高聚物生产技术--课件--06.ppt

文档介绍：第六章高聚物的化学变化chemical reaction of polymer
学习目的与要求
初步掌握高聚物化学变化的特点、类型及应用,高聚物各种基团反应形式,交联与降解的类型;重点掌握高聚物老化的原因及防止的方法。
§6-1 高聚物化学变化的特点与类型
●高聚物化学变化的定义
高聚物在物理(热、光、电、机械力和辐射能等)及化学(氧、臭氧、水、
酸、碱、胺和试剂等)的因素影响下,发生的引起高聚物化学结构和化学性质变
化的一类化学反应。
●研究高聚物化学变化的目的
对已有高聚物进行改性;以现有高聚物为原料合成高聚物;研究高聚物的结
构;防止高聚物老化;开发功能高分子材料。
●高聚物化学变化的特点
不能分离出结构单一的产物;非均相反应;容易降解与交联。并且,受静电
荷与位阻影响大;非结晶区容易反应,而结晶区难;溶解与溶胀能加快反应进行;
转化率较低;全同立构比无规立构容易反应;相溶性不好的高聚物反应后的产物
也不均匀。
●高聚物化学变化的类型
除一般的有机化学反应(取代、加成、消除、水解、酯化、氢化、卤化、醚
化、磺化、环化、离子交换等)外,还可以发生络合、氧化、降解、支化、接枝、
表面及分子间的反应等。
§6-2 高聚物的基团反应
●总体情况描述
用途:合成新的高聚物;赋于现有高聚物新的性能。
反应的对象:高分子与小分子、高分子与高分子、高分子内
反应条件:低温、缓慢搅拌、惰性气体保护
一、酯化反应
实例1:
天然纤维素与浓硝酸反应
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
纤维素纤维素三硝酸酯
产物用途:含氮量为11%的用作赛璐珞塑料;含氮量为12%的用作涂料或黏
合剂;含氮量为13%的用作无烟火药。
实例2:
天然纤维素与醋酸酐反应
[C6H7O2(OH)3]n + 3n(CH3CO)2O [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3nCH3COOH
纤维素三醋酸酯
产物用途:电影胶片、摄影胶片的基材
反应所用的溶剂为醋酸、二氯甲烷,稀释剂苯、二甲苯。酯化程度取决于反
应条件。
§6-2 高聚物的基团反应
二、磺化与氯甲基化反应
实例:交联聚苯乙烯与浓硫酸反应,制备聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂。
实例:交联聚苯乙烯与氯甲醚进行氯甲基化反应,再经处理制备阴离子交换
树脂。
~CH2-CH~
浓H2SO4
~CH2-CH~
SO3H
~CH2-CH~
CH3OCH2Cl
~CH2-CH~
CH2Cl
ZnCl2
NR3
~CH2-CH~
CH2N R3Cl
NaOH
~CH2-CH~
CH2N R3OH
§6-2 高聚物的基团反应
离子交换树脂的结构
用途:生产离子交换树脂
三、氯化反应
实例1:聚乙烯在二氯化硫存在下的氯化,可得氯磺化聚乙烯。
~CH2-CH~
O-S-O
H
O
高分子骨架
官能团
可交换离子
(阳离子交换树脂)
~CH2-CH~
CH2N
OH
CH3
CH3
官能团
(阴离子交换树脂)
高分子骨架
可交换离子
~CH2-CH2~
Cl2 、SO2
~CH-CH~
SO2Cl
-HCl
Cl
§6-2 高聚物的基团反应
应用:通过与氧化锰作用,进行交联,获取综合性能良好的弹性体。
实例2:PVC在氯苯中氯化,制取过氯乙烯。
应用:性能优于PVC的胶黏剂、涂料、合成纤维、耐热管材、板材等。
2CSO2Cl
+ MnO2
CSO2•OMnO•CH
H2O
[CH2-CH]n
Cl2
[CH-CH]x[CH-C]y
Cl
氯苯
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
(Cl=56%)
(Cl=73%),X>2Y
§6-2 高聚物的基团反应
四、醇解反应
实例:PVAC醇制备聚乙烯醇
~CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH~
OCOCH3
OCOCH3
OCOCH3
OCOCH3
OCOCH3
~CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH~
OH
OCOCH3
OH
OCOCH3
OH
~CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH~
OH
OH
OH
OH
OH
NaOH H2O
NaOH H2O
(CH3CO)2O
§6-2 高聚物的基团反应
用途:主要产品为1788和1799,用于表面活性剂、胶黏剂、上胶剂、包装材
料、功能高分子和维尼纶纤维等。
其中维尼纶的反应过程如下:
OH
OH
~CH2-CH CH~
CH2
CH