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高分子合成工艺学期末考试重点

自由基聚合方法:本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合。

离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。

在溶液聚合方法中,离子对紧密离子对疏松离子对自由离子共价键淤浆聚合如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。

间歇聚合:聚合物在聚合反应器中分批生产的,当反应达到要求的转化率时,将聚合物从聚合反应器中卸出。

连续聚合:单体和引发剂(催化剂)等连续进入聚合反应器,反应得到的聚合物连续不断地流出聚合反应器。

解决废旧塑料途径:(1)作为材料再生循环利用(再生)(2)作为化学品循环利用(解聚成单体或裂解成燃油)(3)作为能源回收利用本体聚合(又称块状聚合):在不用其它反应介质情况下,单体中加有少量或不加引发剂发生聚合的方法。

特点聚合过程无其他反应介质,优点产物纯净,反应器有效容积大,后处理过程简单。

缺点放热量大,反应热排除困难,不易保持一定的反应温度乳液聚合是单体和水在乳化剂作用下形成的乳状液中进行聚合反应的一种聚合物生产方法。

反应体系主要由单体、水、乳化剂、引发剂和其它助剂所组成优点以水为介质速度快可直接应用不适用有机溶剂缺点固体聚合物时乳液需要破乳洗涤脱水干燥等工序成本高残留的乳化剂难于清洗洗涤时产生污水杂质含量高溶液聚合单体溶解在适当溶剂中在自由基引发剂的作用下进行的聚合方法优点温度易控制易于调节产品的分子量及分布易于输送可直接应用缺点单体浓度低聚合速度慢设备生产能力和利用率低单体浓度低向溶剂链转移使用有机溶剂时增加成本环境污染重有机溶剂回收困难悬浮聚合:将单体在强烈的搅拌及分散剂的作用下,分散悬浮于连续相水中乳液聚合生产ABS树脂1聚丁二烯胶乳的制备:去离子水,乳化剂交联剂分子量调节剂适量电解质2接枝聚合在橡胶胶乳中加入苯乙烯丙烯晴接枝3基体树脂去离子水乳化剂分子量调节剂引发剂苯乙烯丙烯晴4混合凝聚和后处理在接枝胶乳中加入防老剂将接枝共聚物与AS乳液打入凝聚釜加入适量的盐水和盐酸进行破乳ABS性能:A:耐油性,高拉伸性,强度与硬度B:弹性,高抗冲击性能S:良好的成型性能。

乳液聚合法生产ABS树脂流程:1.聚丁苯乙烯的制备:去离子水,乳化剂,交联剂,分子量调节剂,少量电解质2.接枝聚合:在橡胶胶乳中加入苯乙烯,丙烯腈接枝 3.基体树脂:去离子水,乳化剂,分子量调节剂,引发剂,苯乙烯,丙烯腈 4.混合,凝聚和后处理:在接枝胶乳中加入防老剂,将接枝共聚物与AS乳液打入凝聚斧,加入适量的盐水和盐酸,进行破乳。

均相本体聚合指生成的聚合物溶于单体(如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯)。

离子型聚合反应单体在阳离子或阴离子作用下,活化为带正电荷或带负电荷的活性离子,再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应阳离子聚合单体与引发剂或催化剂单体:具有强推电子取代基的烯烃类单体和共轭效应的单体。

工业生产主要单体:异丁烯、乙烯、环醚、甲醛、异戊二烯等。

引发剂或催化剂:a. 质子酸:HCl、H2SO4、HI、H3PO4、HF、CH3COOH等。

b. lewis酸:应用得最广。

阴离子聚合反应:单体种类:单烯烃类、共轭双烯烃类、丙烯酸酯类、环氧化物、环硫化物、内酯等。

(2) 阴离子聚合引发剂。

配位聚合反应是烯烃单体的碳-碳双键与引发剂活性中心的过渡元素原子的空轨道配位,然后发生位移使单体分子插入到金属-碳之间进行链增长的一类聚合反应。

高聚物的立体异构现象:由于分子中原子或原子团在空间排布方式简称构型不同引起。

立构规整度(等规度)高聚物中有规立构高聚物所占的百分数链增长速度常数:乙烯>丙烯>l-丁烯>4-甲基-1-戊烯>苯乙烯陈化处理:使二元以上催化剂的各组分相互反应,转变为具有活性的催化剂操作方式:间歇和连续操作聚合物能溶于溶剂中形成均一溶液的称“溶液法”;聚合物不溶于溶剂而在溶剂中形成淤浆的的称“淤浆法”。

