高分子化学重点
(完整版)高分子化学重点
1.解释重复单元,结构单元,单体单元,单体含义单体:能够进行聚合反应,并构成高分子基本结构组成单元的小分子化合物 重复单元:重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。
结构单元:构成高分子主链结构组成的单个原子或原子团。
单体单元:高分子分子结构中由单个单体分子衍生而来的 最大的结构单元2 聚合度:单个聚合物分子中所含单体单元的数目。
以重复单元数为基准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值,以D P 表示;以结构单元数为基准,即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值,以X n 表示3 阻聚常数即阻聚剂的链转移常数,C s =K t r /K p 4.半衰期:指引发剂分解至起始浓度一半所需时间 5.凝胶点:开始出现凝胶瞬间的临界反应程度6.凝胶现象:在交联逐步聚合反应过程中,随着聚合反应的进行,体系粘度突然增大,失去流动性,反应及搅拌所产生的气泡无法从体系中逸出,可看到凝胶或不溶性聚合物明显生成的实验现象7.自动加速效应竞聚率:随着聚合反应的进行,单体转化率(c %)逐步提高,【I 】【M 】逐渐下降,聚合反应速率R p 理应下降,但在许多聚合体系中,R p 不但不下降,反而显著升高,这种现象是没有任何外界因素影响,在反应过程中自动发生的,因而称为自动加速现象;是指聚合反应中期,反应速率自动增加的现象。
8.竞聚率:同一种自由基均聚和共聚链增长速率常数之比,r 1=k 11/k 12 r 2=k 22/k 219.乳液聚合:单体在水中分散成乳液状态的聚合。
体系有单体、水、水溶性引发剂、水溶性乳化剂组成。
10.引发剂:通常是一些可在聚合温度下具有适当的分解速率,生成自由基,并能引发单体聚合的化合物。
11.胶束:表面活性剂在溶液中的浓度达到某一临界值,如果浓度继续增加,表面活性剂分子中的长链亲油基团通过分子间吸引力相互缔合,自身相互抱成团,而亲水基团则伸向水中,与水分子结合形成聚集体,即胶束。
12.配位聚合:是指采用金属有机化合物与过渡金属化合物的络合体系作为引发剂的聚合反应。
高分子化学重点课后习题解答讲解学习
高分子化学重点课后习题解答讲解学习1.图1 相对分子质量~转化率关系1.链式聚合2.活性聚合3.逐步聚合对链式聚合,存在活性中心,活性中心的特点一是在反应过程中不断生成,二是高活性,可使高分子链是瞬间形成,因此在不同转化率下分离所得聚合物的相对分子质量相差不大,延长反应时间只是为了提高转化率。
对逐步聚合,是官能团间反应,由于大部分单体很快聚合成二聚体、三聚体等低聚物,短期内可达到很高转化率,但因官能团活性低,故需延长反应时间来提高相对分子质量。
对活性聚合,活性中心同时形成,且无链转移和链终止,故随反应进行,相对分子质量和转化率均线性提高。
2.连锁聚合与逐步聚合的单体有何相同与不同?连锁聚合单体的主要反应部位是单体上所含不饱合结构(双键或叁键),在聚合过程中不饱合键打开,相互连接形成大分子链。
需要有活性中心启动聚合反应,为此多需用引发剂,反应活化能低,反应速率快,相对分子质量高。
逐步聚合单体的主要反应部位是单体上所带可相互反应的官能团,在聚合过程中官能团相互反应连接在一起,形成大分子链。
不需活性中心启动反应,但反应活化能高,为此多需用催化剂,反应速率慢,受平衡影响大,相对分子质量低。
3.凝胶点:出现凝胶化时的反应程度。
(逐步聚合概念)凝胶化:体形逐步聚合的交联反应到一定程度时,体系粘度变得很大,难以流动,反应及搅拌产生的气泡无法从体系中溢出,出现凝胶或不溶性聚合物明显生成的实验现象。
(逐步聚合概念)凝胶效应:自由基聚合中随反应进行体系粘度加大,妨碍了大分子链自由基的扩散运动,降低了两个链自由基相遇的几率,导致链终止反应速率常数随粘度的不断增加而逐步下降;另一方面,体系粘度的增加对小分子单体扩散的影响并不大,链增长反应速率常数基本不变,因而出现了自动加速现象。
这种因体系粘度增加引起的自动加速又称凝胶效应。
(自由基聚合概念)4.为什么在缩聚反应中不用转化率而用反应程度描述反应过程?在逐步聚合中,带不同官能团的任何两分子都能相互反应,无特定的活性种,因此,在缩聚早期单体很快消失,转变成二聚体、三聚体等低聚物,单体的转化率很高。
高分子化学期末重点名词解释
高分子期末重点名词解释第四章逐步聚合反应1)缩聚反应(线型缩聚和体型缩聚):缩聚反应定义:含有两个(或两个以上)官能团的低分子化合物,在官能团之间发生缩合反应,在缩去小分子的同时能生成高聚物的逐步聚合反应。
线型缩聚:单体都只带两个官能团,聚合过程,分子链在两个方向增长。
获得可溶可熔的线形聚合物(热塑性聚合物)。
体型(支化、交联)缩聚反应:单体至少有一个含有两个以上官能团,反应过程中,分子链从多个方向增长。
获得不溶不熔的交联(体形)聚合物(热固性聚合物)。
2)反应程度:参加反应官能团数占起始官能团数的分率。
3)平均官能度:两种或两种以上单体参加的缩聚反应中,在达到凝胶点以前的线型反应阶段,反应体系中实际能够参加反应的各种官能团(有效官能团)总物质的量与单体总物质的量之比。
4)凝胶点:体型缩聚反应当反应程度达到某一数值时,反应体系的粘度会突然增加,突然转变成不溶、不熔、具有交联网状结构的弹性凝胶的过程。
此时的反应程度被称作凝胶点。
5)热塑性聚合物:非交联型的,加热时会变软或流动。
加工过程不发生化学变化,可进行再加工。
6)热固性聚合物:交联型的,加热时不会流动。
聚合反应的完成和交联反应是在加工过程中进行的,成型后不能再次加工。
7)熔融缩聚:在单体和聚合物的熔融温度以上将它们加热熔融,然后在熔融态进行的缩聚方法。
8)溶液聚合:单体加适当催化剂在溶剂中进行的缩聚反应。
9)固相缩聚:在单体及聚合物熔点一下的惰性气体或高真空下加热缩聚的方法。
10)界面缩聚:在多相(一般为两相)体系中,在相界面处进行的缩聚反应。
第五章聚合物的化学反应1)聚合物的相似转变:反应仅发生在聚合物分子的侧基上,即侧基由一种基团转变为另一种基团,并不会引起聚合度的明显转变。
2)邻近基团效应:分为以下两种位阻效应:由于新生成的功能基的立体阻碍,导致其邻近功能基难以继续参加反应。
静电效应:邻近基团的静电效应可降低或提高功能基的反应活性。
3)概率效应(功能基孤立化效应):当高分子链上的相邻功能基成对参与反应时,由于成对基团反应存在概率效应,即反应过程中间或会产生孤立的单个功能基,由于功能基难以继续反应,因而不能100%转化,只能达到有限的反应程度。
高分子化学(第五版)潘祖仁版课后习题答案及重点
第一章绪论思考题1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义,以及它们之间的相互关系和区别。
