第四小組--高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑

1、,高分子合成生產(chǎn)生產(chǎn) 過程中的溶劑,報(bào) 告 團(tuán) 隊(duì)：材子之聲（第四小組） 指 導(dǎo) 教 師：朱超（江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院）,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),團(tuán)隊(duì)合照（缺）,從左往右：依次為董文靜、方彪、陳靈瑄、易穩(wěn)、陳勝求、林俊杰、郭珊珊、柳松,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),團(tuán)隊(duì)分工表,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),報(bào)告流程分塊,4. Conclusion,團(tuán)隊(duì)相關(guān)事宜介紹,提問環(huán)節(jié)溶劑中的“十萬個(gè)為什么”,典型溶劑實(shí)例,聚合工藝中的溶劑,報(bào)告總結(jié),廣告環(huán)節(jié)神秘嘉賓從天而降,2013年11月25日,

2、首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑的類別,？,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑：是一種可以溶化固體，液體或氣體溶質(zhì)的液體，繼而成為溶液。 在日常生活中最普遍的溶劑是水。而所謂有機(jī)溶劑即是包含碳原子的有機(jī)化合物。 溶劑的性狀：溶劑通常擁有比較低的沸點(diǎn)和容易揮發(fā)?；蚴强梢杂烧麴s來去除，從而留下被溶物。因此，溶劑不可以對(duì)溶質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。它們必須為惰性。溶劑可從混合物萃取可溶化合物，最普遍的例子是以熱水沖泡咖啡或茶。溶劑通常是透明，無色的液體，他們大多都有獨(dú)特的氣味。,溶劑的概念及基本性狀,201

3、3年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),按化學(xué)組分分為：有機(jī)溶劑+無機(jī)溶劑,有機(jī)溶劑,極性有機(jī)溶劑,非極性溶劑（正己烷、正戊烷、苯等）,質(zhì)子極性溶劑（醇類等）,非質(zhì)子極性有機(jī)溶劑（二甲基亞砜、乙酸乙酯、醚等）,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),常用溶劑的極性順序 水(最大）甲酰胺三氟乙酸DMSO乙腈DMF六甲基磷酰胺甲醇乙醇乙酸異丙醇吡啶四甲基乙二胺丙酮三乙胺正丁醇二氧六環(huán)四氫呋喃甲酸甲酯三丁胺甲乙酮乙酸乙酯三辛胺碳酸二甲酯乙醚 異丙醚正丁醚三氯乙烯二苯醚二氯甲烷氯仿二氯乙烷甲苯苯四氯化碳二硫化碳環(huán)己烷己烷煤油（石油醚）(最小),2013年11月25

4、日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),毒性有機(jī)溶劑具有脂溶性，因此除經(jīng)呼吸道和消化道進(jìn)入機(jī)體內(nèi)外，尚可經(jīng)完整的皮膚迅速吸收，有機(jī)溶劑吸收入人體后，將作用于富含脂類物質(zhì)的神經(jīng)、血液系統(tǒng)，以及肝腎等實(shí)質(zhì)臟器，同時(shí)對(duì)皮膚和粘膜也有一定的刺激性。不同有機(jī)溶劑其作用的主要靶器官和作用的強(qiáng)弱也不同，這決定于每一種有機(jī)溶劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)、溶解度、接觸濃度和時(shí)間，以及機(jī)體的敏感性。,防治 加強(qiáng)密閉和通風(fēng)，減少有機(jī)溶劑的逸散和蒸發(fā)； 采用自動(dòng)化和機(jī)械化操作，以減少操作人員直接接觸的機(jī)會(huì)； 應(yīng)使用個(gè)人防護(hù)用品，如防毒口罩或防護(hù)手套； 皮膚粘膜受污染時(shí)，應(yīng)及時(shí)沖洗干凈。勿用污染的手進(jìn)食或吸煙；勤洗手、洗澡與更衣。應(yīng)