离子聚合与配位聚合生产工艺:1.单体纯度:含量至少在99%以上;2溶剂选择与精制:离子聚合可以是弱极性和非极性溶剂;配位聚合主要是脂肪烃;3:陈化处理:其作用是让二元以上催化剂的各组分相互作用,转变为具有活性的催化剂;4:聚合过程的操作方式分为间歇操作和连续操作。

脱灰:催化剂效率较低时须经脱灰处理。

其方法是脱除未反应单体后的物料用醇(甲醇、乙醇、异丙醇等极性物质)下的缩聚反应熔融法缩聚中主要的影响因素有:基团数比;平衡常数;反应程度逐步加成聚合反应简称聚加成反应,某些单体分子的官能团可按逐步反应的机理相互加成而获得聚合物,但又不析出小分子副产物。

聚氨酯树脂合成原理:两步法(预聚体法):第一步,合成预聚体;第二步:预聚体进行扩链或交联。

扩链反应:预聚物通过末端活性基因的反应使分子相互连结而增大分子量的过程。

交联的方法交联剂交联加热交联利用聚氨脂分子自身结构中的氢键交联聚氨酯的主要原料:有机多元异氰酸酯及多元醇化合物【含有羟基的脂肪族聚醚或聚酯多元醇】,扩链剂【二元醇,二元胺】,交联剂,催化剂【叔胺类,有机锡类化合物】等甲苯二异氰酸酯(TDI)使用最广,耗量最大。

成泡剂a.水;b. 低沸点卤代烃,受热气化产生气泡(物理方法)。

混炼型聚氨酯橡胶a. 生产方法:采用两步法。

b. 原料:多元醇、异氰酸酯、扩链剂及交联剂。

聚氨酯橡胶的合成按加工方法可分为混炼型,浇注型,热塑性。

聚乙烯分类:高压、低密度聚乙烯(LDPE)线性低密度和中等密度聚乙烯(LLDPE)高密度PE(HDPE)超高分子量聚乙烯(HMW-PE)改性聚乙烯熔融指数(MI):在标准的塑性计中,加热到一定温度(一般为1900C),使聚乙烯树脂熔融后,承受一定的负荷(一般为2160g)在10min内经过规定的孔径(2.09mm)挤压出来的树脂克数高压低密度聚乙烯聚合反应特点: 自由基聚合、高压、存在相分离,易产生支链(产品密度低)(1) 原料准备乙烯要求纯度应超过99.95%。

分子量调节剂主要有烷烃(乙烷、丙烷、丁烷、己烷、环己烷)、烯烃(丙烯、异丁烯)、氢、丙酮和丙醛等。

常见有丙烯、丙烷、乙烷。

添加剂(抗氧剂、润滑剂、开口剂、抗静电剂等)催化剂配制常用过氧化物引发剂,配制成白油溶液。

依靠引发剂的注入量来控制反应温度。

聚合过程a聚合反应条件, 反应温度130~350℃,压力122~303MPa;b.聚合反应设备,A 管式反应器B 釜式反应器c聚合过程中的链转移,A .向本分子链转移;B.自由基的β-位键断裂4.LLDPE 与LDPE 结构的比较:LLDPE: 仅含有α-烯烃共聚单体引入分子中的短支链. 常用的α-烯烃共聚单体为1-丁烯、1-己烯或1-辛烯。

聚合机理为配位聚合反应或阴离子聚合机理。

催化剂主要为Z-N催化剂(TiCl4+R3Al)或Phillips(CrO3/SiO2).聚合方法可采用淤浆聚合法,溶液聚合法、无溶剂的低压气相聚合法。

LDPE: 含有由本分子链转移产生的短支链或长支链.聚合机理为自由基聚合机理. 催化剂为氧或过氧化物引发剂. 聚合方法采用高压气相聚合法5.高密度聚乙烯(HDPE)相对密度为0.940及其以上的破坏催化剂的活性并使之转变为可溶于醇的化合物。