答:合成聚合物的原料称做单体,如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯,缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中,单体往往转变成结构单元的形式,进入大分子链,高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中,单体单元、结构单元、重复单元相同,与单体的元素组成也相同,但电子结构却有变化。
在缩聚物中,不采用单体单元术语,因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出,结构单元的元素组成不再与单体相同。
如果用2种单体缩聚成缩聚物,则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平X表示。
均值,以DP表示;以结构单元数为基准,即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值,以n2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义,以及它们之间的关系和区别。
答:合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。
聚合物(polymer)可以看作是高分子(macromolecule)的同义词,也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑,大分子可以看作1条大分子链,而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同,聚合物中又有低聚物和高聚物之分,但两者并无严格的界限,一般低聚物的分子量在几千以下,而高聚物的分子量总要在万以上。
多数场合,聚合物就代表高聚物,不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物,属于低聚物的范畴。
低聚物的含义更广泛一些。
3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式(重复单元)。
选择其常用4. 举例说明和区别:缩聚、聚加成和逐步聚合,加聚、开环聚合和连锁聚合。
高分子化学知识点总结
高分子化学知识点总结高分子化学是研究高分子化合物的合成、结构、性能和应用的一门学科。
它是化学领域中的一个重要分支,对于材料科学、生物医学、环境保护等众多领域都有着深远的影响。
以下是对高分子化学一些重要知识点的总结。
一、高分子的基本概念高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物,其相对分子质量通常在 10^4 到 10^7 之间。
高分子化合物由许多结构单元通过共价键重复连接而成,这些结构单元被称为单体。
例如,聚乙烯是由乙烯单体聚合而成,其结构单元就是乙烯。
高分子的相对分子质量具有多分散性,即同一种高分子化合物中,不同分子的相对分子质量大小不同。
通常用平均相对分子质量来表示高分子的相对分子质量,常见的平均相对分子质量有数均相对分子质量、重均相对分子质量和粘均相对分子质量。
二、高分子的分类根据来源,高分子可以分为天然高分子和合成高分子。
天然高分子如纤维素、蛋白质、淀粉等,是自然界中存在的;合成高分子则是通过人工合成得到的,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
按照高分子的主链结构,可分为碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子。
碳链高分子的主链完全由碳原子组成,如聚乙烯、聚丙烯;杂链高分子的主链除了碳原子外,还含有氧、氮、硫等原子,如聚酯、聚酰胺;元素有机高分子的主链中不含碳原子,而是由硅、磷、钛等元素组成,侧链则为有机基团。
三、高分子的合成方法(一)加聚反应加聚反应是指由不饱和单体通过加成聚合反应生成高分子化合物的过程。
在加聚反应中,单体分子中的双键或三键打开,相互连接形成高分子链。
常见的加聚反应有自由基聚合、离子聚合和配位聚合。
自由基聚合是应用最广泛的一种加聚反应,其反应条件相对简单,通常在加热或引发剂的作用下进行。
引发剂分解产生自由基,引发单体聚合。
离子聚合包括阳离子聚合和阴离子聚合,它们对反应条件要求较高,需要在无水、无氧的环境中进行。
配位聚合可以制备具有规整结构的高分子,如等规聚丙烯。
(二)缩聚反应缩聚反应是指由具有两个或两个以上官能团的单体通过缩合反应生成高分子化合物,并伴随有小分子副产物(如水、醇、氨等)生成的过程。
高分子材料化学重点知识点总结
第一章水溶性高分子水溶性高分子的性能:水溶性;2.增黏性;3.成膜性;4.表面活性剂功能;5.絮凝功能;6.粘接作用。
造纸行业中的水溶性高分子:(1)聚丙烯酰胺:1)分子量小于100万:主要用于纸浆分散剂;2)分子量在100万和500万之间:主要用于纸张增强剂;3)分子量大于500万:造纸废水絮凝剂(超高分子量);(2)聚氧化乙烯:用作纸浆长纤维分散剂,用作餐巾纸、手帕纸、茶叶袋滤纸,湿强度很高;(3)聚乙烯醇:强粘结力和成膜性;用作涂布纸的颜料粘合剂;纸张施胶剂;纸张再湿性粘合剂。
日用品、化妆品行业中的水溶性高分子:对乳化或悬浮状态的分散体系起稳定作用,另外具有增稠、成膜、粘合、保湿功能等。
壳聚糖:优良的生物相容性和成膜性;显著的美白效果;修饰皮肤及刺激细胞再生的功能水处理行业中的水溶性高分子:(1)聚天冬氨酸(掌握其一):1)以天冬氨酸为原料:(方程式);2)以马来酸酐为原料:(方程式);特点:生物降解性好;可用于高热和高钙水。
1996年Donlar公司获美国总统绿色化学挑战奖;(2)聚环氧琥珀酸(方程式)特点:无磷、无氮,不会引起水体的富营养化。
第二章、离子交换树脂离子交换树脂的结构与性能要求:(1)结构要求:1)其骨架或载体是交联聚合物,2)聚合物链上含有可以离子化的功能基。
(2)性能要求:a、一定的机械强度;b、高的热稳定性、化学稳定性和渗透稳定性;c、足够的亲水性;d、高的比表面积和交换容量;e、合适的粒径分布。
离子交换树脂的分类:(1)按照树脂的孔结构可以分为凝胶型(不含不参与聚合反应的其它物质,透明)和大孔型(含有不参与聚合反应物质,不透明)。
(2)根据所交换离子的类型:阳离子交换树脂(-SO3H);阴离子交换树脂(-N+R3Cl-);两性离子交换树脂离子交换树脂的制备:(1)聚苯乙烯型:(方程式)离子交换树脂的选择性:高价离子,大半径离子优先离子交换树脂的再生:a. 钠型强酸型阳离子交换树脂可用10%NaCl溶液再生;b. OH型强碱型阴离子交换树脂则用4%NaOH溶液再生。
