聚合物化学反应
聚合物的化学反应
聚合物的化学反应第九章聚合物的化学反应聚合物化学反应的特征大分子基团的活性大分子上的基团的活性一般小于低分子，并且受到基团所处的宏观（物理）、微观（化学）因素的影响。
物理因素对基团活性的影响1、结晶度药剂难以渗入晶区，反应多限于表面。
反应多在非晶区进行。
必要时可溶胀破坏晶区。
2、相态在均相溶液，非均相气固态下的反应的结果差别很大。
3、溶解度无规线团中，局部的高分子基团浓度大。
化学因素对基团活性的影响1、几率效应当聚合物相邻侧基作无规成对反应时，由于相邻基团按几率反应，中间往往留有未反应的孤立单个基团，最高转化程度因而受到限制。
2、邻近基团效应高分子中原有基团或反应后形成的新基团的位阻效应和电子效应，以及试剂的静电作用，均可能影响到邻近基团的活性和基团的转化程度。
位阻效应——影响转化率静电相斥——令反应减速静电相吸——令反应增速有利于形成5、6元环中间体——反应加速聚合物的基团反应聚二烯烃的加成反应二烯类橡胶中含有双键，可以进行加成。
1、加氢能提高橡胶的耐候性。
2、氯化和氢氯化在四氯化碳溶液中与氯反应。
能提高耐溶剂性、提高对水气的阻透性聚烯烃和聚氯乙烯的氯化氯化聚乙稀属于连锁机理。
氯气吸收紫外光光子后，均裂形成氯自由基。
向高分子链进攻，夺取氢后，留下链自由基。
氯形成氯化氢。
链自由基成为活性种，引发氯分子，连锁机理。
氯化聚乙烯CPE可是弹性体，阻燃，可用作聚氯乙烯抗冲击改性剂。
聚丙烯也可氯化。
聚氯乙烯也可氯化，提高耐热性、耐候、耐腐蚀、阻燃。
可用于热水管、化工设备等。
聚醋酸乙烯酯的醇解聚醋酸乙烯酯用甲醇醇解生成聚乙烯醇。
不同用途对醇解度DH 有要求。
若分子内缩醛，形成六元环，由于几率效应，不能完全转化。
聚丙烯酸酯类的基团反应丙烯腈——水解——丙烯酰胺——水解——丙烯酸可用于锅炉水的防垢，和水处理的絮凝。
可经霍夫曼反应生成聚乙烯胺。
苯环侧基的取代反应烷基化、氯化、磺化、氯甲基化、硝化。
苯乙烯——发烟硫酸——阳离子交换树脂苯乙烯——氯代二甲基醚——氯甲基——季铵基团——阴离子交换树脂环化反应提高聚合物的刚性，丙烯腈——200~300℃预氧化——800~1900℃炭化——2500℃石墨化——碳纤维聚二烯烃环氧化，用作涂料和增强塑料。
第九章 聚合物的化学反应(2012)
丙烯腈、聚丙烯酰胺经水解，最终均能形成聚丙烯酸。
CH 2 CH CO OC H 3 OH CH 2 CH C OO H
聚丙烯酸或部分水解的聚丙烯酰胺可用于锅炉水的
防垢和水处理的絮凝剂，水中有铝离子时，聚丙烯酸成
絮状，与杂质一起沉降除去。
9 聚合物的化学反应
22
9.2
聚合物的基团反应
9.2.5 苯环侧基的取代反应
聚乙烯醇缩醛化反应可得到重要的高分子产品。
CH 2 C H CH 2 C H OH OH + RCH O H CH O CH CH O
缩甲醛：维尼纶 缩丁醛：良好的玻璃粘合剂 9 聚合物的化学反应
R
21
9.2
聚合物的基团反应
9.2.4 聚丙烯酸酯类的基团反应
与丙烯腈、丙烯酰胺的水解相似，聚丙烯酸甲酯、聚
9 聚合物的化学反应
23
9.2.5 苯环侧基的取代反应
H 2 C CH + H 2 C CH 悬浮共聚合 体型共聚物小珠
H 2C C H 浓硫酸磺化 （阳离子交换树脂） SO 3 H
+
NR 3 氯甲基化
+
（阴离子交换树脂） C H 2 Cl CH 2 N R 3 Cl
-
P
SO 3 H
-
+
Na 交 换 P H C l， 再 生
聚苯乙烯及其共聚物，带有苯环侧基，苯环上的氢原子
容易进行取代反应。几乎可进行芳烃的一切反应。
如：以苯乙烯－二乙烯苯共聚物为母体制备离子交换树脂。 离子交换树脂由三部分组成：不溶不熔的三维网状骨架 、固定在骨架上的官能团和官能团所带的可交换离子。 如PS类的是由苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚得到体型
聚合物化学反应
聚合物化学反应习题1、聚合物化学反应浩繁，如何考虑合理分类，便于学习和研究？ 答：聚合物化学反应主要有以下三种基本类型。
① 相对分子质量基本不变的反应，通常称为相似转变。
高相对分子质量的母体聚合物，在缓和的条件下，使基团转化为另一种基团，或把另一种基团引到分子链上，这种反应往往仅适用于分子链不含弱键的聚合物。
② 相对分子质量变大的反应，如交联、接枝、嵌段、扩链等。
③ 相对分子质量变小的反应，如解聚、无规断链、侧基和低分子物的脱除等。
2、聚集态对聚合物化学反应影响的核心问题是什么？举一例来说明促使反应顺利进行的措施。
答：核心问题是化学试剂与不同聚集态聚合物的接触反应前的扩散速率不同。
对于部分结晶聚合物，低分子反应物很难扩散入晶区，反应局限在无定形区内进行。
无定形聚合物处于玻璃态时，链段被冻结，也不利于低分子的扩散，最好在玻璃化温度以上或处于溶胀状态进行反应。
例如苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物是离子交换树脂的母体，须预先用适当溶剂溶胀，才易进行后续的磺化或氯甲基化反应。
