛=6:5OHHHCH2OH+OHOHCH2HO

10、HCH2H+環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂(n+2) CH2CHCH2Cl + (n+1)HOCCH3CH3OHCH2CHCH2CH2CHCH2OOO環(huán)氧氯丙烷和雙酚環(huán)氧氯丙烷和雙酚A在堿催化下聚合而成在堿催化下聚合而成環(huán)氧值：環(huán)氧值：100g環(huán)氧樹脂中含有的環(huán)氧基團(tuán)的摩爾數(shù)環(huán)氧樹脂中含有的環(huán)氧基團(tuán)的摩爾數(shù)交聯(lián)劑：胺類乙二胺、二亞甲基三胺、酸酐苯酐、交聯(lián)劑：胺類乙二胺、二亞甲基三胺、酸酐苯酐、馬來酸酐馬來酸酐聚氨酯聚氨酯聚氨酯是帶有氨基甲酸酯基團(tuán)聚氨酯是帶有氨基甲酸酯基團(tuán)-NHCOO-的聚合物，全稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯的聚合物，全稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯Polyurethane，PU工業(yè)上合成聚氨酯的技術(shù)道路工業(yè)上合成聚氨酯的技術(shù)道路RNCONCOn+ nOHOHRCNHORNHCOOROn聚氨酯樹脂合成原理聚氨酯樹脂合成原理 一步法一步法由二元異氰酸酯和短鏈二元醇直接聚合得到線