高分子化学期末重点名词解释
高分子期末重点名词解释第四章逐步聚合反响缩聚反响〔线型缩聚和体型缩聚〕:缩聚反响定义:含有两个〔或两个以上〕官能团的低分子化合物,在官能团之间发生缩合反响,在缩去小分子的同时能生成高聚物的逐步聚合反响。
线型缩聚:单体都只带两个官能团,聚合过程,分子链在两个方向增长。
获得可溶可熔的线形聚合物〔热塑性聚合物〕。
体型〔支化、交联〕缩聚反响:单体至少有一个含有两个以上官能团,反响过程中,分子链从多个方向增长。
获得不溶不熔的交联〔体形〕聚合物〔热固性聚合物〕。
反响程度:参加反响官能团数占起始官能团数的分率。
平均官能度:两种或两种以上单体参加的缩聚反响中,在到达凝胶点以前的线型反响阶段,反响体系中实际能够参加反响的各种官能团〔有效官能团〕总物质的量与单体总物质的量之比。
凝胶点:体型缩聚反响当反响程度到达某一数值时,反响体系的粘度会突然增加,突然转变成不溶、不熔、具有交联网状结构的弹性凝胶的过程。
此时的反响程度被称作凝胶点。
热塑性聚合物:非交联型的,加热时会变软或流动。
加工过程不发生化学变化,可进行再加工。
热固性聚合物:交联型的,加热时不会流动。
聚合反响的完成和交联反响是在加工过程中进行的,成型后不能再次加工。
1)熔融缩聚:在单体和聚合物的熔融温度以上将它们加热熔融,然后在熔融态进行的缩聚方法。
溶液聚合:单体加适当催化剂在溶剂中进行的缩聚反响。
固相缩聚:在单体及聚合物熔点一下的惰性气体或高真空下加热缩聚的方法。
界面缩聚:在多相〔一般为两相〕体系中,在相界面处进行的缩聚反响。
第五章聚合物的化学反响聚合物的相似转变:反响仅发生在聚合物分子的侧基上,即侧基由一种基团转变为另一种基团,并不会引起聚合度的明显转变。
邻近基团效应:分为以下两种位阻效应:由于新生成的功能基的立体阻碍,导致其邻近功能基难以继续参加反响。
静电效应:邻近基团的静电效应可降低或提高功能基的反响活性。
概率效应〔功能基孤立化效应〕:当高分子链上的相邻功能基成对参与反响时,由于成对基团反响存在概率效应,即反响过程中间或会产生孤立的单个功能基,由于功能基难以继续反响,因而不能100%转化,只能到达有限的反响程度。
高分子化学重点
第一章 绪论单体:能通过聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物,即合成聚合物的原料。
高分子:一个大分子由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成,并具有一定机械性能。
结构单元:在大分子链中出现的以单体结构基础的原子团称为结构单元。
重复单元:大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单元,可能与结构单元相同,也可能由2个或多个结构单元组成。
单体单元:与单体中原子种类及个数相同的结构单元,仅电子结构有所变化。
重复单元或结构单元类似大分子链中的一个环节,故俗称链节由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物; 由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共聚物.结构单元=单体单元=重复单元=链节 聚合度:聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
合成尼龙-66具有另一特征:H 2N(CH 2)6NH2 + HOOC(CH 2)4COOHH--NH(CH 2)6NH--CO(CH 2)4CO--OHn(2n-1) H 2O +结构单元 结构单元 重复结构单元有两种表示法:[1]以大分子链中的结构单元数目表示,记作:[2]:以大分子链中的重复单元数目表示,记作:单元的分子量结构单元=重复单元=链节≠ 单体单元单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子 结构单元 ≠ 重复单元 ≠ 单体单元 重复单元=链节三大合成材料:橡胶,塑料,纤维玻璃化温度:聚合物从玻璃态到高弹态的热转变温度。
分子量及其分布数均分子量:按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数n xDP n DP x n ==∑∑∑∑∑∑====iii iiiii in Mx M WWNM N N WM )(式中,W i ,N i ,M i 分别为i -聚体的重量、分子数、分子量重均分子量:是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量i -聚体的分子量乘以其重量分数的加和∑∑∑∑∑===iiiii i iii w Mw M NM N WM W M 2分布指数表示:重均分子量与数均分子量的比值,M w / M nM w / M n 分子量分布情况1 均一分布 接近 1 (1.5 ~ 2) 分布较窄远离 1 (20 ~ 50) 分布较宽 聚合反应1. 按单体-聚合物结构变化分类 【1】 缩聚 【2】加聚 【3】开环聚合 2. 按聚合机理分类【1】逐步聚合 【2】连锁聚合(活性种可以是自由基、阴离子、阳离子;过程由链引发、链增长、链终止等基元反应组成)第二章 逐步聚合反应1 逐步聚合的基本概念与连锁聚合不同,逐步聚合的基本特征是聚合度随时间逐步增长,而转化率在聚合初期即可达到很高,因此表现出与连锁聚合完全不同的规律。
北京化工大学《高分子化学》 各章要求、重点内容
《高分子化学》各章要求及重点内容第一章 绪论一、基本要求1、掌握高分子化学的基本概念。
2、对重要的相关概念进行辨析。
3、掌握聚合物的分类与命名。
4、正确写出常用聚合物的名称、分子式、聚合反应式。
二、主要内容 1、基本概念单体、高分子、大分子、聚合物、低聚物(齐聚物); 结构单元、重复单元、单体单元、链节; 主链、侧链、端基、侧基;聚合度、相对分子质量、相对分子质量分布等;加聚反应、缩聚反应、加聚物、缩聚物、连锁聚合、逐步聚合; 2、聚合物的分类、命名及典型聚合物的命名、来源、结构特征 - 表1-5、1-6、1-7、1-8、内容合成高分子、天然高分子;碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物、无机高分子; 聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚、聚脲、聚砜。
3、聚合反应的分类及聚合反应式 聚合物分子式(结构式)、结构单元-重复单元的区别与联系; 聚合反应的分类及聚合反应式写法;加成聚合与缩合聚合、连锁聚合与逐步聚合的联系与区别。