聚合物如能预先配置成均相溶液，而后进行化学反应，则可消除聚集态方面的影响，但须注意生成物的熔解状况。
3、几率效应和邻近集团效应对聚合物基团反应有什么影响？各举一例说明。
答：几率效应是指，高分子链上的相邻基团做无规成对反应时，中间往往留有孤立基团，最高转化率受到几率的限制，称为几率效应。
例如聚氯乙烯与锌粉的反应，环化率只有86.5%。
高分子链上的邻近基团，包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性，这种影响称为邻近基团效应。
例如聚（甲基丙烯酸对-硝基苯基酯—co —丙烯酸）共聚物的水解反应。
在中性介质中，高水解速率是由邻位羧基的参与引起的。
羧基在形成负离子后，进攻邻近的酯基，形成酸酐，从而加速水解。
4、（略）CH 2CH 2CH Cl Cl CH CH 2Cl CH CH 2Cl CH CH 2Cl CH Zn CHCH 2CH CH 2CH ClCH 2CH CH CH 2CH 2CH 2 C CH 2 CHCH 3CO O CO COOCO CH 32 C CH 2 CHOCO O CO CH 3CH 2 C CH 2 CH5、从醋酸乙烯酯到维尼纶纤维，需要经过哪些反应？写出反应式、要点和关键。
聚合物的化学反应主要有几种类型
聚合物的化学反应主要有几种类型在化学领域中，聚合物是由许多重复单元组成的高分子化合物，其结构可以通过多种化学反应形成。
这些化学反应涉及不同的机理和变化过程，可以大致归纳为几种主要类型。
1. 加成聚合加成聚合是一种重要的聚合物化学反应类型，通过这种方式，单体分子中的双键或三键被打开，使得分子间形成新的共价键，从而构建出长链聚合物。
其中，乙烯的聚合是一个经典的例子，通过引发剂或催化剂的作用，乙烯单体可以不断加入形成聚乙烯链。
2. 缩聚反应缩聚反应发生在含有两种或多种官能团的单体之间，通过这种反应，分子内的官能团之间形成新的共价键，并且释放小分子副产物（如水或醇）。
典型的缩聚反应包括酯化反应、酰胺化反应等。
例如，通过酯化反应可以合成聚酯，这是一类常见的聚合物。
3. 自由基聚合自由基聚合是通过自由基参与的聚合反应，自由基是具有未成对电子的中性分子或离子，其反应活性较高。
在自由基聚合中，单体分子会与自由基反应形成链式反应，最终形成高分子聚合物。
丙烯腈的聚合就是一种典型的自由基聚合反应。
4. 阴离子聚合阴离子聚合是由带负电荷的离子参与的聚合反应类型。
在这种类型的聚合中，阴离子引发剂会引发单体发生开环聚合反应，生成负载荷的离子，并最终形成高分子聚合物。
例如，氯乙烯的聚合反应就属于阴离子聚合。
结语综上所述，聚合物的化学反应主要包括加成聚合、缩聚反应、自由基聚合和阴离子聚合等几种类型。
这些不同类型的聚合反应为我们制备各种功能性聚合物提供了重要的化学手段，也为材料科学、生物医药领域的研究提供了基础支持。
通过深入了解这些聚合反应的机理和特点，我们能更好地设计合成新型高性能聚合物，推动科技与产业的发展。
高分子化学第七章聚合物的化学反应
二、 化学因素
• 1. 几率因素
大分子链上相邻基团作无规成对反应时，往往有一 些孤立的基团残留下来，反应不能进行到底。
～～CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2～～
O -CH2- O
OH
O -CH2- O
按反应的几率，羟基的最高转化率86.5％，实验
测得为85～87％。
二、 聚合物化学反应的影响因素
影响聚合物功能基反应能力的因素：
（1）物理因素 （2）化学因素
一、 物理因素
• 1. 结晶的影响(聚合物的聚集态)
对于部分结晶的聚合物，晶区分子的取向 度高，分子间作用力大，低分子试剂不易扩散 进去，反应往往只限于无定形区。无定形物处 于玻璃态时，链段被冻结，不利于低分子扩散 ，反应最好在Tg以上或使其适当溶胀后。
• CPE可用于电缆护套，耐热输送带，胶 辊，工业用胶管等。
2.聚氯乙烯的氯化(CPVC)
~CH2–CH~ + HCl Cl
~CH–CH~ + HCl Cl Cl
• 氯化聚氯乙烯的特点是耐热、耐老化 、耐化学腐蚀性好，基本性能于PVC 接近，但耐热性比PVC高。
三、聚乙烯醇的合成及其缩醛化
• 1.聚合
n CH2=CH BPO OCOCH3
－[ CH2-CH－] n
OCOCH3
控制合适条件，制备聚合度适当的产物
• 2.醇解
－[ CH2-CH－] n
CH3OH,OH–CH3COOCH3
OCOCH3
~~CH2-CH~~ OH
制备维尼纶纤维，醇解度要大于99% 悬浮聚合分散剂，醇解度大约为80%
• 3.缩醛化
化学分析。 (5)研究材料的老化和防老化
聚合物的化学反应
第八章聚合物的化学反应一、课程主要内容本章研究聚合物化学反应的意义和聚合物的化学反应。
聚合物的化学反应包括：聚合度相似的化学反应；聚合度变大的化学反应和聚合度变小的化学反应。
通过学习第八章，掌握聚合物可能发生的聚合反应，以便对聚合物进行改性；了解聚合物老化的原因和防止聚合物老化的方法。
