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自由基聚合反应的特征ppt课件


-O S O*
O
O
O
14.10.2020
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•补充
1、关于光引发聚合
•定义 许多烯类单体在光的激发下,可引*发聚合,称为光引
发聚合。例,丁二烯,苯乙烯,丙烯酸(甲)酯等
•类型
——直接光引发聚合(非光敏聚合) 不需要引发剂 ——光敏聚合 有光引发剂。某些热引发剂可作光引发剂。例,偶 氮二异丁氰
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•过氧类引发剂
——概况
母体:过氧化氢H2O2,分解能高(220kJ·mol-1),难作引发剂 HO-OH2OH•
过氧化氢的一个氢被取代,成为氢过氧化物;二个氢被取代,则为 过氧化物。此为一类重要的引发剂,分为有机和无机两类
——有机类 过氧化二苯甲酰(BPO)最重要。原理:分子中的
O-O键部分电子云密度大,相互排斥,易断裂
——少量阻聚剂(0.01%~0.1%)(或碰壁)即可使反应停止
分子量
转化率
单体
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时间
时间
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•补充 关于引发剂
——一般要求 引发剂应是容易分解为自由基的化合物,分子中
有弱键,离解能当在100~170kJ·mol-1之间,太高或太低会使其分解 太慢或太快
——引发剂类型 有多种。常用的有偶氮类和过氧化物类两种
•补充总结 自由基聚合反应的特征
——皆由链引发、链增长和链终止三步组成,其中链引发为控制 步骤。可概括为慢引发、快增长、速终止
——链增长极快,不能停留在中间聚合度阶段。体系仅由聚合物、 单体、微量引发剂组成,不存在中间体,分子量不随时间而变, 时间增加,转化率(已转化的单体占起始单体量的百分比)增加
•影响
…CH2CHX •+YS …CH2CHXY+S •
——链向低分子转移,将使聚合物分子量降低
——向“死”大分子转移,将使分子量增加
——自由基向某些物质转移后,可能形成较稳定的自由基而不能引 发单体聚合,最后与其他自由基双基终止。结果,初期无聚合物生 成,形成“诱导期”。此即“阻聚作用”
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•意义
——多数杂链聚合物依此机理聚合
•饱和聚酯:涤纶(对苯二甲酸乙二醇酯,合成纤维中产量最高
,重要的工程材料)、聚碳酸酯
•不饱和聚酯:如顺丁烯二酸与乙二醇的缩合物
•聚酰胺:尼龙-66
•聚醚:聚乙二醇醚
•其他 酚醛树脂,脲醛树脂,醇酸树脂,有机硅树脂
——可得耐高温的芳环聚合物和功能高分子。例,聚酰亚胺
主要是分子型阻聚剂 氧气、苯醌、硝基化合物、芳胺、酚类、含 硫化合物
•关于氧的阻聚作用 氧是常见的阻聚剂,阻聚效率极高
——原理 氧与自由基加成,形成稳定的自由基,与其它自由基进 一步形成过氧化物。故大部分聚合均需在无氧下进行
M•+O2M-O-O • M-O-O • +R • M-O-O-R ——防止办法、关于阻聚
•定义
——阻聚作用 某些物质可与自由基作用形成非自由基或不能引发 聚合作用的低活性自由基,从而阻止聚合反应进行的作用称阻聚作 用。此类物质即称为阻聚剂
——诱导期 有阻聚剂存在时,聚合反应需在阻聚剂消耗完后才能 进行,此段时间即称诱导期
转化率
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时间
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诱导期
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•阻聚剂类型
注意 官能度不仅仅是官能团。例,苯酚似为单官能度,但与甲醛 反应时,邻、对位有3个活泼氢参与反应,故属于3官能度
——缩聚反应 例,系统中如有二元酸与二元酯进行缩合反应(2-2
官能度系统),则缩合所得的二聚体含有端羟基和端羧基,可进一步
与原料酸或醇缩合成线状高聚物
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2.缩聚反应
n
NH(CH2)5CO
NH(CH2)5CO
n
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•缩聚示例1 尼龙-66(聚酰胺-66)和PET的合成
反应本质:-NH2(或-OH)与-COOH之间缩合,形成高分子链及副 产物水
•偶氮类 例:偶氮二异丁氰。可在45℃ ~65℃下分解,也可
用作光引发剂
(CH3)2C(CN)-N=N-(CN)C(CH3)2
2(CH3)2C • (CN) +N2
优点 可较稳定的贮存,分解时有氮气逸出,可作泡沫塑料发泡剂
,并利用氮气逸出速率研究分解速率。广泛用于工业生产和研究
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——天然生物高分子。例,由氨基酸至蛋白质,RNA、DNA,植物
合成14.1天0.20然20 橡胶(聚异戊二烯)
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•注意
缩聚反应都具有逐步聚合的机理 某些非缩聚反应也具有逐步聚合的机理。例,聚氨酯、已内酰 胺开环制尼龙-6
O
O
C N R N C +HO R' OH
OH HO C N R N C O R' O
OO CC
OO
O * C
O
*+ C O 2
BPO分解为苯甲酸基自由基,有单体即可反应;无,分解为为苯基 自由基,析出二氧化碳
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——无机类 过硫酸盐。如过氧酸钾、过硫酸铵。原理:分解产
物SO4-*既是负离子,又是自由基。多用于水溶液聚合和乳液聚 合
O
O
O
KO S O O S OK
5
——光引发剂类型
•自由基型 按生成自由基的机理,又有二种
——夺氢型 例,二苯甲酮
O
C
+RH hv
OH C
*
+R*
——均裂型 例,苯偶姻(安息香)
O
C CH OH
O
C* +C * H
OH
• 14.10.2阳020离子型
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2、关于链转移
•定义 自由基聚合中,链自由基可能从单体、溶剂、引发剂等小
分子或大分子上夺取一个原子而终止,并使这些失去原子的分子成 为自由基,成为新链增长的中心,聚合反应继续。称链转移反应
•定义 含两个或两个以上官能团的低分子化合物(单体),
经多次重复缩合出小分子(水、醇、氨、卤化氢等)、聚合成大分
子的反应
a
d
C=C
b •类e型
——双官能团单体缩合,形成线形聚合物
——单体的官能度大于2 (2-3或2-4官能度系统) ,可得到支化 或交联的网状聚合物,称体型缩合
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2.缩聚反应 补充知识
•缩合反应和缩聚反应
——缩合反应 有机化合物中许多官能团间的反应皆为缩合反应: 除生成主产物外,还有低分子副产物生成。例,乙酸乙酯的生成
CH3COOH+HOC2H5=CH3COOC2H5+H2O
——官能度 反应分子中能参加反应的基团数。上述反应皆只有1 个官能度,故称1-1官能度系统。如有1种反应物是单官能度,即1 -1,1-2,1-3,缩合的结果只能得到低分子物质
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