缩聚反应的实施方法
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(O
O C )n + 2n NaCl
O
(2)芳香聚酰胺(aramid)的合成
n Cl C O
C Cl + n [H2N O
Cl ( C O
NH 2 ]2HCl
H CN O
H N)nH + (4n-1) HCl
五. 重要的线型逐步聚合物
1. 涤纶(terylene)
原料为对苯二甲酸与乙二醇。典型的可逆平衡反应,K =4。熔融缩聚(258℃)。
2. 聚酰胺(polyamide)-尼龙的系列产品
(1)尼龙-66(nylon-66) 单体:己二胺和己二酸。
工艺路线:
[NH(CH2)6NH CO(CH2)4CO]n
K=430,前期进行水溶液聚合,达到一定聚合度后期转入 熔融缩聚。
先将两种单体中和形成66盐,配成60%的水溶液,以防胺 挥发和酸脱羧,以达到原料等摩尔的目的。
工艺路线:
酯交换法: 甲酯化:对苯二甲酸二甲酯(DMT); 酯交换:对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET); 缩聚:用BHET缩聚得聚合物。 直接缩聚法: 对苯二甲酸与乙二醇(过量)直接缩聚。
分子量控制
原料非等摩尔比 乙二醇过量。
提高分子 量
后期高温、高真空。
涤纶的优点及应用: 具有熔点高,强度好,耐溶剂、耐腐蚀、 耐磨,手感好等优点。 可作为纤维(胶卷、磁带、录像带), 也可作为工程塑料。
以双酚A和碳酸二苯酯为原料,熔融缩聚。 采用碳酸二苯酯过量进行端基封锁,排出苯酚以达到所需
分子量。
(2) 光气直接法 将双酚A钠盐水溶液与光气的有机溶液进行. 界面缩聚直接合成。由于界面缩聚不可逆,并不要 求严格等当量比。 加少量单官能团酚进行端基封锁,控制分子量。
4. 聚氨酯(polyurethane) 带有—NHCOO—基团的聚合物。
3. 界面缩聚(interfacial polycondensation)
单体分别溶解于两不互溶的溶剂中,反应在两相界面上进行的 缩聚。工业上聚碳酸酯的合成采用界面缩聚。
பைடு நூலகம்特点
属于非均相体系,为不可逆聚合,要求单体活性 高; • 反应温度低、反应速率快; • 溶剂的用量较多,处理和回收困难; • 产物分子量高,原料配比不要求完全等摩尔; • 大部分反应在有机溶剂一侧进行,要求所选的溶 剂可使聚合物沉淀析出。
工艺路线:
二异氰酸酯,与二元胺或二元醇反应,形成聚氨酯。 聚加成反应,但属于逐步机理。 异氰酸端基预聚物遇水反应,通过脲键的形成而扩链,
加水反应的同时,有CO2析出,可利用此来制泡沫塑料。
(2) 尼龙-6(nylon-6) 由己内酰胺开环聚合得到。以水或酸作催化剂时, 属逐步聚合机理。
采用加单官能团酸来控制分子量。
尼龙分子结构中有极性键,强度高、耐热性好, 且具有柔韧性,耐磨,可作纤维用(纺丝、织布 等),也是很好的工程塑料。
3. 聚碳酸酯(polycarbonate)
主链含碳酸酯结构的聚合物。耐热,强度好,工程塑料。 (1) 酯交换法
己二酰氯与己二 胺之界面缩聚
牵引 拉出聚合物膜
己二胺-NaOH水溶液 界面聚合膜
己二酰氯的CHCl3溶液
界面缩聚由于需采用高活性单体,且溶剂消耗量大,设备利 用率低,因此虽然有许多优点,但工业上实际应用并不多, 典型的例子有:
(1)光气与双酚A合成双酚A型聚碳酸酯
n NaO
ONa + nCl C Cl O
2. 溶液缩聚(solution polycondensation)
单体加适当催化剂在溶剂(包括水)中呈溶液状 态进行的缩聚。聚砜和聚苯醚的合成或尼龙— 66合成前期均采用溶液聚合。
特点
溶液缩聚的温度较低,副反应较少,但要求单体活 性较高;
• 溶剂除去困难,适于产物直接使用的场合; • 成本高,后处理多(分离、精制、溶剂回收等)。
1. 熔融缩聚(melt polycondensation)
反应温度高于单体和缩聚物的熔点,体系处于熔融状态 下进行的反应。
聚酯、聚酰胺等通常都用此法生产。
关键:小分子的排除及分子量的提高。
特点
配方简单,只有单体和少量催化剂,产物纯净,相当于 本体聚合;
• 反应温度高,速率快,有利于小分子排出; • 生产设备利用率高,便于连续化生产。
分子量的控制
加少量单官能团的醋酸或己二酸(原料之一) 进行端基封锁来控制分子量。
主链上有氨基,具有极性,会因氢键的作用而相互吸引。所 以易结晶,可以制成强度很高的纤维。
最常见的人造纤维。尼龙最初的用途是制造牙刷的刷毛。 1940年用尼龙织造的长统丝袜问世时大受欢迎,尼龙从此一 举成名。二战期间,尼龙被大量用于织造降落伞。