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功能高分子材料合成与制备


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单体加成而聚合起来的反应称作加聚反应。 产物称作加聚物,加聚物的元素的组成与单 体相同,仅仅时电子结构有所改变,加聚物 的分子量是单体分子量的整数倍。
n CH2 CH
Cl
CH2CH
Cl
n
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缩聚反应往往是官能团间的反应,除形成 缩聚物外,根据官能团种类的不同,还有 水、醇、氨或氯化氢等低分子附产物产生。
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命名
常规用法和俗名
一种单体经加聚制成的聚合物,常以单体名前 冠以“聚”字,如聚乙烯、聚苯乙烯等 ; 由两种不同的单体聚合成的产物,常取两种单 体的简名,后缀“树脂”来命名。如苯酚和甲 醛,尿素和甲醛,甘油和邻苯二甲酸酐的缩聚 产物分别称作酚醛树脂、脲醛树脂和醇酸树脂。 “树脂”是一个术语,指未加有助剂的聚合物 粉料、粒料等。
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重复单元
2. 聚合物的分类和命名
分类
从制成的材料的性能和用途常将聚合物分 为供塑料用、橡胶用、纤维用的三大类。 由聚合物制成的塑料、橡胶、纤维称为三 大合成材料。 目前功能高分子已成为新的一类。
3/4/2019应以有机化合物分 类为基础 。 碳链聚合物:大分子主链完全由碳原子组成。如 聚乙烯、聚氯乙烯等。 杂链聚合物:大分子主链中除碳原子外,还有氧、 氮、硫等杂原子。如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、 等。这类大分子都有特征基团。 元素有机聚合物:大分子主链中没有碳原子,主 要由硅、硼、铝等原子组成,但侧链却由有机基 团组成,如甲基、乙基、乙烯基、芳基等。 如果主链和侧基均无碳原子则称为无机高分子。
n NH2(CH2 )6NH2 + n HOOC (CH2)4COOH
H
NH(CH2)6NH CO(CH2 )4CO
n
OH
+
(2n-1)H2 O
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连锁聚合( Chain growth polymerization) 的特征: 整个聚合过程由链引发、链增长、链终止等几步 基元反应组成。 各步的反应速率和活化能差别很大。 链引发时活性中心的形成,活性中心可以时自由 基、阳离子、阴离子。因此而有自由基聚合、阳 离子聚合和阴离子聚合。 单体只能和活性中心反应而使链增长,但单体彼 此之间不能反应。 活性中心的破坏就是链终止。烯烃类单体的加聚 反应大部分属于连锁聚合。
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商业上的常用名
尼龙
代表聚酰胺一大类。尼龙后的第一各数字表 示二元胺的碳原子数,第二个或以后的数 字则代表二元酸的碳原子数。 尼龙-610 就是己二胺和葵二酸的反应产物。 尼龙名字后面只附一个数字的则代表氨基 酸或内酰胺的聚合物,数字也代表碳原子 数,如尼龙6是已内胺的聚合物。
= ?
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Macromolecule
CH2CHCH2CHCH2CH
Cl Cl Cl
CH2CH
结构单元 重复单元
n
重复单元数 聚合度
Cl
链节
由能够形成结构单元的小分子所组成的化合物,称为单体 。 上述的单体是氯乙烯,也称为单体单元对聚氯乙烯这一类聚合 物来说,结构单元、重复单元、单体单元是相同的。
高分子材料合成与制备
段辉 材料化学系
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1. 高分子的基本概念
高分子是通常是指分子量高达104~106,且由许 多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连 接而成,又称为聚合物。 高分子定义: 高分子指分子主链上的原子都直接以价键连接, 且链上的成键原子都共享成键电子的化合物。 Polymer
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3. 聚合反应
由低分子单体合成聚合物的反应称作聚合反应。
( 1 )按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化可
将聚合反应分为加聚反应和缩聚反应两大类; (2)根据聚合反应机理和动力学,开始将聚合反应 分为连锁聚合和逐步聚合两大类。
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“纶”字作为合成纤维的商品名的后缀字 涤纶代表聚对苯二甲酸乙二酯; 面纶代表尼龙6; 维尼纶代表聚乙烯醇缩醛; 腈纶代表聚丙烯腈; 氯纶代表聚氯乙烯; 丙纶代表聚丙烯。
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橡胶
许多合成的生橡胶是共聚物,往往从共聚单 体中各取一个字,后缀“橡胶”二字来命 名,如丁(二烯)苯(乙烯)橡胶,丁 (二烯)(丙烯)腈橡胶,乙(烯)丙 (烯)橡胶等。
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由一种单体聚合而成得聚合物称为均聚物, 如聚氯乙烯、聚乙烯。
由两种以上单体共聚而成的聚合物称为共 聚物,如氯乙烯-醋酸乙烯共聚物。
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NH(CH2)6NH CO(CH2)4 CO 结构单元 结构单元
n
注意: 有的聚合物的结构单元和单体单元是不一样的, 聚酰胺一类聚合物,如尼龙66的重复单元由NH(CH2)6NH- 和-CO(CH2)4CO- 两种结构单元组 成,这两种结构单元比其单体己二胺 NH2(CH2)6NH2 和己二酸HOOC (CH2)4COOH要 少一些原子,是聚合过程中失去水的结果,这种 结构单元不宜再称为单体单元。
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逐步聚合(Step growth polymerization) 的特征: 在低分子转变成高分子的过程,反应是逐步进行 的,即每一步的反应速率和活化能大致相同。反 应早期,大部分单体很快聚合成二聚体、三聚体 等低聚物,短期内转化率很高。 随后,低聚物间继续反应,分子量缓慢增加,直 至转化率很高时,分子量才达到较高的数值。 在逐步聚合全过程中,体系由单体和分子量递增 的一系列中间产物所组成,中间产物的任何两分 子间都能反应。 绝大多数缩聚反应和合成聚氨酯的反应都属于逐 步聚合反应。
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IUPAC的系统命名法 学术论文中一定要用
原则: 1. 确定重复单元结构; 2. 排好重复单元中次级 单元的次序; 先写有取代基的部分,如聚氯乙烯应写成聚(1-氯 代乙烯)。 先写所连接的侧基元素最少的,如聚丁二烯的应写 成 聚 (1-次丁烯基) poly(1-butenylene). 3. 给重复单元命名; 4. 在重复单元前加一“聚”字(poly-)。
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