高分子化学

张大伟

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 第一课 概念、命名与合成
    • 1.2 第二课 分子结构材料性能
  • 2 缩聚与逐步聚合
    • 2.1 第一课 缩聚反应、机理及动力学
    • 2.2 第二课 逐步聚合产物的聚合度
    • 2.3 第三课 体形缩聚和凝胶化
    • 2.4 第四课 逐步聚合实施方法
    • 2.5 第五课 重要的逐步聚合物
  • 3 自由基聚合
    • 3.1 单体对聚合机理的选择
    • 3.2 自由基聚合机理
    • 3.3 引发剂
    • 3.4 聚合速率
    • 3.5 动力学链长与聚合度
    • 3.6 阻聚与缓聚
  • 4 自由基共聚合
    • 4.1 自由基共聚合
    • 4.2 二元共聚物组成微分方程及曲线
    • 4.3 单体与自由基的活性
  • 5 自由基聚合方法
    • 5.1 本体、溶液与悬浮聚合
    • 5.2 乳液聚合
  • 6 离子聚合
    • 6.1 阴离子聚合
    • 6.2 阳离子聚合
第二课 逐步聚合产物的聚合度

2.4 线形缩聚物的聚合度

线形缩聚物的聚合度是本章的重要内容,影响聚合物聚合度的因素主要有反应程度、平衡常数和基团数比。而基团数比可作为分子量控制的主要因素。

反应程度与聚合度的关系

                             

由公式可知,逐步聚合产物的分子量不可能无限增长,它受到反应程度的限制。

平衡常数与分子量的关系:

 对于可逆反应来说,分子量取决于平衡常数,又取决于打破平衡,使反应向正方向进行的措施

(1)封闭体系:生成的小分子不除去

平衡时的反应程度为pe,则平衡时:

据此推导出pe与K间的关系如下,再根据Pe与数均聚合度的关系可推导出平衡常数

与数均聚合度的关系如下:

(2)敞开体系:小分子物质不断被蒸发

基团数比

官能团的比例( 或 )聚合物的聚合度有很大影响,而且反应程度越高,影响越大。逐步聚合反应对配比要求严格,不仅开始投料时配比要严格,而且包括反应过程。特别是在高温低压时,如果两单体挥发性不同,开始时配比会变化,使高分子链的形成变得困难。工业上往往采取一些便于控制投料比的方法,其中之一就是用含有不同官能团的单体均缩聚。

(1)双官能团单体过量

双官能团单体过量时,按官能团的摩尔比、反应程度来计算聚合度。

(2)官能团单体过量

与双官能团单体相比,单官能团化合物对降低分子量的影响更大,因此缩聚反应中必须除去单官能化合物的杂质。

单官能团单体的作用

(1)稳定作用:单官能封端使分子量稳定下来(其中一种略过量亦可)。

(2)调节分子量:有时不对分子量进行调节,会使聚合物分子量过大,加工困难。

如:PC,不加单官能团物质,分子量可达20万,加入苯酚,可控制分子量;又如:尼龙-6,加入少量月桂酸或醋酸调节分子量,可以调节粘度,使其能用于熔融纺丝,同时封端,减少纺丝过程中的粘度变化。

2.5 线形缩聚物的聚合度分布

聚合度的分布主要涉及到聚合度分布函数与聚合度分布指数。

线形缩聚物的聚合度分布是根据几率推导出的,依据官能团等活性的概念(即各步反应速率常数相等),推导线型缩聚物的聚合度分布。

反应程度为p,表示一个官能团发生反应概率为p

   x聚体x个结构单元:成键x-1次,未成键1次。则x聚体生成的几率为

设:聚体数为Nx, 体系分子总数为N, 起始单体总数为N0,则有: