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涂料化学第3章 聚合反应


链引发反应
自由基聚合的活性中心为自由基,其产生可借助力、热、 光、辐射直接作用于单体来产生,但目前工业及科学研究上广 泛采用的方法是使用引发剂,引发剂是结构上含有弱键的化合 物,由其均裂产生初级自由基,加成单体得到单体自由基,然 后进入链增长。
I 2R
R + CH2 CH X RCH2 CH X
对于均缩聚:用a-R-b代表羟基酸,氨基酸。
Pb Pa
X
N0 投料的单体总数 N 0 1 t时分子总数 N N 0 (1 Pa ) 1 Pa
对 A2 B2 两种反应官能团等摩尔投料的缩聚体系。设t=0时,a基 数为 N 0, b基数为 N 0 。t 时,a基数为N,b基数则变为N。则:
第三章
本章要求:
聚合反应
1、掌握聚合物的两类缩聚反应原理; 2、掌握聚合物的自由基聚合反应原理; 3、掌握聚合物的共聚合反应原理; 4、掌握聚合物的四种聚合反应方法; 5、了解超支化聚合物的性质与合成。
本章重点:
涂聚合物的缩聚反应、自由基聚合反应和共聚合反应原理; 聚合物的四种聚合反应方法。
本章难点:
出现凝胶时,因Xn→∞,所以: PC
2 f
②官能团非等物质量配比时的凝胶点预测方法(卡罗泽尔方 程的扩展)
f 2N A f Aa N C f Ca N A N B NC
3.2 自由基聚合反应
自由基聚合属于连锁聚合,包含四种基元反应:链引发、链 增长、链转移、链终止。 自由基聚合的链终止通常为双基终止:偶合终止或歧化终止。
活性中心进行链式反应完成,聚合物分子链主链中一般没有官
能团,如聚乙烯、聚丙烯等。
第三章
聚合反应
高分子化合物:由许多一种或几种结构单元通过共价键连接起来 的呈线形、分支形或网络状的高分子量的化合 物,称之为高分子化合物或高分子。 高分子化合物特点:
高的分子量:M.W. > 104;M.W.< 103时称为齐聚物、寡聚物 或低聚物; 存在结构单元:结构单元是由单体(小分子化合物)通过聚合反应 转变成的构成大分子链的单元; 结构单元通过共价键连接,连接形式有线形、分支形或网络状结构。
当反应进行到一定程度时,反应体系黏度突然增加,出
现不熔不溶的弹性凝胶现象,该现象称为凝胶化。出现凝胶 化时的反应程度为凝胶点,用PC表示。
3.1 缩聚反应
体形缩聚
凝胶点的预测 ①官能团等物质量配比时的凝胶点预测方法(卡罗泽尔方程) 理论依据:出现凝胶时,产物的聚合度无穷大。
凝胶点前反应程度与产物平均聚合度的关系 P 2 1 1 f Xn
3.1 缩聚反应
是由具有两个或两个以上反应性官能团的低分子化合物(即 单体)相互作用生成大分子的过程。
单体仅有两个反应性官能团时得到线形高分子化合物,而含
有两个以上反应性官能团时得到的非线形的或网状的聚合物。 缩聚反应是一个逐步增长的过程(逐步聚合),如经二聚体 →三聚体→四聚体→六聚体…….
Pa Pb 已反应的a或b基数 N 0 N N N 0 1 Pa 起始的a或b基数 N0
N0 N0 2 2 N0 1 而X n N N N 1 Pa 2 2
因此对于均缩聚或官能团等 摩尔投料的2-2线型缩聚体系:
Xn
1 1 Pa
自由基聚合反应的反应历程及引发原理;共聚合反应原理; 乳液聚合原理。
第三章
聚合反应
聚合物:由许多小分子通过共价键连接形成的长链大分子的 总称,它包含低聚物和高聚物。 聚合反应分类:缩聚反应;加聚反应。 缩聚反应与加聚反应的区别: 缩聚反应是通过分子间官能团的逐步缩合反应生成的,聚 合物主链中保持有官能团,如酯基、酰胺基等。加聚反应通过
P N 0 N 已经反应掉的某种官能 团数 N0 起始该种官能团数
对反应程度一定要明确是哪种官能团的反应程度,若起始投料的 官能团数不等,则不同官能团的反应程度就不同。引入P后,我们会 发现P的值随着时间延续也是增大的,聚合度也随时间增大,而且二 者存在简单的关系。
3.1 缩聚缩聚
要想得到高相对分子质量的缩聚产物: 保证官能团的等物质量的配比(极少过量)。 避免副反应。 排除缩聚反应中生成的低分子量化合物。
3.1 缩聚反应
体形缩聚
定义: 能够生成三维体型缩聚物的反应,称为体型缩聚反应。 必要条件: 平均官能度大于2是生成体型缩聚物的必要条件。 特点:
3.1 缩聚反应 线形缩聚
官能度的概念 是指一个单体分子中能够参加反应的官能团的数目。 单体的官能度一般容易判断。 个别单体,反应条件不同,官能度不同。
OH
进行酰化反应,官能度为 1 与醛缩合,官能度为 3
3.1 缩聚反应 线形缩聚
对于缩聚反应,反应一开始转化率就很高,而分子量仍然很低,人 们采用官能团的反应率即反应程度来描述反应进行的程度,用P表示:
第三章
聚合反应
单体:通过反应能制备高分子化合物的物质称做单体。
结构单元和重复单元: PVC
CH2 CH Cl CH2
PMMA
CH3 C O C O CH2
PS
CH
结构单元和重复单元相同
OCH3
尼龙-66
NH(CH2)6NH CO(CH2)4CO 结构单元 结构单元
尼龙-6
O
NH(CH2)5C
结构单元 重复单元
重复单元
第三章
聚合反应
聚合度——即一条大分子所包含的重复单元的个数,用DP表示; 对于聚合物,聚合度通常以结构单元计数,符号为 X n 。 DP、 X 对加聚物一般相同;对缩聚物有时可能不同,如对 n 尼龙-66, X n = 2DP;对尼龙-6, X n =DP。因此,谈及聚合度 时,一定要明确其计数对象。 均聚物:由一种单体聚合而成的聚合物。 共聚物:由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物。 预聚物:就是单体在一定条件下进行不完全聚合,一般分子量不 是很大,还保留反应活性。在一定条件下可以和其它单 体继续反应,最后生成大分子高聚物。用在单体难于一 次完全聚合成聚合物,或避免聚合物在加工成型中容易 发生空洞和裂缝的场合。
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