5、定期進(jìn)行健康檢查，及早發(fā)現(xiàn)中毒征象時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的治療和嚴(yán)密的動(dòng)態(tài)觀察。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶液聚合中溶劑,溶劑對(duì)整個(gè)聚合工藝的影響 溶劑的選擇 典型溶液聚合實(shí)例中溶劑對(duì)整個(gè)聚合反應(yīng)影響的具體分析,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑對(duì)整個(gè)聚合工藝的影響,1溶劑對(duì)引發(fā)劑分解速率的影響 水作溶劑時(shí)對(duì)引發(fā)劑的分解速度影響??； 有機(jī)溶劑則有不同的影響； 某些極性有機(jī)溶劑對(duì)有機(jī)過氧化物有誘導(dǎo)分解作用，加快聚合反應(yīng)速度。 2.溶劑對(duì)聚合物大分子的形態(tài)和相對(duì)分子質(zhì)量分布的影響 支鏈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原因：向大分子進(jìn)行鏈轉(zhuǎn)移 反應(yīng)體系中有溶劑時(shí)

6、，則可降低向大分子進(jìn)行鏈轉(zhuǎn)移,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),3.溶劑的鏈轉(zhuǎn)作用及其對(duì)聚合速率和聚合物相對(duì)分子質(zhì)量 的影響,Cs 0.5,分析量調(diào)節(jié)劑,Cs=Ktr/Kp Cs-鏈轉(zhuǎn)移常數(shù) Ktr-鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)速率常數(shù) Kp-鏈增長速率常數(shù),Cs增大,高分子產(chǎn)品,低分子產(chǎn)品,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),如何選擇 溶劑？,溶劑的選擇原則： 溶劑對(duì)自由基聚合不能有緩聚和阻聚等不良影響，即應(yīng)使KpsKp。 溶劑的鏈轉(zhuǎn)作用幾乎是不可避免的，為了得到一定相對(duì)分子噴量的囊合物溶劑的Cs不能太大，即應(yīng)使kpktr,s。 如果要得到聚合物溶液，則選

7、擇聚合物的良溶劑，而要得到固體聚合物，則應(yīng)選擇聚合物的非溶劑。 尚需考慮毒性和成本等問題。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),典型實(shí)例：聚丙烯腈在硫氰酸鈉水溶液中溶解,聚丙烯腈共聚體是一 種強(qiáng)極性、微晶結(jié)構(gòu)高分子量聚合體,在一般有機(jī)或無機(jī)溶液中均不能充分溶解。 結(jié)構(gòu)疏松粒子，在同樣含固情況下，體系的粘度較高，不利于均勻溶解 。,由于聚丙烯腈不溶于水中，只在聚合反應(yīng)初期，聚合反應(yīng)是在水相內(nèi)進(jìn)行，達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率后， 聚合增長鏈就從水中析出形成初生粒，隨后又互相結(jié)合形成多層次的粒子，故對(duì)于連續(xù)聚合反應(yīng)， 反應(yīng)體系是由反應(yīng)沉淀物構(gòu)成的多層次的粒子懸浮體，單體被吸附在粒子表面

8、，聚合在非均相體系中進(jìn)行。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),濃硫氰酸鈉溶液溶解機(jī)理,具有溶解聚丙烯腈的鹽類化合物的水溶液主要有氯化鋅及溴化鋅，硫氰酸鉀，硫氰酸鈉，硫氰酸鋇， 硫氰酸鈣或鎂等鹽類化合物。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),濃硫氰酸鈉溶液溶解機(jī)理,NaSCN Na+SCN- 在濃琉氰酸鈉溶液中，平衡向左移動(dòng)，溶液中以硫氰酸鈉分子狀態(tài)存在為主這種分散在水中的硫氰酸鈉分子與水作用形成永化層。,氰基強(qiáng)極性作用進(jìn)入永化層后，二者被NaSCN分子包圍，形成硫氰酸鈉分子層， 在硫氰酸鈉分子層外面是水化層，達(dá)到均勻溶解目的。,Layer,

