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
第五课 重要的逐步聚合物
  • 1
  • 2

2.7  重要的逐步聚合物

一、聚酯

(一)直接酯化

熔融缩聚,多用于合成线型低分子量聚酯,或体型聚酯预聚物。平衡缩聚,平衡常数小,须外加催化剂。

(二)酯交换反应  

   

(三)酸酐与羟基的反应 

聚合前期为不平衡缩聚,速率快,后期转为平衡缩聚。多用于线型低分子量聚酯,或体型聚酯预聚物。

(四)酰氯与羟基的反应

酰氯与脂肪醇的反应副反应多,不能用于聚酯的合成;酰氯与芳香酚界面缩聚可得到高分子量聚酯,不平衡缩聚。

1. 线型饱和脂肪族聚酯

饱和脂肪族二元醇+饱和脂肪族二元酸聚合,or饱和脂肪族羟基酸聚合,

or饱和脂肪族内酯聚合(开环聚合,连锁机理)

产物特点:熔点低、强度低、不耐溶剂、易水解

例如:端羟基聚酯预聚物(聚酯二醇)

原料:己二酸+过量的乙二醇or丁二醇


分子量:500~5000


端基:羟基


用途:聚氨酯预聚体,用于生产聚氨酯弹性体、胶粘剂


2.聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶、PET)

特点:熔点高(265℃)、强度高、柔韧性好、耐溶剂、耐腐蚀

1)传统工艺是酯交换法(间接酯化法),聚合分三个阶段:甲酯化、酯交换和缩聚。需要解决的两个关键问题是如何保证官能团的等物质量?如何控制和稳定p?”

2)直接酯化法,

当前广泛应用的新工艺,其工艺基础是对苯二甲酸的精制问题得到了解决。分二个阶段,即直接酯化和缩聚。

3.不饱和聚酯

主链含有双键的聚酯称为不饱和聚酯。

例如:最简单的不饱和聚酯

定侧基结构预聚物,分子量1000~2000,依靠双键进行交联

4. 醇酸树脂

最简单的醇酸树脂:甘油+ 苯酐

无规预聚物依靠官能团反应进行交联。早期产量较大,主要用作涂料胶粘剂


二、聚酰胺

1)尼龙-66(已二胺+已二酸)

两官能团等当量比的问题:已二胺+乙二酸—→66

66盐在冷热乙醇中溶解度显著差别可重结晶提纯,所得66盐可保证等物质量比。


2)尼龙-6

另一类聚酰胺,产品仅次于尼龙-66,己内酰胺开环。

催化剂不同,聚合机理并不同:碱催化,阴离子开环;水或酸为催化剂,逐步机理。制合成纤维时,采用后者:单体+5~10%水,反应温度:250~270℃12~24h。

3)芳香族聚酰胺

不可采用芳香二胺与芳香二酸合成(芳香胺的活性低,提高T,有副反应),芳香二胺+芳香二酰氯(活性更高),通常采用溶液聚合。

溶剂:高极性非质子溶剂:二甲基甲酰胺(DMA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、甲基磷酰胺(HMP)等,可防止聚合物过早沉淀。

HCl吸收剂,叔胺:如吡啶。聚合所得溶液经常直接用来纺丝。

Kevlar

全芳聚酰胺结构,具有异常的耐热性和阻燃性高熔点(≥500℃分解),超高强度高抗溶剂性高抗氧性。Kevlar可形成液晶溶液,纺丝后纤维中的分子高度取向,比强度超过钢丝。

三、聚碳酸酯

最著名的聚碳酸酯是由双酚A光气或碳酸二苯酯聚合得到。