第二章 逐步聚合要求一、基本要求1、掌握逐步聚合的基本概念;2、逐步聚合反应分类(从不同的角度分类)3、比较线形逐步聚合与体型逐步聚合反应;4、线形逐步聚合反应聚合度的计算与控制(单体等摩尔比反应与非等摩尔比反应);5、体型逐步聚合凝胶点的控制;6、正确书写重要逐步聚合聚合物的合成反应式;7、比较连锁聚合与逐步聚合,讨论影响两类反应速率及产物分子量的因素。
二、主要内容 1、基本概念平衡缩聚与不平衡缩聚、线形缩聚与体形缩聚、均缩聚、混缩聚、共缩聚; 缩合聚合、逐步加聚反应(聚加成反应)、氧化偶取联聚合、加成缩合聚合、分解缩聚。
官能团与官能度、平均官能度、官能团等活性理论、反应程度与转化率、当量系数与过量分率; 热塑性树脂与热固型树脂、凝胶点、结构预聚物与无规预聚物; 2、线性逐步聚合相对分子质量控制方法及其计算(1)等物质量反应:PX n -=11封闭体系: )1/(+=K K P 1+=K X n开放体系: wnPnKC X0=(2)非等物质量反应:aAa + bBb (过量)体系:当量系数:B A N N r = 过量分率:AA B N N N q -= 关系:r=1/(1+q) rPr r X n 211-++= )1(22P q q X n -++= aAa + bBb + Cb 体系:,2BBANNN r +=AB NN q ,2= 聚合度计算公式同前3、体型逐步聚合凝胶点的控制官能团等当量:平均官能度:∑∑=iii Nf N f 凝胶点: fP c2=官能团非等当量:所有分子数未过量官能团数⨯=2f 凝胶点: fP c 2= 三、分析应用(1)官能团等活性理论的分析、运用(与自由基聚合、共聚合中等活性理论比较)。
高分子化学复习重点
1. 自由基聚合按引发剂的分解方式:热分解型与氧化还原型2.热分解引发a.偶氮类引发剂:代表品种:偶氮二异丁腈(AIBN):分解只形成一种自由基,无诱导分解,常温下稳定,贮存安全。
80℃以上会剧烈分解分解速度与取代基有关:烯丙基、苄基>叔烷基>仲烷基>伯烷基b.过氧化类引发剂——最简单的过氧化物:过氧化氢活化能较高,一般不单独用作引发剂。
过氧化类引发剂的典型代表:过氧化二苯甲酰(BPO)。
分解温度:60~80℃,BPO 的分解分两步:第一步分解成苯甲酰自由基,第二步分解成苯基自由基,放出CO2c.无机过氧化类引发剂代表品种为过硫酸盐,如过硫酸钾(K2S2O8)和过硫酸铵[(NH4)2S2O8]。
水溶性引发剂,主要用于乳液聚合和水溶液聚合。
分解温度:60~80℃5.氧化—还原引发体系优点:活化能低(40~60kJ/mol);引发温度低(0~50℃),聚合速率大◆水溶性氧化—还原引发体系, 用于乳液聚合和水溶液聚合◆油溶性氧化—还原引发体系, 溶液聚合和本体聚合。
最常用的油溶性氧化—还原引发体系:过氧化二苯甲酰(BPO)—N, N二甲基苯胺(DMBA)。
6.电荷转移络合物引发:富电子分子和缺电子分子之间反应,可以生成电荷转移络合物(CTC),电荷转移络合物可以自发地或在光、热的作用下分解,产生自由基引发烯类单体进行自由基聚合。
本质:氧化--还原体系。
特点是体系活化能低(40kJ/mol)、可在低温下进行。
7.热引发:单体在没有引发剂的条件下,受热发生的聚合反应。
8.光引发:在紫外光作用下引起单体聚合特点:引发聚合活化能低,易控制,产物纯,结果重复性高9.光敏剂的光分解引发:在光的作用下,光引发剂发生光分解,产生两个自由基而引发聚合10辐射引发:在高能射线辐照下引起单体聚合反应11.等离子体引发:机理主要是自由基聚合反应12.引发剂分解动力学a. 初级自由基的生成:引发剂分解(均裂)形成自由基,为吸热反应,活化能高,反应速度慢。
[教学]高分子化学重难点
高分子重难点知识归纳第一章1聚合物的相对分子质量具有多分散性,用分子量多分散系数(分子量分布指数)来表示。
2重均、数均相对分子量、分子量多分散系数(分子量分布指数)的计算方法。
重均M= 分子量× 重量分数w数均M=重质量∕总物质的量n分子量多分散系数D=M∕n Mw第二章1体型缩聚的凝胶点:体型缩聚反应进行到一定程度后黏度突然急剧增加,体系转变为具有弹性的凝胶状物质,这一现象称为凝胶化或凝胶现象。
出现凝胶现象时的反应程度称为凝胶点。
2合成具有-NH-COO-特征基团单体类型是二元酸+二元胺3反应程度与转化率是否为同一概念?不是同一概念。
转化率:参加反应的单体量占起始单体量的分数。
是指已经参加反应的单体的数目。
反应程度:是参加反应的官能团数占起始官能团数的分数,用P表示。
反应程度可以对任何一种参加反应的官能团而言是指已经反应的官能团的数目分数。
4. 2-2官能度体系可以制备无支链高分子线形缩聚物。
5. 逐步聚合:单体转变成高分子是逐步进行的,即单体官能团间相互反应而逐步增长。
第三章1本体聚合:不加入其他介质,只有单体本身在引发剂或光、热、辐射能等作用下进行的聚合反应。
2自动加速现象:在自由基聚合反应中,聚合速率因体系的黏度增大而引起的加速现象,又称凝胶效应。
3自由基聚合中双基终止包括歧化终止和偶合终止。
4自由基聚合与线型缩聚反应的特征比较。
自由基聚合:1)由基元反应组成,各步反应的活化能不同。
可概括为慢引发、快增长、速终止。
2)存在活性种。
聚合在单体和活性种之间进行。
3)转化率随时间增长,分子量与时间无关。
4)少量阻聚剂可使聚合终止。
缩聚反应:1)聚合发生在官能团之间,无基元反应,各步反应活化能相同。
2)单体及任何聚体间均可反应,无活性种。
3)聚合初期转化率即达很高,官能团反应程度和分子量随时间逐步增大。
4)反应过程存在平衡。
无阻聚反应。
5.阻聚剂:具有阻聚作用的物质称为阻聚剂。
6.引发剂半衰期:引发剂分解至起始浓度一半时所需要的时间。
高分子化学知识
(2)可塑性:高分子塑化后冷却凝固,形变 不回复的特性称为塑性。
➢可塑性是高分子热加工的基础。
四、良好的电绝缘性质
高分子化合物中原子以共价键结合,不易导 电,是良好的电绝缘材料。
五、不耐高温、易燃烧、易老化 ✓共价键、含碳化合物
子也一定能进行。
4.加聚反应和缩聚反应都属于连锁聚合反应。 (×)
正确答案:加聚反应属于连锁聚合反应,缩聚反应属于逐步聚合
反应。
二、单选题(53~56)
1.高分子的一次结构,主要是大分子的(A)。
A.结构单元结构
B.复合材料结构
C.集聚态结构
D.有规结构
2.高分子化合物的分子主链形状具有(C)。
A.单一性 B.依赖性 C.多样性 D.网状型
3、习惯命名和商品命名
(1)合成纤维:以“纶”作为合成纤维的后缀字
涤纶
聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯)
丙纶
聚丙烯
锦纶
聚酰胺(尼龙),后面加数字区别
腈纶
聚丙烯腈
—CH2-CH— X CN
(2)合成橡胶:以“橡胶”为后缀字
顺丁橡胶 氯丁橡胶 丁苯橡胶
聚顺式1,3-丁二烯 聚2-氯-1,3-丁二烯 聚丁二烯-苯乙烯
