聚合物合成工艺学(谭海生)第5章.doc
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1.PolycondensationPolyaddition含有反应性官能团的单体经缩合反应析出小分子化合物生成聚合物的反应称为缩合聚合反应。要求单体官能度≥2。2.:一个单体分子上反应活性中心的数目,用f表示。通式ab—官能团,AB—残基。12-2a.nHO-R-OHnHOOC-R’-COOHH-ORO-OCR’COn-OH2n-1H2Ob.nHO-R-OHnHO-R’-OHH-OR-OR’n-OH2n-1H2Oc.nH2N-R-NH2nClOC-R’-COClH-HNRNH-OCR’COn-Cl2n-1HCl如某一分子带有能相互反应的官能团ab,经自缩聚也能得到线型缩聚物,例如氨基酸。通式22a.nHO-R-COOHH-ORCOn-OHn-1H2Ob.nHO-R-OHH-ORn-OHn-1H2O3:参加反应的单体中至少有一种带有两个以上官能团;大分子向三个以上方向增长;产物为体型结构。na-A-a+nb-B-bb~A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A~~A-B-A~~A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A~AAAA~A~AA~2-3低分子缩合反应物4线型缩聚物体型缩聚物1-1、1-2、1-3官能度体系2-2或2官能度体系2-3、2-4等多官能度体系3.1单体是2-2或2-官能度体系,则生成的大分子是线型结构的缩聚物,称线型缩聚物。2应用:要用作热塑性塑料、合成纤维、涂料与粘合剂等,例如聚酰胺类主要用作合成纤维尼龙-66,聚对苯二甲酸乙二酯主要用作涤纶纤维和生产薄膜,聚碳酸酯主要用作工程塑料,聚砜、聚酰亚胺以及芳族杂环聚合物主要用作耐高温塑料。3生产方法:一次合成直接生产高分子量合成树脂。naAa+nnbBbaABb2n-1ab+naAbnaAbn-1ab+通式:4.1如果一部分单体含有的反应性官能团数目大于2.则经缩聚反应生成的最终产物为体型结构的聚合物简称为体型缩聚物。2应用:体型缩聚物用于热固性塑料、热固性涂料以及热固性粘合剂。少数品种的Tg低于室温,则可用作合成橡胶。3生产方法:分阶段生产,仅在加工应用过程中最终形成。首先生产具有反应活性的合成树脂含有若干活性官能团的线型或支链型低聚物然后进行后加工与应用1.:聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、芳香族聚杂环类。一种单体参加的缩聚反应两种单体参加的缩聚反应均缩聚体系和混缩聚体系加入其它单体进行缩聚2.1单体二聚体三聚体n聚体缩聚反应是由含两个或两个以上官能团的单体或各种低聚物之间的缩合反应。而且任何聚体之间都可以进行缩聚。聚合物[M][M][M]+mnmn式中n和m可取1,2,3,4······等任意正整数;M为单体残基。2例如:聚酯化反应和低分子酯化反应相似,是可逆反应。当K较小时,低分子副产物的存在对分子量影响较大。在实施聚合反应时,人为地除去聚合反应伴生的小分子,使可逆反应向聚合方向进行。a.原料配比和体系中的杂质对聚合物产品的分子量影响显著。3b.单体转化率的高低对产品的平均分子量有重要影响。c.聚合反应生成的小分子化合物须及时除去,其残存量对聚合分子量产生明显影响。d.缩聚物端基的活性基团影响成型时的熔融粘度和分子量。3.1熔融缩聚法:无溶剂情况下,使反应温度高于原料和生成的缩聚物熔融温度,即反应器中的物料在始终保持熔融状态下进行缩聚反应的方法。2优点:工艺过程比较简单,由于不需溶剂,减少成本。生产工艺可用连续法,适合大规模生产,例如连续法合成纤维时不必分离聚合物而直接纺丝。1.3是工业生产线型缩聚物的最主要方法。2.1例如二元羧酸与二元醇,如果COOH/OH=1/2低分子化合物随着某组分过量越多,分子量下降越大。q—过量单体的过量mol百分数mol%DP—平均聚合度。2c.当原料为等mol比时,平均结构单元数Xn与反应程度P关系99-99.599a.反应程度P是参加反应的官能团数目与起始官能团数目的比值。b.逐步缩聚反应的单体转化率与反应程度的关系。P01P11d.缩聚反应的高聚物必须要达到一定的反应程度才有意义。P0.5000.7500.9000.9800.9900.999Xn24105010010003K值在一定反应条件为定值,nw值影响聚合物分子量。Knwnw—小分子副产物的分率K—平衡常数对于体积变化小的反应体系,在P较高的情况下4b.具有反应活性的杂质,尤其是单官能团的杂质,对分子量有较大影响。例如对苯二甲酸中可能有苯甲酸杂质,易引起封端作用。c.杂质还会影响反应速度、聚合物结构以及分子量分布等。d.杂质进入高聚物链中,影响产品性能。a.对单体配比的影响。5多数缩聚反应是放热反应,即T↑,K↓,Xn↓。6在高温下,会导致氧化降解、交联等副反应,以及产品的性能和外观的影响。温度越高,反应速度越快温度越高,平衡常数减小在惰性气体保护下反应或加入抗