9、2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),聚丙烯腈樹脂在濃溶液中溶解過程,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),乳液聚合中溶劑,乳液聚合工藝中溶劑的作用 溶劑對(duì)聚合反應(yīng)產(chǎn)生的影響 典型乳液聚合實(shí)例具體分析其溶劑的作用,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),乳液聚合的反應(yīng)介質(zhì)為水，它作為一種分散介質(zhì)，起到保證膠乳有良好的穩(wěn)定性和粘度。它和單體、乳化劑、引發(fā)劑、乳化劑及其他輔助劑共同協(xié)作完成聚合過程。,縱使水這種溶劑在聚合反應(yīng)中很常見，但它對(duì)聚合反應(yīng)有著極其重要的作用。 無論是水的用量還是其中含有的金屬陽離子都對(duì)反應(yīng)的進(jìn)行起著很大

10、的影響。,乳液聚合中溶劑的作用,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),水中的Ca2+ 、 Mg2+ 等離子可能與乳化劑生成不溶于水的鹽 Cu2+、 Fe3+可能加速引發(fā)劑的分解。因而水中應(yīng)盡可能降低這些離子的含量，所以聚合生產(chǎn)過程中應(yīng)使用去離子的軟水。 由于水可以保證膠乳的穩(wěn)定性，其用量的控制尤其重要。其用量以體積計(jì)算時(shí)應(yīng)超過單體的體積，以質(zhì)量計(jì)時(shí)一般為單體的150%200%。二水量減少時(shí)，膠乳的粘度增大，不利于實(shí)際操作。,溶劑對(duì)聚合反應(yīng)產(chǎn)生的影響,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑對(duì)聚合反應(yīng)產(chǎn)生的影響,水中溶解的氧可能起到阻聚作用，特別

11、是丁苯橡膠生產(chǎn)中采用低溫聚合是作用更為明顯。 為了去除氧的影響可以加入適量還原劑如連二亞硫酸鈉（俗名保險(xiǎn)粉）其用量為單體量的0.04%左右。過多又可能與引發(fā)劑組成氧化還原體系，影響引發(fā)體系的效能。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),典型乳液聚合實(shí)例分析（缺）,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),離子聚合中溶劑,陽離子聚合 陰離子聚合,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑選擇依據(jù)-增長速率,極化作用,離解作用,離子化作用,溶劑的極性（介電常數(shù)）和溶劑化能力將有利于疏松離子對(duì)和自由離子的形成，因此會(huì)影響到陽離子活性

12、種的活性和增長速率常數(shù)。,R-X R+X- R X R X R +X,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑選擇依據(jù)-增長速率,溶劑極性和溶劑化能力大時(shí)，自由離子和離子松對(duì)比例 增加。,極性越大，松對(duì)增加,有利于單體在離子對(duì)之間插入增長,從而提高聚合速率。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑選擇依據(jù)-不反應(yīng),溶劑對(duì)聚合增長鏈活性中心不發(fā)生反應(yīng)，如鏈終止或鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑的選擇,鹵代烷：如四氯化碳、氯仿和二氯乙烷等。,烴類化合物：如甲苯和己烷及硝基化合物、硝基甲烷和硝基苯。

13、,合成丁基橡膠的主要原料： 單體：異丁烯及異戊二烯； 溶劑： 氯甲烷，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%39%； 催化劑： AlCl3 ，0.20.3%（以單體為準(zhǔn)）； 共引發(fā)劑：水，0.002%（ AlCl3為基準(zhǔn)）； 相對(duì)分子量調(diào)節(jié)劑：乙烯或丙烯。,聚合后的淤漿液從反應(yīng)器中 溢流出來進(jìn)入盛有熱水的 閃蒸罐，在此蒸發(fā)氯甲 烷和未反應(yīng)單體。,陽離子聚合,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),溶劑的選擇,SBS嵌段聚合,溶劑的脫除在SBS 脫氣階段完成,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),實(shí)驗(yàn)室常見的典型溶劑,氯仿 四氫呋喃 二甲基亞砜 二甲基甲酰胺,2013年1

