第五章聚合物的化學反應補充

2022-12-27 18:39:06 字數 4777 閱讀 3506

【掌握內容】

1聚合物的化學反應特徵及影響因素

2 重要的聚合物的相似轉變反應:纖維素、聚醋酸乙烯、離子交換樹脂

3 重要的聚合度變大的反應:橡膠硫化,過氧化物交聯,hips,abs,sbs

4重要的降解反應:pmma,pe,pp,pvc

【熟悉內容】

1. 功能高分子

2. 老化與防老化

【了解內容】

1. 其它的聚合物的反應

【教學難點】

1. 聚合物的化學反應特徵及影響因素

【教學目標】

1掌握機率效應、鄰近基團效應、相似轉變、聚合度變大的反應、聚合度變小的反應、解聚、老化等基本概念

2掌握聚合物的化學反應特徵及影響因素

3 掌握重要的降解反應型別

4能正確書寫重要的聚合物化學反應式:纖維素、聚醋酸乙烯、離子交換樹脂、過氧化物交聯,hips,abs,sbs

5.1 概述

5.2 反應特徵及影響因素

【教學內容】

5.1 概述

一. 聚合物反應的分類

二. 聚合物反應的意義

5.2 反應特徵及影響因素

5.2.1 聚合物的反應特徵

5.2.2 影響聚合物反應的因素

一. 物理因素

二. 化學因素

【授課時間】2學時

【教學重點】影響聚合物反應的因素;聚合物反應分類

【教學難點】影響聚合物反應的因素

【教學目標】

1 掌握聚合物反應分類

2 掌握影響聚合物反應的因素

3 掌握機率效應、鄰近基團效應、相似轉變、聚合度變大、聚合度變小的反應等概念

【教學手段】課堂講授

【教學過程】

5.1 概述

一.分類(根據聚合度變化)

1.相似轉變: mn不變,反應僅限於側基和端基製備新聚合物

2.聚合度變大反應: mn變大交聯,接枝,嵌段,擴鏈

3.聚合度變小反應: mn變小降解,解聚

二.意義

1.製備新聚合物

(1)利用相似轉變

2)利用聚合度變大反應

2.對聚合物使用過程中老化行為的保護與利用

(1)防老化:延長使用壽命

(2)利用老化:三廢處理,可自然降解聚合物(環保餐盒,可降解塑料)

3.理論研究:測定聚合物結構,高分子效應,機理研究

5.2 反應特徵及影響因素

5.2.1 聚合物的反應特徵

1 反應速率低

2 反應不完全

3 反應複雜,多種結果

ch2-ch

cnch2-chch2-chch2-ch-ch2-ch ch2-ch

cn conh co- nh-co cooh

(異鏈聚合物:在鏈上含有多種不重複的結構單元的聚合物)

基團轉化率 (pbd加氫加氫度,pva縮醛化縮醛度)

5.2.2 影響聚合物反應的因素

一. 物理因素

1. 擴散速度的影響

(1).結晶度

結晶區: 分子鏈排列規整,作用力大,小分子無法擴散

無定形區:t>tg: 鏈段活動性加強,利於擴散可在tg以上或溶脹時反應

t(2)交聯

輕度交聯:聚合物鏈段有一定柔韌性,易溶脹,可在內部反應

高度交聯: 聚合物鏈段有剛性,不易溶脹,只在表面反應

2. 區域性濃度的影響

(1)構象:緊密線團-只在外部反應, 疏鬆線團-可在內部反應

(2)溶解性

二.化學因素

1.機率效應:當聚合物相鄰基團作無規不可逆反應時,由於機率原因,分子鏈中往往有孤立基團未反應,從而使最高轉化率受到限制

2.鄰近基團效應:分子鏈上由於相鄰的基團的位阻作用、靜電作用、協同作用及參與作用均可使基團反應性發生改變

(1)立構規整性影響

(2)位阻效應

(3)鄰基參與

(4)靜電效應

【作業】p298-1,2

5.3 聚合物的相似轉變

5.4 功能高分子

【教學內容】

5.3 聚合物的相似轉變

5.3.1 聚合物的基團轉變反應

一纖維素的反應

二聚醋酸乙烯的反應

三鹵化反應

四芳香烴常見取代反應

5.3.2聚合物的鏈反應

5.3.3聚合物的立構轉變

5.4 功能高分子

【授課時間】2學時

【教學重點】聚合物的基團轉變反應

【教學難點】

【教學目標】

1 掌握纖維素的反應、聚醋酸乙烯的反應、鹵化反應、離子交換樹脂合成反應

2 能正確書寫主要的相似轉變反應式

【教學手段】課堂講授

【教學過程】

5.3.1 聚合物的基團轉變反應

一.纖維素的反應

1p(oh)3(天然纖維,不溶) 。。。。。再生纖維(粘膠纖維,人造棉)