1、高分子化合物的碳杂链结构有(C,D)。 A.梯形 B.全碳单键 C.单键 D.双键 2、(A,C,D)是高聚物所特有的力学行为。 A.玻璃态 B.耐腐蚀 C.高弹态 D.粘流态 3、根据主链结构,可将聚合物分成(B,C,D)三类。 A.橡胶 B.碳链 C.杂链 D.元素有机 4、下列属于联锁聚合反应的是(A,B,D)。 A.自由基聚合 B.离子型聚合 C.加成缩合 D.基因转移聚合
高分子化学知识要点
高分子化学知识要点一、高分子的基本概念高分子化合物,简称高分子,是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物。
生活中常见的高分子材料有塑料、橡胶、纤维等。
高分子与小分子化合物相比,具有独特的性能。
例如,高分子材料通常具有较好的韧性、弹性和机械强度。
这是因为高分子的长链结构能够有效地分散和承受外力。
高分子的相对分子质量是一个重要的参数。
它不是一个确定的值,而是具有一定的分布范围。
这是由于聚合反应过程中的随机性导致的。
相对分子质量的大小和分布会显著影响高分子材料的性能。
二、高分子化合物的分类高分子化合物的分类方法有多种。
按照来源,可分为天然高分子和合成高分子。
天然高分子如纤维素、蛋白质等,是自然界中原本就存在的;合成高分子则是通过人工化学反应合成的,如聚乙烯、聚苯乙烯等。
根据高分子主链的结构,又可分为碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子。
碳链高分子的主链全部由碳原子组成,像聚乙烯、聚丙烯就属于此类;杂链高分子的主链除了碳原子,还含有氧、氮、硫等杂原子,如聚酯、聚酰胺;元素有机高分子的主链中不含碳原子,而是由硅、磷、铝等元素组成,不过侧基一般是有机基团。
另外,还可以根据用途将高分子分为塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。
不同类型的高分子在性能和应用方面有着很大的差异。
三、高分子的合成方法高分子的合成方法主要包括加聚反应和缩聚反应。
加聚反应是指由不饱和单体通过加成反应相互结合形成高分子的过程。
在这个过程中,没有小分子副产物生成。
例如,乙烯在引发剂的作用下发生加聚反应生成聚乙烯。
缩聚反应则是由具有两个或两个以上官能团的单体,通过官能团之间的缩合反应逐步形成高分子,同时会产生小分子副产物,如水、醇、氨等。
聚酯的合成就是一个典型的缩聚反应。
此外,还有开环聚合、逐步加成聚合等合成方法。
开环聚合是指环状单体通过开环形成线性高分子的反应;逐步加成聚合则是通过逐步的加成反应形成高分子。
高分子化学复习资料
高分子化学复习资料一、解释名词1.自加速效应:随着聚合反应的进行,单体转化率(c%)逐步提高,[I]、[M]逐步下降,聚合反应速率Rp理应下降,但在许多聚合体系中,Rp不但不下降,反而显著上升,这种现象是没有任何外界因素影响,在反应过程中自动发生的,因而称为自动加速现象。
2.反应程度:把在缩聚反应中参加反应的官能团数目与起始官能团数目的比值称作反应程度,以P表示,则:P=Pa=Pb=(N0-N)/N0=1-N/N03.聚合度:聚合物大分子中重复结构单元的数目称为聚合度。
6.结构单元与重复单元:在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元。
聚合物大分子中以共价键相互连接的、重复出现的、小而简单的结构单位称为重复单元。
4.竞聚率:令r1=k11/k12,r2=k22/k21,表示两种链增长速率常数之比,称为竞聚率。
5.平均官能度:单体混合物的平均官能度f是每一个分子所含有的官能团数目的加和平均。
f??Nf?N 式iii中,Ni为单体i的分子数;i为单体i的官能度。
7.理想恒比共聚:聚合的竞聚率r1=r2=1,这种聚合不论配比和转化率如何,共聚物组成和单体组成完全相同,F1=f1,并且随着聚合的进行,F1、f1,的值保持恒定不变。
8.官能团等活性:不同链长的端基官能团,具有相同的反应能力和参加反应的机会,即官能团的活性与分子链长无关。
9.引发效率与笼蔽效应、诱导分解:引发剂效率:用于引发聚合的引发剂量占引发剂分解或损耗总量的比例,以f表示。
诱导分解:实际上是自由基(包括初级自由基、单体自由基、链自由基等)向引发剂分子的链转移反应。
笼蔽效应:聚合体系中引发剂浓度很低,引发剂分解出的初级自由基常被溶剂分子所形成的“笼子”包围着,初级自由基必须扩散出笼子,才有机会引发单体聚合。
如来不及扩散出去,初级自由基之间有可能发生反应而终止或形成较为稳定的自由基不易引发单体聚合,这样就是消耗引发剂分子而不能引发聚合,使得引发剂效率f减小,这种效应称为笼蔽效应。
高分子化学知识点
2.名词解释交替共聚物:两种单体在大分子链上严格交替相间排列。
嵌段聚合:两种或两种以上单体分别聚合成链节(或链段)生成嵌段共聚物的一类共聚合反应。
活性聚合:阴离子聚合由链引发、链增长和链终止三个基元反应组成,如聚合体系纯净、无质子供体,阴离子聚合可控制其终止反应,这种无终止;无链转移的聚合反应即为活性聚合。
特征为(1)无链终止;(2)无链转移;(3)引发反应比增长反应快,反应终了时聚合链仍是活的。
异构化聚合:指在链增长反应过程中常常发生原子或原子团的重排过程的反应。
反应程度:高分子缩聚反应中用以表征高分子聚合反应反应深度的量。
计算方法为参加反应的官能团数占起始官能团数的比例。
转化率:进入共聚物的单体量占起始单体量M的百分比。
笼蔽效应:在溶液聚合反应中,浓度较低的引发剂分子及其分解出的初级自由基始终处于含大量溶剂分子的高黏度聚合物溶液的包围之中,一部分初级自由基无法与单体分子接触而更容易发生向引发剂或溶剂的转移反应,从而使引发剂效率降低。
诱导分解:诱导分解(Induced Decomposition)自由基向引发剂转移的反应为诱导分解。
自由基发生诱导分解反应将使引发剂的效率降低,同时也使聚合度降低平均官能度:有两种或两种以上单体参加的混缩聚或共缩聚反应中在达到凝胶点以前的线形缩聚阶段,反应体系中实际能够参加反应的官能团数与单体总物质的量之比。
(每一份子平均带的官能度)凝胶点:开始出现凝胶瞬间的临界反应程度Pc。
高分子:由许多结构相同的简单的单元通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大的化合物。
由于对大多数高分子而言,其均由相同的化学结构重复连接而成,故也成为聚合物或高聚物。
计量聚合:指链引发速率在阴离子聚合反应中严格控制条件,以得到接近单分散的聚合物为目的的聚合反应。
配位聚合:单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式(σ-π)的配位络合物。
随后单体分子插入过渡金属(Mt)-碳(C)链中增长形成大分子的过程。
高分子化学知识点总结(可编辑修改word版)