二、试题与答案本章有基本概念题、填空题、选择填空题和简答题。
㈠基本概念题⒈聚合物的化学反应：天然聚合物或由单体经聚合反应合成的聚合物为一级聚合物，若其侧基或端基为反应性基团，则在适当的条件下可发生化学反应，从而形成新的聚合物(为二级聚合物)，由一级聚合物变为二级聚合物的化学反应，谓之。
⒉聚合度相似的化学反应：如果聚合物的化学反应是发生在侧基官能团上，很显然这种化学反应不涉及聚合物的聚合度，反应前后聚合度不变（或相似），将这种聚合物的化学反应称为聚合度相似的化学反应。
⒊聚合度变大的化学反应：如果聚合物的化学反应是交联、嵌段或接枝等，使聚合物的聚合度变大，将这种聚合物的化学反应称为聚合度变大的化学反应。
⒋聚合度变小的化学反应：如果聚合物的化学反应是降解（热降解、化学降解等）很显然这种化学反应使聚合物的聚合度变小，将这种聚合物的化学反应称为聚合度变小的化学反应。
⒌聚合物的老化：聚合物在使用或贮存过程中，由于环境的影响，性能变坏、强度和弹性降低、颜色变暗、发脆或发粘等现象叫聚合物的老化。
⒍聚合物的无规降解：聚合物在热的作用下，大分子链发生任意断裂，使聚合度降低，形成低聚体，但单体收率很低(一般小于3%)，这种热降解称为无规降解。
⒎聚合物的解聚：聚合物在热的作用下发生热降解，但降解反应是从链的末端开始，降解结果变为单体，单体收率可达90%~100%，这种热降解叫解聚。
⒏聚合物的侧链断裂：聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯加热时易着色，起初变黄，然后变棕，最后变为暗棕或黑色，同时有氯化氢放出。
这一过程是链锁反应，连续脱氯化氢的结果使分子链形成大π键或交联，这种热降解称为侧链断裂。
第九章聚合物的化学反应
第九章聚合物的化学反应思考题9.1 聚合物化学反应浩繁，如何考虑合理分类，便于学习和研究 ?答目前聚合物化学反应尚难按照机理进行分类，但可按结构和聚合度的变化粗分为 3 类：(1)聚合度不变，如侧基反应，端基反应；(2)聚合度增加，如接枝、扩链、嵌段和交联等；(3)聚合度变小，如降解、解聚和热分解。
思考题9.2 聚集态对聚合物化学反应影响的核心问题是什么?举一例子来说明促使反应顺利进行的措施。
答欲使聚合物与低分子药剂进行反应，首先要求反应的基团处于分子级接触，结晶、相态、溶解度不同，都会影响到药剂的扩散，从而反映基团表观活性和反应速率的差异。
对于高结晶度的聚合物，结晶区聚合物分子链间的作用力强，链段堆砌致密，化学试剂不容易扩散进去，内部化学反应难以发生，反应仅限于表面或非结晶区。
此外，玻璃态聚合物的链段被冻结，也不利于低分子试剂的扩散和反应。
因此反应之前，通常将这些固态聚合物先溶解或溶胀来促进反应的顺利进行。
纤维素分子间有强的氢键，结晶度高，高温下只分解而不熔融，也不溶于一般溶剂中，但可被适当浓度的氢氧化钠溶液、硫酸、醋酸所溶胀。
因此纤维素在参与化学反应前，需预先溶胀，以便化学试剂的渗透。
思考题9.3 几率效应和邻近基团效应对聚合物基团反应有什么影响?各举一例说明。
答当聚合物相邻侧基作无规成对反应时，中间往往留有未反应的孤立单个基团，最高转化程度因而受到限制，这种效应称为几率效应。
聚氯乙烯与锌粉共热脱氯成环，按几率计算，环化程度只有86.5％，尚有 13.5％氯原子未能反应，被孤立隔离在两环之间，这就是相邻基团按几率反应所造成的。
高分子中原有基团或反应后形成的新基团的位阻效应和电子效应，以及试剂的静电作用，均可能影响到邻近基团的活性和基团的转化程度，这就是邻近基团效应。
(1)邻近基团的位阻效应当聚合物分子链上参加化学反应的基团邻近的是体积较大的基团时，往往会由于位阻效应而使参与反应的低分子反应物难以接近反应部位，使聚合物基团转化程度受到限制。
9.聚合物的化学反应
光、压 电
24/64
1. 功能高分子的种类
化学功能高分子 物理功能高分子
光活性高分子 感光树脂 光致变色高分子 光稳定剂 导电性高分子 高分子半导体 高分子导体 光导电高分子 压电性高分子 磁性高分子 生物医用高分子
离子交换树脂 氧化还原树脂 高分子螯合剂 吸附树脂 高分子分离膜 高分子试剂和药物 高分子催化剂和载体 高分子基质
α-甲基醋酸乙酯
n
H3 C CH CH3 OCOCH3
0.57
OCOCH3
30℃下的水解 速率常数 k
0.37
8/64
反应的不均匀性：高分子链上的基团很难全部起反应， 所得产物在同一个高分子链上就含有未反应和反应后的 多种不同基团，类似共聚产物。 聚丙烯腈水解:
CH2 CH n CN
CH2 CH CN
9
聚合物的化学反应
1/64
阿司匹林Aspirin
阿司匹林一直是世人最常 用的药品，目前全球年销 售量已达到400亿片 解热、镇痛、消炎，用于 治疗伤风、感冒、头痛、 发烧、神经痛、关节痛及 风湿病等。是医药史上三 大经典药物之一
2/64
1800年，人们才从柳树皮中提炼出了具有解热镇痛 作用的有效成分――水杨酸
11/64
溶解性：聚合物的溶解性随化学反应的进行可能不 断发生变化，一般溶解性好对反应有利，但假若沉 淀的聚合物对反应试剂有吸附作用，由于使聚合物 上的反应试剂浓度增大，反而使反应速率增大；
