第二章聚合反应基础学习知识原理
高分子材料实验聚合反应与聚合物性质
高分子材料实验聚合反应与聚合物性质高分子材料是当今广泛应用于各个领域的重要材料之一。
在高分子材料的制备过程中，聚合反应起着至关重要的作用。
本文将讨论高分子材料实验中的聚合反应以及聚合物性质，并探讨它们之间的相互关系。
一、聚合反应的基本原理聚合反应是指将单体分子通过共价键的形式连接起来，形成聚合物的过程。
在高分子材料实验中，聚合反应的基本原理可以分为两类：加成聚合和步聚合。
1. 加成聚合加成聚合是指通过共有键的形式将单体分子连接在一起。
常见的加成聚合反应有自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合和开环聚合等。
在实验中，通常需要添加催化剂或引发剂来促进聚合反应的进行。
2. 步聚合步聚合是指通过亲核或亲电的反应将单体分子逐步连接而成。
步聚合反应的特点是反应速度较慢，需要精确的反应条件和催化剂的存在。
常见的步聚合反应有酯交换聚合、缩合聚合和环化聚合等。
二、聚合反应对聚合物性质的影响聚合反应的条件和方式直接影响最终聚合物的性质。
以下是几个常见的实验聚合反应对聚合物性质的影响：1. 反应时间和温度聚合反应的反应时间和温度是决定聚合物分子量和热稳定性的因素。
在实验中，可以通过控制反应时间和温度来调节聚合物的分子量和熔点。
2. 单体比例聚合反应中不同单体的比例直接决定聚合物的结构和性质。
通过调整单体的比例，可以改变聚合物的硬度、拉伸强度和耐热性等性质。
3. 引发剂或催化剂引发剂或催化剂的选择对聚合反应和聚合物性质起着至关重要的作用。
不同的引发剂或催化剂会导致不同的聚合反应路径和聚合物结构，从而影响聚合物的热特性、机械性能和化学稳定性。
4. 添加剂在实验聚合过程中，可以添加各种添加剂来改变聚合物的性质。
常见的添加剂包括填充剂、增塑剂和稳定剂等。
它们可以改变聚合物的硬度、韧性和耐候性等性质。
三、实验中的注意事项在进行高分子材料实验时，需要注意以下几个方面：1. 安全操作高分子材料实验涉及到一些有害的化学物质和高温反应，因此必须注意安全操作。
聚合反应工程基础(全套课件567P)
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2. 结构系统命名法：由（International Union of Pure and Applied
Chemistry, IUPAC）提出
I 26
1.1.2 高分子化合物的基本特点
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH
重复结构单元
结构单元
结构单元
n
例2：尼龙66 的重复单元与结构单元
----( CH2--CH=CH--CH 2 -)--(-CH --CH-)---2 y x
n
例3：丁苯橡胶 的重复结构单元与结构单元
I 24
1.1.2 高分子化合物的基本特点
实际上，分子量的大小并无明确的界限，一般
-- -- - --< 1,000 < - - - - - - < 10,000 < - - - - - < 1,000,000 < - - - - 低分子物 低/齐聚物 （Oligomer） 高聚物 (Polymer)
PS
PVC PTFE PAA PET
polystyrene
Polyvinyl chloride Polytetrafluoroethylene polyacrylic acid polyester
聚甲基丙烯酯 甲酯
聚醋酸乙烯 聚乙烯醇 聚丁二烯 聚丙烯腈
PMMA
PVAc PVA PB PAN
polymethylmet hacrylate
主要参考书目
1. 陈甘棠著，《聚合反应工程基础》，中国石化出版社，1991 2. 史子瑾主编，《聚合反应工程基础》，化学工业出版社， 1991 3. C.McGreavy(Ed),“Polymer Reactor Engineering”,Blackie