第一章绪论1.1高分子的基本概念高分子化学:研究高分子化合物合成与化学反应的一门科学。
单体:能通过相互反应生成高分子的化合物。
高分子或聚合物(聚合物、大分子):由许多结构和组成相同的单元相互键连而成的相对分子质量在10000 以上的化合物。
相对分子质量低于 1000 的称为低分子。
相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物(又名齐聚物)。
相对分子质量大于 1 000 000 的称为超高相对分子质量聚合物。
主链:构成高分子骨架结构,以化学键结合的原子集合。
侧链或侧基:连接在主链原子上的原子或原子集合,又称支链。
支链可以较小,称为侧基;也可以较大,称为侧链。
端基:连接在主链末端原子上的原子或原子集合。
重复单元:大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元,可简称重复单元,又可称链节。
结构单元:单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。
(构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位称为~)。
单体单元:聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元称为~。
聚合反应:由低分子单体合成聚合物的反应。
连锁聚合:活性中心引发单体,迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中心,根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
逐步聚合:无活性中心,单体官能团之间相互反应而逐步增长。
绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应:即加成聚合反应,烯类单体经加成而聚合起来的反应。
加聚反应无副产物。
缩聚反应:缩合聚合反应,单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。
该反应常伴随着小分子的生成。
1.2高分子化合物的分类1)按高分子主链结构分类:可分为:①碳链聚合物:大分子主链完全由碳原子组成的聚合物。
② 杂链聚合物:聚合物的大分子主链中除了碳原子外,还有氧、氮,硫等杂原子。
③元素有机聚合物:聚合物的大分子主链中没有碳原子孙,主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。
④无机高分子:主链与侧链均无碳原子的高分子。
高分子化学重点名词解释
高分子化学重点名词解释高分子化学重点名词解释逐步聚合,是指聚合过程中低分子转变成高分子是缓慢逐步进行的,每步的反应速率和活化能大致相同。
聚合早期,单体很快聚合成低分子量的齐聚物,短期内单体转化率很高,反应程度却很低。
连锁聚合,是指从自由基、阴阳离子等活性种开始,经历链引发、链增长、链终止等基元反应的,各基元反应的速率和活化能差别很大的一类聚合反应。
数均分子量,是指按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量,等于高分子样品中所以分子的总质量除以总的摩尔分数;质均分子量,是指按聚合物中含有的分子质量统计平均的分子量;黏均分子量,是指用粘度法测得的高分子的平均分子量。
热塑性弹性体:通常的弹性体如橡胶是通过化学反应使聚合物分子链发生交联才具有弹性,而热塑弹性体的弹性来自于聚合物分子链间的物理交联,如氢键等分子间相互作用。
普通橡胶不能二次加工,而热塑弹性既具有橡胶的弹性,又具有塑料的可塑性,可以多次进行成型加工。
热塑性聚合物:线形或支链形大分子以物理力聚集成聚合物,可溶于适当溶剂中,加热时可熔融塑化,冷却时固化成型,此类聚合物称作热塑性聚合物。
热固性聚合物:酚醛树脂,醇酸树脂等在树脂合成阶段,需控制原料配比和反应条件,使其停留在线形或少量支链的低分子预聚物阶段。
成型时,经加热,再使其中潜在的官能团继续反应成交联结构而固化。
此类聚合物称作热固性聚合物。
第二章缩聚和逐步聚合均聚是指系统中只由一种单体构成的聚合反应,如氯乙烯的缩聚;共聚是指聚合物是由两种或多种单体共同聚合而成的聚合反应,如尼龙-66的聚合;混缩聚是指类如aAb的单体进行的聚合反应。
反应程度的定义为参与反应的基团数占起始基团数的分数,将大分子的结构单元数(不是重复单元数)定义为聚合度。
官能团等活性理论提出,不同的链长的端基官能团,具有相同的反应能力和参加反应的机会,即官能团的活性与分子的大小无关。
此理论适用于一般的聚合度不太高的、体系粘度不太大的缩聚体系;不适用于聚合反应后期,因为聚合反应后期,聚合度较大、粘度大,链段活动受到阻碍,端基活性降低。
(完整版)高分子化学知识点总结
第一章绪论1.1 高分子的基本概念高分子化学:研究高分子化合物合成与化学反应的一门科学。
单体:能通过相互反应生成高分子的化合物。
高分子或聚合物(聚合物、大分子):由许多结构和组成相同的单元相互键连而成的相对分子质量在10000以上的化合物。
相对分子质量低于1000的称为低分子。
相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物(又名齐聚物)。
相对分子质量大于1 000 000的称为超高相对分子质量聚合物。
主链:构成高分子骨架结构,以化学键结合的原子集合。
侧链或侧基:连接在主链原子上的原子或原子集合,又称支链。
支链可以较小,称为侧基;也可以较大,称为侧链。
端基:连接在主链末端原子上的原子或原子集合。
重复单元:大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元,可简称重复单元,又可称链节。
结构单元:单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。
(构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位称为~)。
单体单元:聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元称为~。
聚合反应:由低分子单体合成聚合物的反应。
连锁聚合:活性中心引发单体,迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中心,根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
逐步聚合:无活性中心,单体官能团之间相互反应而逐步增长。
绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应:即加成聚合反应,烯类单体经加成而聚合起来的反应。