温度：一般温度提高有利于反应速率的提高，但温度 太高可能导致不期望发生的氧化、裂解等副反应。
12/64
(2) 化学因素对基团活性的影响 ① 几率效应 聚合物链上的相邻基团作无规成对反应时，中间往往 留有未反应的孤立基团，最高转化程度受到限制， 称为几率效应。 例如，PVC与Zn粉共热脱氯成环，按几率计算只 能达到86. 5%，与实验结果相符。
聚合物化学反应
3）醋酸纤维——纤维素醋酸酯
~[C6H7O2(OH)3]n ~ + (CH3CO)2O H2SO4 ~[C6H7O2(OH)2(Ac)]n ~ + ~[C6H7O2(OH)(Ac)2]n ~ + ~[C6H7O2(Ac)3]n ~
醋酸纤维物性稳定，且不燃，可用作制造电影胶 片的片基材料、制漆和各种塑料制品，最大用途是制 造人造丝。
4）纤维素醚类
纤维素与烷基化剂反应即成纤维素醚类可作织物上胶 剂、乳化剂、墨水增稠剂等。
甲基纤维素： ~[C6H7O2(OH)3]n ~ + (CH3O)2SO2
~[C6H7O2(OH)2(OCH3)3]n ~ 羟乙基纤维素： ~[C6H7O2(OH)3]n ~ + CHO2_ CH2
聚合物化学反应可以分为以下三类：
聚合度不变的反应，如侧基反应等； 聚合度增加的反应，接枝、扩链、嵌段和交联等； 聚合度减小的反应降解、解聚、分解和老化等。
6.1 聚合物化学反应的特点及影响因素
6.1.1 聚合物化学反应的特点
反应的复杂性、产物的多样和不均匀、以及影响因素的
多样性是聚合物化学反应的主要特点。
高分子材料。
功能类 别
化学 功能
物理功 能
生命功 能
功能特 性
反应性 催化 离子交换 物理吸附
光化学 光传导 光色、偏光 导电 导磁 热电、热光 声电、力电 形态记忆
机体功能 药理功能 仿生功能 生命功能
小类
高分子试剂 催化剂、固定化酶 离子交换树脂及膜
吸附树脂、絮凝
剂
光敏树脂 光传导光缆 光色、液晶高分子 导电高分子 磁性高分子 热电、热释光高分子 压电、压敏高分子 形态记忆高分子
聚合物化学中的聚合反应
聚合物化学中的聚合反应聚合物化学是研究高分子化合物的结构、性质和应用的学科，其中聚合反应是聚合物化学的重要内容之一。
本文将从聚合反应的定义、分类、反应机理、聚合反应的工业应用等方面，系统性地介绍聚合反应。
一、聚合反应的定义聚合反应是指将单体转化为高分子化合物的化学反应。
聚合反应是高分子化学的核心，也是合成高分子材料的重要方法。
聚合反应具有广泛的应用，包括制备塑料、橡胶、纤维等高分子产品，并且在医药、化肥、农药、涂料、胶粘剂等领域也有重要应用。
二、聚合反应的分类根据聚合反应产生的高分子链的结构，聚合反应可以分为线性聚合反应、支化聚合反应、交联聚合反应三种类型。
1、线性聚合反应线性聚合反应是指在聚合反应过程中，高分子链是基本上线性的高分子。
举个例子，聚乙烯的合成过程是高分子线性聚合反应，聚合物的链是一条长链。
2、支化聚合反应支化聚合反应是指在聚合反应过程中，生成的高分子链不是一条线性链，而是有支链的高分子。
例子有：聚丙烯、聚乙烯脂、聚酰胺等。
3、交联聚合反应交联聚合反应是指在聚合反应过程中，两个高分子链相互链接形成三维的聚合物结构。
交联聚合反应孪生聚合反应和交叉聚合反应，这两种聚合反应能够促进高分子材料的性能改善，如增强材料的力学性能、热性能和耐化学性能等。
三、聚合反应的反应机理聚合反应机理可以分为自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合三种类型。
这里我们以自由基聚合为例介绍反应机理。
自由基聚合是指单体分子自身的活性基与聚合反应中介物体之间进行反应，形成链式聚合。
反应通常经历四个阶段：引发、传递、终止和分支。
1、引发引发聚合反应的过程中，聚合物形成了一些活性自由基链。
这些自由基链具有反应活性，可以继续引发聚合反应，并形成更多的活性自由基链。
2、传递当活性自由基掉落在未反应的单体分子上时，会发生传递反应。
在传递步骤中，链中的自由基与未聚合的单体结合，形成一个新的活性自由基链。
3、终止在自由基聚合反应的过程中，聚合物分子在特定的环境下可以充当自由基“陷阱”，从而使自由基链的增长停止，此时聚合反应终止。
八章聚合物的化学反应
C2H 2 CH
C2C H2C HH
C2H
H C2H
分子内“回咬”
CH2 C2H
CH2 CH2CH
CH2
CH3
CH2 + CH2 CHCH2CH2CH2CH2
CH2CH2CH CH2 +
CH2CH2CH3
(4)基团的脱除
聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈等受热时， 将脱除取代基。自由基机理。
C H 2 C H C l C H 2 C H C l
第八章 聚合物的化学反应
（1） 活性阴离子聚合：依顺序加入单体。
SBS的合成： S段分子量1～1.5万，B段约
