文档介绍：第2章逐步聚合(stepwise polymerization)
【课时安排】
缩聚反应 1学时
线性逐步聚合反应机理 1学时
线性逐步聚合反应动力学 30分钟
缩聚物的聚合度 1学时
分子量分布 15分钟
逐步聚合施方法和重要线性逐步聚合物 30分钟
体型缩聚 15分钟
习题讲解 1学时
总计 6学时
【掌握内容】
1逐步聚合反应分类
2官能团的等活性
3 比较线型、体型逐步聚合、连锁聚合
4 线型逐步聚合反应聚合度的控制
5体型逐步聚合凝胶点的控制
6逐步聚合施方法
【熟悉内容】
1. 线型逐步聚合反应动力学
2. 逐步聚合产品合成工艺
3 统计学方法计算凝胶点
【了解内容】
1. 线型逐步聚合反应的分子量分布
【教学难点】
1. 线性逐步聚合反应机理与动力学
2. 控制线性逐步聚合相对分子质量方法
3. 控制体型逐步聚合凝胶点
【教学目标】
1 掌握逐步聚合反应分类、官能团的等活性、线型与体型逐步聚合、连锁聚合与体型逐步聚合、反应程度与转化率、当量系数与过量分率、结构预聚物与无规预聚物等基本概念
2 掌握线性逐步聚合相对分子质量控制方法及其计算
3掌握体型逐步聚合凝胶点控制方法及其计算
4能正确书写重要逐步聚合产品合成反应式
5掌握四种逐步聚合方法的区别
【教学手段】课堂讲授,辅助多媒体
【教学过程】
缩聚反应
概述
正如在第一章绪论中所指出的那样,聚合反应按机理分类包括链式聚合和逐步聚合。在逐步聚合中,高分子链的增长具有逐步的特性。缩(合)聚(合)反应和某些非缩聚(类似加聚的)反应属于逐步聚合。
绝大多数缩聚反应都是典型的逐步聚合反应。聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、脲醛树脂、醇酸树脂等都是重要的缩聚物。许多带有芳杂环的耐高温聚合物,如聚酰亚胺、聚恶唑、聚噻酚等也是由缩聚反应制得。有机硅树脂是硅醇类单体的缩聚物。许多天然生物高分子也是通过缩聚反应合成,例如蛋白质是各种α-氨基酸经酶催化缩聚而得;淀粉、纤维素是由糖类化合物缩聚而成,核酸(DNA和RNA)也是由相应的单体缩聚而成。
逐步聚合反应中还有非缩聚型的,例如聚氨酯的合成、由己内酰胺合成尼龙6的反应, 还有象Diels-Alder加成反应合成梯形聚合物等。这类反应按反应机理分类均属逐步聚合反应,是逐步加成反应。
近二十年来,逐步聚合反应在合成高强度、高模量、耐高温等高性能聚合物新产品方面起到重要作用。
定义
缩聚反应是缩合聚合反应的简称,是缩合反应经多次重复后形成聚合物的过程,在极力上属于逐步聚合反应。
聚合单体的类型
逐步聚合反应的基本特点是反应发生在参与反应的单体所携带的官能团上,这类能发生逐步聚合反应的官能团有: -OH、-NH2、-COOH、酸酐、-COOR、-COCl、-H、-Cl、-SO3、-SO2Cl等。
可供逐步聚合的单体类型很多(),但必须都要具备同一基本特点: 同一单体上必须带有至少两个可进行逐步聚合反应的官能团, 当且仅当反应单体的官能团数等于或大于2时才能生成大分子。从这一点出发, 依据官能团的反应性质可大致分为以下几类:
(一)单体上能参与反应的官能团数等于2的情况:
1、官能团a可相互反应的a-R-a型单体
带有同一类型的官能团(a-R-a)且官能团间可以相互反应, 这种缩聚反应常称为均缩聚反应。如反应官能团a为羟基(-OH), 两两相互反应可生成醚基连接的聚合物, 此类单体体系记为“2”型单体体系;
2、官能团a与b可反应的a-R-b型单体
带有不同类型的官能团(a-R-b), a与b两两之间可以进行反应, 此种缩聚反应也称为均缩聚反应。如氨基酸即属此类单体, 氨基和羧基两两反应生成酰胺基连接的聚合物, 此类单体体系亦记为“2”单体体系;
3、官能团a与b不能反应的a-R-b型单体
虽带有不同的官能团(a-R-b), 通常a与b并不能发生反应, 此种单体只能与其它单体一起进行共聚合。
4、a-R-a + b-R'-b 型单体
带有相同的官能团(a-R-a或b-R’-b), 本身所带的官能团(a与a之间或b与b之间)不能相互反应, 只有同另一种单体上所带的另一类型的官能团(即a与b间)进行反应, 这种缩聚反应常称为混缩聚, 如a为氨基(-NH2), b为羧基(-COOH), a和b两两之间可反应生成酰胺基连接的聚合物, 此类单体体系记为“2-2”型单体体系。
(二)单体上能参与反应的官能团数大于2的情况:
如果单体体系中有一种单体, 它带有2个以上能参与反应的官能团, 例如甘油带有能参与反应