Z-N催化剂:由元素周期表第6-8族过渡金属元素钛、钒等的某些化合物主要是卤化物与第1-4族元素的烷基化和物,芳基化合物及氢化物等组成的催化剂体控制分子量分布的方法:1加分子量调节剂,主要是氢的数量;2:反应温度的高低3改变催化剂的组成;阴离子聚合引发剂:碱、路易斯碱和碱金属,金属羰基化合物、胺、磷化氢以及格氏试剂;离子聚合反应:单体在阳离子或阴离子作用下,活化为带正电荷或带负电荷的活性离子再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应。

离子聚合中溶剂的选择原则:应考虑溶剂极性大小,对离子活性中心的溶剂化能力,可能与引发剂产生后作用,熔点或沸点的高低,是否容易精制提纯,以及单体,引发剂和聚合物相容性等因素。

含有反应性官能团的单体经缩合反应析出小分子化合物生成聚合物的反应称为缩合聚合反应。

要求单体官能度≥2。

单体官能度:一个单体分子上反应活性中心的数目,用f 表示单体是2-2或2-官能度体系,则生成的大分子是线型结构的缩聚物,称线型缩聚物。

主要类型:聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、芳香族聚杂环类。

4.如果一部分单体含有的反应性官能团数目大于2.则经缩聚反应生成的最终产物为体型结构的聚合物(简称为体型缩聚物)均缩聚物:一种单体参加的缩聚反应混缩聚物(异缩聚物):两种单体参加的缩聚反应共缩聚物:均缩聚体系和混缩聚体系加入其它单体进行缩聚缩聚反应是由含两个或两个以上官能团的单体或各种低聚物之间的缩合反应。

而且任何聚体之间都可以进行缩聚。

熔融缩聚法:无溶剂情况下,使反应温度高于原料和生成的缩聚物熔融温度,即反应器中的物料在始终保持熔融状态下进行缩聚反应的方法。

溶液缩聚法:将单体溶解在适当溶剂中进行缩聚反应界面缩聚法:将两种单体分别溶于两种不互溶的溶剂中,再将这两种溶液倒在一起,在两液相的界面上进行缩聚反应,聚合产物不溶于溶剂,在界面析出固相缩聚法:反应温度在单体或预聚物熔融温度以下单体或预聚体在固态条件不溶解在单体中,沉淀出来成为新的一相(如氯乙烯)。

单体作为分散相悬浮于连续相中,在引发剂作用下进行自由基聚合的方法叫做悬浮聚合分散剂种类:(1)水溶性高分子分散剂(保护胶)a.包括蛋白质、明胶、淀粉等天然高分子,甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素等纤维素衍生物,以及聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等合成高分子化合物。

用量为0.05-0.2%。

(2)无机粉状分散剂溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂(水或有机溶剂)进行聚合的方法。

表面张力随溶质浓度增加而急剧降低达一定值后,浓度再增加表面张力变化很小这类化合物叫做表面活性剂a. HLB值:亲水亲油平衡值来衡量乳化剂分子中亲水部分和亲油部分对其性质所做贡献大小物理量。

HLB值越大表明亲水性越大;反之亲油性越大。

表面活性剂分子形成胶束时的最低浓度称“临界胶束浓度”(CMC)。

乳化剂:使不溶于水的液滴与水形成稳定分散体系-乳化液的物质。

乳化剂的分类:表面活性剂,一些天然产物和其他加工产品高分散性粉状固体临界胶束溶度:表面活性剂分子形成胶束是的最低浓度破乳——使乳液中的胶乳微粒聚集凝结成团粒而沉降析出。

破乳方法:加入电解质;改变pH值的破乳;冷冻破乳;机械破乳;高速离心破乳;加入有机沉淀剂破乳乳液聚合的组分:单体、乳化剂、反应介质、引发剂、分子量调节剂、电解质、终止剂等。

合成橡胶中还要加入防老剂、填充油等。

(1)单体:纯度要求>99%,应当不含有阻聚剂。

(2)反应介质:尽可能降低反应介质水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等离子含量。

(3)乳化剂:a.选择的乳化剂HLB值应和进行的乳液聚合体系匹配。

b. 选择与单体化学结构类似的乳化剂。

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