5～10万。常温下，SBS反应出B段 弹性体的性质， S段处于玻璃态微 区，起到物理交联的作用。温度升 到聚苯乙烯Tg以上，SBS具有流动 性，可以模塑。因此，SBS称作热 塑性弹性体，且无须硫化。
（3）淬灭剂 这类稳定剂能与被激发的聚合物分子作用，把激发能
转移给自身并无损害地耗散能量，使被激发的聚合物分子 回复原来的基态。
常用的有过渡金属的络合物。
6. 老化和耐候性
聚合物的老化：是指聚合物在加工、贮存及使用过程中， 其物理化学性能及力学性能发生不可逆坏变的现象。
热、光、电、高能辐射和机械应力等物理因素以及氧化、 酸碱、水等化学作用，以及生物霉菌等都可导致聚合物的老化。 因此聚合物的老化是多种因素综合的结果，并无单一的防老化 方法。
（3）根据具体聚合物材料的主要老化机理和制品的 使用环境条件添加各种稳定剂，如热、氧、光 稳定剂以及防霉剂等；
（4）采用可能的适当物理保护措施，如表面涂层等。
8. 8 反应功能高分子
功能高分子按应用功能分：
反应功能高分子：高分子试剂、高分子药 物
聚合物的化学反应名词解释
聚合物的化学反应名词解释聚合物是由许多重复单元通过化学反应相互连接而成的大分子化合物。
在聚合物的化学反应中，涉及到许多特定的名词和概念。
本文将对这些名词进行解释，以帮助读者更好地理解聚合物的化学反应过程。
一、聚合反应聚合反应是多个单体分子通过特定的化学反应，生成一个或多个高分子聚合物的过程。
常见的聚合反应包括加聚反应和缩聚反应。
加聚反应是指单体分子中的双键或三键被打开，并与其他单体分子发生共价键形成，生成聚合物。
缩聚反应则是通过两个或多个单体分子的反应失去一个小分子，例如水，形成聚合物。
二、单体单体是参与聚合反应的分子单位，是聚合物合成的基本构成单元。
单体可以是有机化合物，也可以是无机化合物。
在聚合反应中，单体通过共价键的形成与其他单体连接在一起，形成聚合物的主链。
单体的选择对聚合物的性质和用途有很大的影响。
三、引发剂在聚合反应中，引发剂被用来引发聚合过程。
引发剂可以是热能、光能、电能或化学物质。
引发剂的选择取决于所需的聚合反应速度和条件。
引发剂通过引发聚合反应中的自由基形成，从而提高反应速率。
四、聚合度聚合度是指聚合物中重复单元的数量，也可理解为聚合物链的长度。
聚合度的大小直接影响到聚合物的物理和化学性质。
一般来说，聚合度越大，聚合物的分子量越高，性质越稳定。
五、共聚物共聚物是由两种或更多种不同单体按一定比例混合聚合而成的聚合物。
共聚物的存在可以调节聚合物的性质，使其具有更多样的特性。
常见的共聚物有嵌段共聚物、交替共聚物和无规共聚物等。
六、交联聚合交联聚合是指通过化学反应或物理作用将两个或多个线性聚合物或共聚物的链连接在一起，形成一个具有高度网络结构的聚合物。
交联聚合可以提高聚合物的力学性能和热稳定性。
常见的交联方式包括辐射交联、热交联和化学交联等。
七、配位聚合配位聚合是指通过配位键的形成将金属离子和有机配体连接在一起形成聚合物的反应过程。
配位聚合可以得到具有特殊性质的聚合物，如电学性能和光学性能等。
第六章 聚合物的化学反应
学习目的：
(1)聚合物化学反应的特点及影响因素； (2)侧基反应举例； (3)主链反应：接枝、扩链、交联； (4)降解、分解和老化。
化学学院2008级本科生基础课
第六章 聚合物的化学反应
第六章 聚合物的化学反应
6.1 概述 意义：研究和利用聚合物分子内或聚合物分子间 所发生的各种化学转变具有重要的意义，具体体现在 两方面： （1）合成高附加价值和特定功能的新型高分子 利用高分子的化学反应对高分子进行改性从而赋 予聚合物新的性能和用途：离子交换树脂；高分子试 剂及高分子固载催化剂；化学反应的高分子载体；在 医药、农业及环境保护方面具有重要意义的可降解高 分子；阻燃高分子等等。 （2）有助于了解和验证高分子的结构。
化学学院2008级本科生基础课 第六章 聚合物的化学反应
b. 羧甲基纤维素（CMC） 纤维素在氢氧化钠水溶液中与一氯代乙酸钠反应 得羧甲基纤维素。
P OH + NaOH + ClCH2COONa
P OCH2COONa + NaCl + H2O
羧甲基纤维素是白色粉末，无臭、无味、无害， 是水溶性纤维素醚，其水溶液可代替淀粉上浆处理轻 纱。在造纸、医药、石油、化工及陶瓷等工业中得到 广泛应用。
化学学院2008级本科生基础课
第六章 聚合物的化学反应
2. 纤维素的化学改性
i/ 粘胶纤维的合成 是将天然纤维（木材、棉短绒、麻之类）用碱 和二硫化碳处理后再生而得的纤维，也称为再生纤 维或人造棉。 反应过程： 纤维素在强碱液中可生成碱纤维素，再与二硫 化碳作用得到纤维素黄酸钠粘胶，将粘胶以稀 NaOH溶液配成适当浓度，成为粘稠状溶液，经喷 丝头压至酸凝固液中（稀H2SO4），此时碱被中和， 黄酸盐被酸化并分解，析出不溶性的纤维素，并聚 集成丝，经拉伸即得再生纤维。
第七章 聚合物化学反应
第七章聚合物化学反应一、名称解释1. 聚合物化学反应：研究聚合物分子链上或分子链间官能团相互转化的化学反应过程。
聚合物的化学反应根据聚合物的聚合度和基团的变化（侧基和端基）可分为相似转变、聚合物变大的反应及聚合物变小的反应。