聚合反应原理
齐聚物（oligomer）、寡聚物或低聚物；
104
103
（2）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；
（3）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。
如聚苯乙烯（PS）：M.W.:10～30万，线形，含一种结构单元——苯乙
烯单元，属通用合成塑料。
聚合物组成一般相同。如：
n CH2
CH O CO
CH2
CH n
O
CO
OCH3
OCH3
缩聚反应（polycondensation）——主要指带有两个或多个可反应 官能团的单体，通过官能团间多次缩合而生成大分子，同时伴有水、醇、 氯化氢等小分子生成的聚合反应。如：
nHOOC(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2
物，这种方法实际上是对现有聚合物的化学改性。
聚乙烯醇的合成是一个典型的例子。由于乙烯醇不能稳定存在，容易
异构化为乙醛或环氧乙烷，所以聚乙烯醇的合成路线是：醋酸乙烯酯经
自由基聚合先合成出聚醋酸乙烯酯（PVAc），聚醋酸乙烯酯再经碱性醇 解而生成聚乙烯醇（PVA）。
nCH2
n CH2
CH
CH2
CH n
★ 结构单元（structural unit）和重复单元（repeating unit ）：
PVC
PMMA
PS
CH3
CH2 CH Cl
CH2
C
O
CO
CH2
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
重复单元
聚合反应原理
聚合反应原理
聚合反应的基本原理是自由基聚合反应。
在引发剂存在下，单体通过自由基链反应放出自由基，引发剂消失后，聚合反应又重新进行。
聚合反应通常是在有机溶剂中进行的。
引发剂的种类很多，常用的有：
1.过氧自由基引发剂（过氧基）：
引发剂又称活化剂，它可以通过活化某些化合物（如酮、醛、酚等）使其产生自由基。
它是引发反应的主要引发剂，几乎所有的单体都能被引发成链增长产物。
2.过氧化物引发剂：
过氧化物引发剂是一种氧化剂，它与引发剂结合后产生自由基，使单体发生链增长反应生成高分子量的聚合物。
3.卤素类引发剂：
卤素类引发剂是一种强氧化剂，它与单体反应生成自由基，使单体发生聚合反应。
常用的有溴、碘、碘等。
胺类引发剂指含有氨基的聚合物单体所产生的聚合过程。
可分为α-氨基苯胺、α-氨基甲酸、α-氨基苯酚铵等。
以α-氨基苯胺为例，它是在碱性条件下（一般为30%~40%）生成的，其聚合反应可分为缩聚和聚合两个过程。
—— 1 —1 —。
高分子材料的聚合反应机理
高分子材料的聚合反应机理高分子材料是现代工业中应用广泛的重要材料之一，其性能和应用范围与聚合反应机理密切相关。
本文将详细介绍高分子材料的聚合反应机理，从而深入了解高分子材料的合成过程和相关性能。
一、聚合反应的基本概念和分类聚合反应是指将单体分子通过化学键的形成，逐个相互连接而形成大分子聚合物的过程。
从反应机理的角度可将聚合反应分为链聚合和步聚合两类。
链聚合是指单体分子通过自由基、阴离子或阳离子等活性中间体作为起始体、传递体和终止体参与反应，形成具有连续、线性结构的聚合物。
而步聚合是指两个或多个具有活性基团的单体发生缩合反应，通过形成共价键而形成聚合物。
二、链聚合反应机理1. 自由基聚合反应自由基聚合反应是一种常见的链聚合反应机理，其中自由基作为起始剂将单体分子连接成链状聚合物。
具体流程如下：1）起始阶段：自由基起始剂受热或光照射等外部刺激而断裂，生成高能自由基。
2）链生长阶段：高能自由基与单体发生反应，形成新的自由基，同时将单体连接到聚合链上，使聚合链逐渐延长。