加聚反应无副产物。
缩聚反应:缩合聚合反应,单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。
该反应常伴随着小分子的生成。
1.2 高分子化合物的分类1) 按高分子主链结构分类:可分为:①碳链聚合物:大分子主链完全由碳原子组成的聚合物。
②杂链聚合物:聚合物的大分子主链中除了碳原子外,还有氧、氮,硫等杂原子。
③元素有机聚合物:聚合物的大分子主链中没有碳原子孙,主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。
④无机高分子:主链与侧链均无碳原子的高分子。
《高分子化学》知识点资料整理总结
《高分子化学》知识点资料整理总结重复单元聚合物中化学组成相同的最小单位称为重复单元体型缩聚在缩聚反应中,参加反应的单体只要有一种单体具有两个以上的官能团(即f>2),缩聚反应将向三个方向发展,生成支化或交联结构的三维体型大分子缩聚物的缩聚反应引发剂效率引发聚合部分引发剂占引发剂分解消耗总量的分率称为引发剂效率自动加速现象又称凝胶效应,是聚合反应进行到一定程度时,聚合速率显著上升的一种现象降解高分子化合物的大分子分解成较小的分子。
链柔性指高分子链内c-c键发生内旋转使高分子链表现出卷曲能力的大小,并会对高分子链的性质产生影响单体是能与同种或他种分子聚合的小分子的统称,是能起聚合反应或缩聚反应等合成高分子化合物的简单化合物,是合成聚合物所用的-低分子的原料逐步聚合指逐步聚合反应,无活性中心,单体官能团之间相互反应而逐步增长,是高分子材料合成的重要方法之一歧化终止是某自由基夺取另一自由基的氢原子或其他原子而终止的方式。
笼蔽效应溶质分子在溶液中可发生键均裂,形成自由基并短暂地处于溶剂分子笼壁内,其中一部分自由基越过笼壁扩散起反应;另一部分自由基却只能在笼壁内双基再结合回复为原来的分子交联2个或者更多的分子(一般为线型分子)相互键合交联成网络结构的较稳定分子(体型分子)的反应构型由化学键固定的原子空间排布方式称作构型结构单元构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合称为结构单元缩合聚合指的是具有两个或两个以上反应官能团的单体之间反复发生缩合反应生成聚合物同时放出小分子(水、气化氢和醇等)的过程。
偶合终止又称联合终止,是指两个链自由基相互结合的终止诱导效应在有机化合物分子中,由于电负性不同的取代基(原子或原子团)的影响,使整个分子中的成键电子云密度向某一方向偏移,使分子发生极化的效应扩链是指使聚合物主链增长的过程构象在有机化合物分子中,由C—C单键旋转而产生的原子或基团在空间排列的无数特定的形象称为构象写出聚乙二酰乙二胺的反应式及单体的名称nHOOC-COOH+nH2N-CH2CH2-NH2,是聚乙二酰乙二胺。
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第一章 绪论单体:能通过聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物,即合成聚合物的原料。
高分子:一个大分子由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成,并具有一定机械性能。
结构单元:在大分子链中出现的以单体结构基础的原子团称为结构单元。
重复单元:大分子链上化学组成和结构均可重复的最小单元,可能与结构单元相同,也可能由2个或多个结构单元组成。
单体单元:与单体中原子种类及个数相同的结构单元,仅电子结构有所变化。
重复单元或结构单元类似大分子链中的一个环节,故俗称链节由一种单体聚合而成的高分子称为均聚物; 由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共聚物.结构单元=单体单元=重复单元=链节 聚合度:聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
合成尼龙-66具有另一特征:H 2N(CH 2)6NH 2 + HOOC(CH 2)4COOHH--NH(CH 2)6NH--CO(CH 2)4CO--OHn(2n-1) H 2O +结构单元 结构单元 重复结构单元有两种表示法:[1]以大分子链中的结构单元数目表示,记作:[2]:以大分子链中的重复单元数目表示,记作:由聚合度可计算出高分子的分子量: M 是高分子的分子量; M 0 是结构单元的分子量结构单元=重复单元=链节¹ 单体单元单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子 结构单元 ¹ 重复单元 ¹ 单体单元 重复单元=链节三大合成材料:橡胶,塑料,纤维玻璃化温度:聚合物从玻璃态到高弹态的热转变温度。
分子量及其分布数均分子量:按聚合物中含有的分子数目统计平均的分子量高分子样品中所有分子的总重量除以其分子(摩尔)总数∑∑∑∑∑∑====iii iiiii in Mx M WWNM N N W M )(式中,W i ,N i ,M i 分别为i -聚体的重量、分子数、分子量n xDP n DP x n ==00M DP M x M n ⋅=⋅=重均分子量:是按照聚合物的重量进行统计平均的分子量i -聚体的分子量乘以其重量分数的加和∑∑∑∑∑===iiiii i iii w Mw M NM N WM W M 2分布指数表示:重均分子量与数均分子量的比值,M w / M nM w / M n 分子量分布情况1 均一分布 接近 1 (1.5 ~ 2) 分布较窄远离 1 (20 ~ 50) 分布较宽 聚合反应1. 按单体-聚合物结构变化分类 【1】 缩聚 【2】加聚 【3】开环聚合 2. 按聚合机理分类【1】逐步聚合 【2】连锁聚合(活性种可以是自由基、阴离子、阳离子;过程由链引发、链增长、链终止等基元反应组成)第二章 逐步聚合反应1 逐步聚合的基本概念与连锁聚合不同,逐步聚合的基本特征是聚合度随时间逐步增长,而转化率在聚合初期即可达到很高,因此表现出与连锁聚合完全不同的规律。
缩聚反应(绝大部分) 逐步聚合机理非缩聚型、加聚型 聚氨酯的合成、芳核取代制聚砜、氧化偶合制聚苯醚、己内酰胺水催化开环聚合成尼龙-6。
2 逐步聚合的类型逐步聚合反应主要有两大类: 缩合聚合和逐步加成聚合 (1) 缩聚反应例:聚酯反应:二元醇与二元羧酸、二元酯、二元酰氯等之间的反应。
n H O -R -O H + n H O O C -R ’-C O O H ==== H -(O R O -O C R ’C O )n -O H + (2n -1) H 2O聚醚化反应:二元醇与二元醇反应,n H O -R -O H + n H O -R ’-O H ==== H -(O R -O R ’)n -O H + (2n -1) H 2O 聚酰胺反应:二元胺与二元羧酸、二元酯、二元酰氯等反应。