2. 功能高分子：是指具有传递、转换或储存物质、能量可信息的高分子，其结构特征是聚合物上带有特殊功能基团，其中聚合物部份起着载体的作用，不参与化学反应。
按功能的不同，可分为化学功能高分子、物理功能高分子和生物功能高分子。
3. 高分子试剂：也叫反应性高分子，即高分子试剂上的基团起着化学试剂的作用，它是各类高分子的化学试剂的总称。
4. 高分子催化剂：将能起催化剂作用的基团接到高分子母体上，高分子本身不发生变化，但能起催化低分子反应。
这种催化剂称作高分子催化剂，5. 低分子基质：低分子反应物中的特定基团与保护试剂作用后受到保护不再参与主反应，这种受到保护的低分子反应物称作低分子基质。
6. 高分子基质：将要准备反应的低分子化合物以共价键形式结合到聚合物载体上，得到高分子基质。
7. 接枝：通过化学反应，在某些聚合物主链上接上结构、组成不同的支链，这一过程称为接枝，形成的产物称为接枝共聚物。
8. 嵌段：形成嵌段共聚物的过程。
9. 扩链：分子量不高的聚合物，通过适当的方法，使多个大分子连接在一起，分子量因而增大的过程称为扩链。
10. 交联：聚合物在光、热、辐射、或交联剂作用下，分子链间形成共价键，产生凝胶或不溶物，这一过程称为交联。
交联有化学交联和物理交联。
交联的最终目的是提高聚合物的性能。
如橡胶的硫化等。
11. 交联剂：使聚合物交联的试剂。
12. 降解：降解是聚合度分子量变小的化学反应的总称。
它是高分子链在机械力、热、超声波、光、氧、水、化学药品、微生物等作用下，发生解聚、无规断链及低分子物脱除等反应。
13. 老化：聚合物及其制品在加工、贮存及使用过程中，物理化学性质及力学性能逐步变坏，这种现象称老化。
第9章 聚合物化学反应
对小分子物质的 扩散都有着不同 的影响，从而影 响到基团的反应 能力。
1. 物理因素
（1） 聚合物聚集态的影响
处于结晶态的聚合物几乎不能参加化学反应，即使 发生也仅限于聚合物中的非结晶区。
例：PE的氯化（CPE的制备） ➢ 溶液法（CCl4）制得的氯化PE的Tg和硬度较 高
➢ 将PE颗粒悬浮在惰性溶剂(如水)中进行 氯化，制得的氯化PE的Tg和硬度较低。
例2：PVC与锌粉共热脱氯成环
链上氯残 留率降为 13.5%
第九章 聚合物化学反应 9.3 聚合物的基团反应
9.3 聚合物的基团反应
一、 聚合物的相似转变 聚合物与低分子化合物反应，仅限于侧基或端基 转变, 而聚合度基本不变的反应，称为聚合物的 相似转变。
聚合物的侧基官能团反应（酯化、醚化、卤化、 磺化、硝化、酰胺化、缩醛化、水解、醇解等）
例1：PVA的缩甲醛
CH2
+ CH2O 缩醛化
CH CH2 CH CH2 CH2
OH
OH
OH
CH2 CH CH2 CH CH2
O CH2
O
OCH2OH H2C HC H2C
链上羟基残 留率达到6 ％～10%
CH CH2 CH2
O
OH
CH2 O
CH
2. 化学因素
(4) 基团的隔离作用或“孤立化”－－几率效 应
一、聚合物的相似转变
4.烯烃的氯化和氯磺酰化 5.聚丙烯酰胺—高分子聚电解质 6.环化反应—PVA的缩醛化、PAN热解 7. SBS加氢反应
一、聚合物的相似转变
1. 芳环取代反应
可用离子交换树脂作为示例：
磺化—强酸型正离子交换树脂 氯甲基化—负离子交换树脂
_聚合物的化学反应
1. 化学反应方程式的局限性
在低分子有机化学反应中，用化学反应方程式 就可以表示反应物和产物之间的变化及其定量关系。 但是，聚合物的化学反应虽也可用反应式来表示， 其意义却有很大的局限性。如聚丙烯腈的水解
CH 2 CH n CN H2O H CH 2 CH n C O OH
许多反应中，大分子链中一种官能团转化为离 子后，如果它带的电荷与进攻试剂相同，由于静电 相斥效应，会显著阻碍邻近基团受试剂的进攻。 实例1：阻碍效应
甲基丙烯酰胺碱性水解程度不超过72％。
解释方法有两种:一是静电排斥，一是氢键限制。
CH 3 CH 2 C O C CH 2 O 排斥
CH 3 C CH 2 O
RCHO CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH OH OH OH CH 2 CH O CH R CH 2 CH CH 2 CH O OH
+
H2O
当缩醛化反应随机进行反应到转化率较高时， 大分子链上总有一部分孤立的未反应的羟基残留下 来。
O R
O
OH O R
O
O R
O
OH O R
O
OH O R
k
温度
100 120 129 名称
k 温度 30
4.4 3.1 4.8 聚乙酸乙烯酯
H2 C H C O C CH 3 O
4.8 2.7 4.7 乙酸异丙酯
H3C H C CH 3 O C CH 3 O
0.37
0.57
3. 邻近基团的静电和立体位阻
大分子链上反应基团甚多，邻近基团相距很近， 因此，基团之间的静电和立体位阻会增加或降低大 分子链上官能团的反应能力。 静电效应
聚合反应聚合物的化学反应
• 聚合单体有利于活性种的进攻（内因） 与单体的结构有关
活性种的产生－化合物共价键的断裂形式
• 均裂(homolysis)