14、1月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),CHCL3,結(jié)構(gòu)式,分子式： CHCL3 分子量：119.38 熔點(diǎn)：-63.5 沸點(diǎn)：61.3 性狀：有特殊氣味。味甜。高折光，不燃，質(zhì)重，易揮發(fā)。純品對(duì)光敏感，遇光照或與空氣中的氧作用，逐漸分解而生成劇毒的光氣(碳酰氯)和氯化氫。試劑中常含有0.6%-1%的乙醇作穩(wěn)定劑。能與醇、苯、醚、石油醚、四氯化碳、二硫化碳和油類等混溶；251ml溶于200ml水。低毒，半數(shù)致死量（大鼠，經(jīng)口）1194mg/kg。有麻醉性。有致癌可能性。 用途： 脂肪、橡膠、樹脂、生物堿、油類、蠟、磷和碘的溶劑，廣泛用于提取各種帶色化合物，校正溫度計(jì)，色譜分析用溶劑，

15、清潔洗滌劑，測定血清中無機(jī)磷，肝功能試驗(yàn)的防腐劑，測鈷、錳、銥、碘、磷的提取劑。有機(jī)合成。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),THF,結(jié)構(gòu)式,分子式：C4H8O 分子量：72.11 熔點(diǎn)：-108.5 沸點(diǎn)：66 性狀：無色透明液體，極性的非質(zhì)子溶劑，一種澄清、低粘度的液體，有醚 樣氣味。能與水、醇類、醚類、酮類、酯類和烴類混溶。易燃。有刺激性。在貯存中易形成過氧化物，可加0.0025%-0.025%2,6-二叔丁基對(duì)甲酚（BHT）作穩(wěn)定劑或不加穩(wěn)定劑 貯存 ：密封避光陰涼處保存。 用途 ：氨基酸和肽的紙層析、溶劑、有機(jī)合成、高效液相色譜,紫外發(fā)光光度分析。,201

16、3年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),DMSO,結(jié)構(gòu)式,分子式：C2H6OS 分子量：78.12 熔點(diǎn)：18.45 沸點(diǎn)：189 性狀：近于無氣味，微有苦味。有很強(qiáng)的極性，并有吸濕性溶于水、乙醇、丙酮、乙醚、苯和氯仿，不溶于除乙炔以外的脂肪烴。能溶解環(huán)氧乙烷、苯甲酸、樟腦、糖類、油脂等，也能溶解二氧化硫、二氧化氮、氯化鈣、硝酸鈉。 貯存 ：吸濕性強(qiáng)，密封保存。 用途：可作有機(jī)溶劑、反應(yīng)介質(zhì)及有機(jī)合成中間體，用途極廣；在醫(yī)藥方面，二甲基亞砜有消炎止痛作用，對(duì)皮膚有強(qiáng)滲透力，因而可溶解某些藥物，使這類藥物向人體滲透從而達(dá)到治療目的。利用二甲基亞砜的這種載體特性，也可作為農(nóng)藥的添加劑。在某些農(nóng)藥中添加少量二甲基亞砜，有助于農(nóng)藥向植物內(nèi)滲透，以提高藥效。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程中的溶劑報(bào)告會(huì),DMF,結(jié)構(gòu)式,分子式：C3H7NO； 分子量：73.10； 熔點(diǎn)：-61； 沸點(diǎn)：152.8； 性狀：為極性惰性溶劑。微有氯的氣味，有吸濕性，能與水、乙醇、氯仿和乙醚等多數(shù)有機(jī)溶劑混溶，微溶于苯； 用途：許多疏水化合物的溶劑。非水溶液滴定用試劑，乙烯樹脂和乙炔的溶劑，有機(jī)合成，光度測定，氣相色譜固定液（最高使用溫度50，溶劑為甲醇），分離分析C2-C5烴，農(nóng)藥殘留量分析、有機(jī)合成、肽的合成、照相工業(yè)用。,2013年11月25日,首屆高分子合成生產(chǎn)過程