n H 2N -R -N H 2 + n C l O C -R ’-C O C l ==== H -(H N R N H -O C R ’C O )n -C l + (2n -1) H C l 共同特点:在生成聚合物分子的同时,伴随有小分子副产物的生成,如H 2O , H C l , R O H 等。
许多特殊结构的聚合物也都是通过缩聚反应制得的。
(2)逐步加成聚合含活泼氢功能基的亲核化合物与含亲电不饱和功能基的亲电化合物之间的聚合。
如: n O =C =N -R -N =C =O + n H O -R ’-O H ====CON RHN HC OOR'O ()n含活泼氢的功能基:-N H 2, -N H , -O H , -S H , -S O 2H , -C O O H , -S i H 等 亲电不饱和功能基:主要为连二双键和三键, 如:-C =C =O , -N =C =O ,-N =C =S ,-C ≡C -,-C ≡N 等 2.2 缩聚反应定义:具有两个或两个以上反应基团的小分子化合物,通过多次缩合反应生成高聚物,并伴随有小分子化合物生成的反应。
这种体系包含无数个独立的反应,在研究中通常认为官能团的活性是相同的,与分子链的大小无关。
单体常带有各种官能团: -C O O H 、-O H 、-C O O R 、-C O C l 、-N H 2等 1. 缩聚反应单体体系官能度的概念: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。
例如:苯酚进行酰化反应,官能度为 1;与醛缩合,官能度为 3❖ 对于不同的官能度体系,其产物结构不同 ● 1-n 官能度体系一种单体的官能度为 1,另一种单体的官能度大于1 ,即 1-1、1-2、1-3、1-4体系,只能得到低分子化合物,属缩合反应。
● 2-2官能度体系 每个单体都有两个相同的官能团。
可得到线形聚合物。
如:己二酸与乙二醇的聚合❖ 2 官能度体系 同一单体带有两个不同且能相互反应的官能团,得到线形聚合物。
如n H ORCOOHH ORCO OH n(n -1) H 2O +❖ 2-3、2-4官能度体系如:苯酐和甘油反应、苯酐和季戊四醇反应 体形缩聚物 2.3 线形缩聚反应机理 1. 线型缩聚和成环倾向 双官能度体系的成环反应2-2或 2 官能度体系是线形缩聚的必要条件,但不是充分条件。
在生成线形缩聚物的同时,常伴随有成环反应。
❖ 成环是副反应,与环的大小密切相关 环的稳定性如下:5, 6 > 7 > 8 ~ 11 > 3, 4 环的稳定性越大,反应中越易成环。
五元环、六元环最稳定,故易形成, l 成环反应与单体浓度有关成环是单分子反应,缩聚是双分子反应;低浓度有利于成环,高浓度有利于聚合 。
2. 线型缩聚机理反应程度:参与反应的基团数占起始基团数的分数。
P 表示。
可以对任何一种参加反应的官能团而言。
反应程度P 定义为参与反应的基团数(N 0-N )占起始基团数的分率: 001N P N NNN--==反应程度与转化率根本不同 转化率:参加反应的单体量占起始单体量的分数,是指已经参加反应的单体的数目。
反应程度:则是指已经反应的官能团的数目。
反应程度与平均聚合度的关系聚合度是指一个高分子中含有的结构单元的数目2.4 线型缩聚动力学 1. 官能团等活性理论缩聚反应在形成大分子的过程中是逐步进行的。
若每一步都有不同的速率常数,研究将无法进行 。
原先认为,官能团的活性将随分子量增加而递减。
F l o r y 提出了官能团等活性理论:不同链长的端基官能团,具有相同的反应能力和参加反应的机会,即官能团的活性与分子的大小无关。
❖ 自催化缩聚反应当二元酸和二元醇中两种基团数量相同,又无外加酸,则氢离子来自于二元酸本身。
因此氢离子浓度等于羧基数量,也等于羟基数量。
表明自催化的聚酯反应呈三级反应 分离变量,积分得引入反应程度 且羧基数用羧基浓度C 代替,得C = C o (1-P ) 酸自催化酯化反应慢外加酸催化缩聚反应为了加速反应,常外加酸作为聚酯化反应的催化剂。
反应速率将由自催化和外加酸催化两项组成:在缩聚过程中,外加酸或氢离子浓度几乎不变,而且远远大于低分子羧酸催化的影响,可以忽略自催化的影响。
外加酸催化为二级反应: 将 C = C o (1-P ) 代入上式平衡缩聚动力学水未排出时 水部分排出时2.5 线型缩聚物的聚合1. 反应程度和平衡常数对聚合度的影响 : 即聚合度随反应程度增大而增大。
常见的缩聚产物(如涤纶、尼龙、聚碳酸酯等)的聚合度一般在100~200,要求反应程度P >0.99。
❖ 密闭体系❖ 非密闭体系 当 P → 1 ( > 0.99)时 2. 基团数比对聚合度的影响反应程度和平衡条件是影响线形缩聚物聚合度的重要因素,但不能用作控制分子量的手段。
引入两种单体的基团数比r ,工业上常用过量摩尔百分比或过量分率q 来分析控制聚合度的条件。
NN X n 0=大分子数结构单元数目=001N P N N N N --==nX P 11-=PXn -11=3kCdtdC =-t k C C 211202=-01P N N-=2`C k dt dC =-t k C C `110=-1`110+=t C k P -1`0+=t C k X n ()[]K P P k dt dP 2211--=()[]K n P P k dtdP w --211=PXn -11=111111+===K K KP X n +--Wn P K P Xn =-11 ∴=W n KXn ≈讨论两种极限情况:当原料单体等当量比时,即 r = 1 或 q = 0当P =1时,即官能团a 完全反应a A a 、b B b 等当量比,另加少量单官能团物质C b2.6 分子量分布分子量分布宽度数均聚合度: 质均聚合度: 分子量分布指数为:2.7 凝胶化作用和凝胶点凝胶化现象:在反应的某一阶段,体系粘度突然增大,失去流动性,反应及搅拌所产生的气泡无法从体系逸出,可看到凝胶或不溶性聚合物的明显生成。
凝胶点:开始出现凝胶瞬间的临界反应程度。
用P c 表示,此时,X n = 无穷大。
是高度支化的缩聚物过渡到体型缩聚物的转折点。
凝胶点的预测(1)C a r o t h e r s 理论 当反应体系开始出现凝胶时,认为数均聚合度趋于无穷大,然后根据 P -X n 关系式,求出当X n → ∞ 时的反应程度,即凝胶点P c 。
单体的平均官能度:是指混合单体中平均每一单体分子带有的官能团数。
式中f i 、N i 分别为第i 种单体的官能度和分子数凝胶点与平均官能度的关系:出现凝胶化时, C a r o t h e r s 认为 X n → ∞,取极限得 两官能团不等当量:对于两单体官能团不等当量,平均官能度的计算方法是:用非过量组分的官能团数的二倍除以体系中的分子总数 凝胶点理论小结1。