共价键上一对电子分属两个基团，带独电子的基团 呈中性，称为自由基
RR
2R
• 异裂(heterolysis)
共价键上一对电子全部归属于某一基团，形成阴离 子，另一缺电子的基团，称做阳离子
合成聚合物 机理分 的化学反应
按反应活性中 心性质不同分
连锁聚合
自由基聚合
离子 聚 合
按有无小 分子生成
逐步聚合
缩聚反应 逐步加聚
其它聚合反应
链锁聚合
❖ 整个聚合反应是由链引发，链增长，链终止等基元 反应组成。
❖ 特征 1、瞬间形成分子量很高的聚合物 2、分子量随反应时间变化不大 3、反应需要活性中心。
氧化还原引发体系组份可以是无机和有机化合物 可以是水溶性(water soluble)和油溶性(oil soluble)
1） 水溶性氧化—还原体系 • 氧化剂：过氧化氢、过硫酸盐、氢过氧化物等 • 还原剂：无机还原剂和有机还原剂（醇、胺、草酸、葡 萄糖等） 主要有过氧化氢体系和过硫酸盐体系
2 ） 油溶性氧化—还原体系
无机 典型代表：水溶性的过硫酸钾和过硫酸铵 一般用于乳液聚合和水溶液聚合
O
O
O
KO S O O S OK
O
O
2KO S O O
氧化—还原体系引发剂(redox initiator)
由氧化剂与还原剂组合在一起，通过电子转移反 应（氧化—还原反应），产生自由基而引发单体进行 聚合的引发体系叫氧化—还原体系 特点： • 活化能低，可以在室温或更低的温下引发聚合 • 引发速率快，即活性大 • 诱导期短（Rp=0） • 只产生一个自由基
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聚合物化学反应
习题
1、聚合物化学反应浩繁，如何考虑合理分类，便于学习和研究？ 答：聚合物化学反应主要有以下三种基本类型。
① 相对分子质量基本不变的反应，通常称为相似转变。
高相对分子质量的母体聚合物，在缓和的条件下，使基团转化为另一种基团，或把另一种基团引到分子链上，这种反应往往仅适用于分子链不含弱键的聚合物。
② 相对分子质量变大的反应，如交联、接枝、嵌段、扩链等。
③ 相对分子质量变小的反应，如解聚、无规断链、侧基和低分子物的脱除等。
2、聚集态对聚合物化学反应影响的核心问题是什么？举一例来说明促使反应顺利进行的措施。
答：核心问题是化学试剂与不同聚集态聚合物的接触反应前的扩散速率不同。
对于部分结晶聚合物，低分子反应物很难扩散入晶区，反应局限在无定形区内进行。
无定形聚合物处于玻璃态时，链段被冻结，也不利于低分子的扩散，最好在玻璃化温度以上或处于溶胀状态进行反应。
例如苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物是离子交换树脂的母体，须预先用适当溶剂溶胀，才易进行后续的磺化或氯甲基化反应。
聚合物如能预先配置成均相溶液，而后进行化学反应，则可消除聚集态方面的影响，但须注意生成物的熔解状况。
3、几率效应和邻近集团效应对聚合物基团反应有什么影响？各举一例说明。
答：几率效应是指，高分子链上的相邻基团做无规成对反应时，中间往往留有孤立基团，最高转化率受到几率的限制，称为几率效应。
例如聚氯乙烯与锌粉的反应，环化率只有86.5%。
高分子链上的邻近基团，包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性，这种影响称为邻近基团效应。
例如聚（甲基丙烯酸对-硝基苯基酯—co —丙烯酸）共聚物的水解反应。
在中性介质中，高水解速率是由邻位羧基的参与引起的。
羧基在形成负离子后，进攻邻近的酯基，形成酸酐，从而加速水解。
4、（略）
CH 2CH 2CH Cl Cl CH CH 2Cl CH CH 2Cl CH CH 2
Cl CH Zn CH
CH 2CH CH 2CH Cl
CH 2CH CH CH 2CH 2CH 2 C CH 2 CH
CH 3
CO O CO CO
O
CO CH 3
2 C CH 2 CH
O
CO O CO CH 3
CH 2 C CH 2 CH
5、从醋酸乙烯酯到维尼纶纤维，需要经过哪些反应？写出反应式、要点和关键。
答：(1) 须经自由基聚合发应、醇解反应及缩醛化反应。
(2) 各步反应要点和关键如下： ① 自由基聚合反应
CH 2
CH OCOCH 3
n CH 2
CH
3n AIBN
要点：用甲醇为溶剂进行溶液聚合以制取适当相对分子质量的聚醋酸乙烯酯溶液。
关键：选择适宜的反应温度，控制转化率，用甲醇调节分子量以制得适当相对分子质量，且基本不存在不能被醇解的醋酸乙烯酯侧基。
② 醇解反应:
CH 2
CH
3
n 3CH 2
CH n
要点：用醇、碱或甲醇钠作催化剂，在甲醇溶液中醇解。
关键：控制醇解度在98％以上。
③ 缩醛化反应（包括分子内和分子间）
CH
CH 2CH 2
CH OH
OH
2CH
CH 2CH 2
CH O
O
CH 2
要点：用酸作催化剂在甲醛水溶液中反应。
关键：缩醛化程度必须接近90％
纤维用和悬浮聚合分散剂用的聚乙烯醇的差别在于醇解度不同。
前者要求醇解度高（98％～99％）以便缩醛化。