2纖維素酯化

3纖維素醚化

二聚醋酸乙烯的反應

三.鹵化反應

1.天然橡膠

2.飽和烴聚合物

聚丙烯氯化

四.芳香烴常見取代反應

5.3.2聚合物的鏈反應

環化(聚丙烯腈熱解)

5.3.3聚合物的立構轉變

8. 4 功能高分子

一概述1.定義: 帶有特殊功能基的聚合物, 其中功能基承擔物理化學功能,而聚合物為該功能的承載體功能高分子

2. 種類

(1)按功能

化學功能高分子:高分子試劑(p294-表9-6)

高分子催化劑(p296-表9-7)

高分子載體(底物) (p297)

物理功能高分子:包括高分子導體, 高分子介電質,發光性高分子

(2)按作用機制: 反應型,光敏型,電活型,膜型(分離膜,半透膜),吸附型

3. 合成

(1)將化學基團通過反應引入到已有聚合物(常用聚苯乙烯)上

(2)將帶功能基的單體聚合

二高分子試劑(自學)

三高分子催化劑(自學)

四高分子載體(自學)

【作業】p298-4,6

5.5 聚合度變大的反應

5.6 聚合度變小的反應

5.7 老化與防老化

【教學內容】

5.5 聚合度變大的反應

5.5.1 交聯

5.5.2 接枝

5.5.3 嵌段

5.6 聚合度變小的反應

5.6.1 熱降解

5.6.2氧化降解

5.6.3化學降解

5.6.4其它降解

8.7 聚合物的老化與防老化

【教學重點】聚合度變大的主要方法;主要單體降解型別

【教學難點】

【教學目標】

1 掌握聚合度變大的主要方法及主要反應式

2 掌握主要單體降解型別

3 掌握老化與防老化概念

【教學手段】課堂講授

【教學過程】

5.5 聚合度變大的反應

5.5.1 交聯:線型或支鏈聚合物分子間以共價鍵結合成網狀分子反應

一. 二烯烴內橡膠的硫化

範圍: 天然橡膠,順丁橡膠,丁苯橡膠,丁腈橡膠

目的:使橡膠具有高彈性(避免分子間滑動而產生永久形變)

二.飽和烴類的有機過氧化物交聯(pe,pp,epr)

三.光(或輻射)交聯

5.5.2 接枝:在聚合物主鏈上接上結構,組成不同的支鏈的反應

一.接枝法:單體在高分子主鏈上的引發點上聚合長出支鏈

1.以聚合物為引發劑

2.通過聚合物的鏈轉移(例如hips,abs)

二.合成法

1.單體合成

2.大分子合成

5.5.3 嵌段

由兩種及以上單體主鏈組成主鏈大分子的過程

一.活性聚合(sbs,sisis等熱塑彈性體tpe)

二.多官能團自由基引發劑

三.力化學法

四.帶端基預聚體反應(例如:液體橡膠)

5.6 聚合度變小的反應---降解

影響因素: 熱,氧,光,水,化學試劑,機械力,超聲波,微生物

5.6.1 熱降解

一. 解聚

tc以上溫度,熱作用下,大分子鏈末端斷裂,生成自由基,而後按連鎖機理逐一脫除單體的反應

聚合物種類(主鏈上帶季碳原子):聚α-甲基苯乙烯,聚甲醛,聚四氟乙烯,pmma

二. 無規斷鏈

主鏈在熱作用下無規斷裂,分子量降低,但單體收率低

聚合物種類(主鏈上帶較多二級氫原子,易鏈轉移:pe(>290℃) pp(>230℃) pst

三. 取代基脫除

聚合物種類: pvc, pvac, pan, pvf

四. 聚合物結構與熱穩定性的關係

1. 主鏈上含季碳原子的聚合物易解聚

2. 主鏈上含叔碳原子的聚合物易無規斷裂

3. 主鏈上含c-雜原子的聚合物易斷裂,發生取代基脫除

4. 主鏈上引入芳環,剛性增強,熱穩定性增強

5.6.2氧化降解

5.6.3化學降解

5.6.4其它降解

8.7 聚合物的老化與防老化

一聚合物的老化

指聚合物在加工、貯存及使用過程中,其物理化學效能及力學效能發生不可逆壞變的現象。

熱、光、電、高能輻射和機械應力等物理因素以及氧化、酸鹼、水等化學作用,以及生物黴菌等都可導致聚合物的老化。

二聚合物的防老化

(1)改變聚合物結構

(2)正確選材

(3)新增助劑

(4)適當物理保護

【作業】p298-7,9,10

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