文档介绍：高分子的合成与化学性能 Polymer synthesis and chemical properties
四川大学化学学院
Introduction to polymer science
第一讲
Polymer Science
Structure
Monomer
Synthesize
Polymer
Characterization & Analysis
Properties
Processing
Products
Molecular design
Polymer Chemistry
Polymer Engineering
Polymer Physics
Content
高分子的聚合方法
Polymerization
聚合物的分子设计
Molecular design of the polymer
聚合物的化学反应
Reactions of the Polymer
高分子的老化、降解与回收
Polymer aging, degradation and recycling
Polymerization
按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化分类
在高分子化学发展的早期,曾根据单体和聚合物的组成和结构上发生的变化,将聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。
加聚反应(addition polymerization)
单体经加成反应的聚合过程称为加聚反应。大多数烯类单体和炔类单体的聚合过程都是加聚反应。
缩聚反应(condensation polymerization)
缩聚反应通常是官能团间的反应,除了形成聚合主产物缩聚物以外,根据官能团种类的不同,还有水、醇、氨、***化氢等低分子副产物产生。
Polymerization
按聚合机理或动力学分类
连锁聚合(chain polymerization)
Chain (growth) polymerization is a polymerization technique where unsaturated monomer molecules add on to a growing polymer chain one at a time. It can be represented with the chemical equation:
n M ( M )n
逐步聚合(Step polymerization)
Step (growth) polymerization refers to a type of polymerization mechanism in which bi-functional or multifunctional monomers react to form first dimers, then trimers, longer oligomers and eventually long chain polymers.
Chain Polymerization
由多个机理不同基元反应组成,反应速率和活化能差别大;
单体只能与活性中心反应生成新的活性中心,单体之间不能反应;
反应体系始终是由单体、聚合产物和微量引发剂及含活性中心的增长链所组成;
聚合产物的相对分子质量一般不随单体转化率而变。
基元反应
连锁聚合
链引发(Chain initiation)
链增长(Chain propagation)
链终止(Chain termination)
Chain Polymerization
活性中心(reactive center)
在适当条件下,化合物的共价键有均裂和异裂两种形式。
均裂: R••R 2R•(自由基)
异裂: A••B A••(阴离子)+ B (阳离子)
连锁聚合的活性中心可以是自由基、阳离子和阴离子,它进攻单体的双键,使单体的π键打开,与之加成,形成单体活性种,而后进一步与单体加成,促使链增长。
连锁聚合的单体(monomer)
发生连锁聚合反应的单体大致分为三类:含碳碳双键的单烯类和共轭双烯类单体;羰基化合物和杂环化合物。
单体聚合的条件
热力学方面: 单体和聚合物的自由焓差ΔG 应小于零。
动力学方面: 需有适当的引发剂、温度等动力学条件。
-
+
Chain Polymerization
nCH2=CH
X
CH2-CH
X
[
]
n
烯类单体对聚合机理的选择性
乙烯基单体取代基X的诱导效应和共轭效应将改变双键的电子云密度,影响到活性中心的稳定性。
1. 电子效应
2. 位阻效应
取代基X:
COOCH3 CH=CH2 C6H5 CH3 OR
吸电子能力增强
阳离子聚合
阴离子聚合
自由基聚合
供电子能力增强
取代基X的