后者要求醇解度中等（87％～89％）。
6、（略）
7、简述粘胶纤维的合成原理。
将棉短绒或木浆等纤维素用20%的氢氧化钠溶液在室温下处理20～60分钟，大部分氢氧化钠被物理吸附在溶胀的纤维素上，部分碱则成纤维素醇碱。
将多余的碱液从纤维素中除去，在室温放置2～3天，使聚合物链氧化降解至所希望的程度，然后在25～30℃下用二硫化碳处理碱纤维素，形成纤维素黄酸钠粘胶。
反应过程如下：
工业上黄原酸化程度约为每三个羟基中含0.5个黄原酸酯，实际上每个单元环的2、3、6位置均可进行反应，这样的黄原酸化程度已能使纤维素溶解。
为生产纤维或薄膜，将粘稠的碱性纤维素黄原酸酯溶液在35～40℃、含10～15%的硫酸溶液中拉伸，硫酸将黄原酸酯水解成黄原酸，黄原酸不稳定而分解，这样就再生出不溶于水的纤维素，最终形成的固体纤维或薄膜即所谓粘胶纤维
8、（略）
9、高分子试剂和高分子催化剂有何关系？各举一例。
答：高分子试剂和高分子催化剂都是将功能基团或催化剂基团结合到高分子链上，分别作为试剂或催化剂使用。
举例如下：
（1）过酸取代的聚苯乙烯高分子试剂P C 6H 5CO 3H 可用来使烯烃环氧化。
P 代表聚合物母
体，这里具体指的是聚苯乙烯母体。
（2）高分子铑催化剂P
C 6H 4CH 2P(C 6H 5)2
Rh[P(C 6H 5)3]2可用作环十二烯的氢化催化剂。
10 11 12、（略）
13、下列聚合物选用哪一类反应进行交联？
a.天然橡胶
b.聚甲基硅氧烷
c.聚乙烯涂层
d.乙丙二元胶和三元胶
答：a.天然橡胶采用硫化来进行交联；b.聚甲基硅氧烷采用链转移进行交联；c.聚乙烯涂层与过氧化物共热进行交联；d.乙丙二元胶和三元胶使用有机硫促进剂和活化剂进行硫化交联。
14、如何提高橡胶的硫化效率，缩短硫化时间和减少硫化剂用量？
答：添加有机硫化物作促进剂，金属氧化物做活化剂，再添加氧化锌和硬酯酸等活化剂。
15、研究热降解有哪些方法？简述其要点。
答：（1）热重分析法系将一定量的聚合物放置在热天平中，从室温开始，以一定的速度升温，
O
CH 2OH
OH
O H H
NaOH 2
H
H O OH
CH 2OC SNa
O
S
S
O
CH 2OC SH
OH
O
H H
H
+
记录失重随温度的变化，汇成热失重-温度曲线。
根据失重曲线的特征，可以分析和判断聚合物热稳定性或热分解的情况。
为了排除氧的影响，可在真空或惰性气氛中实验。
（2）恒温加热法系将聚合物试样在恒温真空下加热40～45（或30）min，用质量减少一半的温度定义为半衰期温度T h，以此来评价热稳定性。
一般愈高，则热稳定性愈好。
（3）差热分析法系在升温过程中物质产生物理变化或化学变化时的热效应△H，因此可以用来研究玻璃化转变、结晶化、熔解、氧化、热分解等。
16、（略）
17、热降解有几种类型？简述聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯热降解的机理特征。
答：热降解有多种类型，主要有解聚、无规断链、基团脱出等。
聚甲基丙烯酸甲酯在270℃以下可以全部解聚成单体，回收单体。
聚苯乙烯热解同时有断链和解聚，产生约40%单体；125℃的高温裂解，则可得85%的苯乙烯。
聚乙烯受热时，大分子链在任何处都可能断裂，即无规断链，聚合度迅速下降，单体收率甚微。
聚乙烯断链后形成的自由基活性高，通过分子内“回咬”转移而断链，结果无单体产生。
聚氯乙烯受热脱氯化氢属于自由基机理。
大致分3步反应：
1）聚氯乙烯分子中某些薄弱结构，特别是烯丙基氯，分解产生氯自由基。
C H C
H
HCl
C C
H2
C
H
C
H
Cl
C C
H2+Cl
2）氯自由基从聚氯乙烯分子中吸取氢原子，形成链自由基。
Cl+C
H2HCl
C
H2
C C
HCl H
HCl
C
H2
C C
HCl
+HCl
3）聚氯乙烯链自由基脱出氯自由基，在大分子链中形成双键。
新生的氯自由基按2、3两步反应反复进行，即发生所谓“拉链式”连锁脱氯化氢反应。
H HCl
C
H2
C C
HCl C
H
C
H
H2
C C
HCl
+Cl
18、抗氧剂有几种类型？它们的抗氧机理有何不同？
答：第一类抗氧剂，如胺类和受阻酚类，主要作用是与自由基反应，防止有机化合物的降解。
第二类抗氧剂，如亚硫酸盐和硫代酸酯类，主要作用是分解过氧化物。
19、紫外光屏蔽剂、紫外光吸收剂、紫外光淬灭剂对光稳定的作用机理有何不同？
答：光屏蔽剂能反射紫外光，防止透入聚合物内部，减少激发反应。
紫外光吸收剂实际上起着能量转移作用。
淬灭剂通过分子间的作用，转移激发能量。
20、比较聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯装饰材料的耐燃性和着火危害性。
评价耐热性的指标是什么？
答：聚乙烯氧指数仅0.18，极易燃烧；聚丙烯与木材类似，其薄片用一根火柴就可以点燃；聚氯乙烯的氧指数为0.4，较难燃烧，但热解释放出来的窒息毒性氯化氢气体，聚氨酯燃烧时释放出来的CO、HCN等有毒气体。
评价耐热性的指标是玻璃化转变温度T g和热分解温度T d。