3）链终止阶段：反应中出现的自由基可以通过多种途径被处理，包括自身重组、与其他自由基反应等。
当自由基浓度降低到一定程度时，反应终止。
2. 阴离子聚合反应阴离子聚合反应需要使用碱金属或碱土金属作为引发剂，引发剂的负离子激活单体分子中的电子，并与其生成负离子和自由电子，从而开始聚合反应。
具体流程如下：1）起始阶段：引发剂负离子激活单体分子，使其产生负离子和自由电子。
2）负离子与单体反应：负离子与单体分子中的双键或其他活性基团反应，生成新的负离子，聚合链逐渐延长。
3）链终止阶段：反应终止时，负离子可以与溶剂中的正离子结合，形成中性聚合物。
三、步聚合反应机理步聚合反应是通过两个或多个具有活性基团的单体分子之间的缩合反应来形成聚合物。
具体流程如下：1. 亲核取代反应亲核取代反应是指由化学键断裂并重新形成新的化学键的缩合反应。
单体分子中的活性基团与其他单体中的活性基团发生反应，生成共价键，并释放出小分子（如水）。
聚合反应机理
聚合反应机理聚合反应机理指的是由单体分子通过共价键连接形成高分子链的过程。
这个过程通常涉及到化学键的形成与断裂、原子与分子的重排和重新组合等反应步骤。
在聚合反应中，单体在聚合物链中的顺序排列和连接方式决定了聚合物的结构和性质。
一、聚合反应的分类根据聚合物形成过程中的反应类型和机理，聚合反应可以分为两大类：加聚合反应和缩聚合反应。
1. 加聚合反应：是通过开环反应串联大量的单体分子，以形成线性或支化的高分子结构。
典型的加聚合反应包括自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等。
例如，乙烯通过自由基聚合反应生成聚乙烯。
2. 缩聚合反应：是通过两个或多个分子之间的反应，将它们中的一个或多个亲水或亲油基团通过共价键连接起来，生成高分子聚合物。
典型的缩聚合反应包括酯化反应、酰胺化反应和缩酮反应等。
例如，甲酸和乙醇通过酯化反应生成甲酸乙酯。
二、加聚合反应的机理以自由基聚合反应为例，其机理主要包括起始、传递、链延长和链终止四个步骤。
1. 起始步骤：单体分子中的某个化学键在外界诱导下断裂，生成自由基。
常见的起始方法有热起始、光起始和引发剂起始等。
例如，过氧化物自由基（RO•）可以通过热解或光解产生。
2. 传递步骤：自由基与单体分子中的另一个分子发生反应，产生另一个自由基。
这个过程能够将反应从一个单体转移到另一个单体。
传递步骤可以提供聚合反应的一定程度的立体控制，影响聚合物的分子量分布。
例如，自由基在链传递过程中与乙烯反应，生成聚乙烯链。
3. 链延长步骤：自由基与链末端的自由基结合，加入新的单体分子形成更长的聚合物链。
这个过程是聚合反应的核心步骤，决定了聚合物的分子量以及链的结构。
例如，自由基与聚乙烯链末端的自由基结合，形成更长的聚乙烯链。
4. 链终止步骤：自由基链末端的自由基与其他分子发生反应，终止聚合链的增长。
链终止可以是主链终止或副反应。
主链终止是指自由基与自由基结合，形成胶束或交联结构。
副反应包括共价键的生成或断裂等。
高二化学知识点聚合反应的类型与机理
高二化学知识点聚合反应的类型与机理聚合反应是化学反应中的一种重要类型，指两个或多个单体分子通过共价键的形成，形成高分子化合物的过程。
本文将介绍聚合反应的类型和机理。
一、聚合反应的类型1. 加合聚合反应（加成聚合反应）加合聚合反应是指两个或多个单体分子通过在双键上形成共价键而结合在一起的过程。
在这种反应中，无序的单体分子结合形成有序的高分子结构。
常见的加合聚合反应有乙烯的聚合，生成聚乙烯。
2. 缩合聚合反应缩合聚合反应是指通过在两个或多个单体分子之间形成共价键而结合在一起的过程。
在这种反应中，水或其他小分子作为副产物释放出来。
常见的缩合聚合反应有酯的聚合，生成聚酯。
3. 开环聚合反应开环聚合反应是指由环状单体分子通过开链反应形成线性或支化结构的高分子化合物的过程。
在这种反应中，环状单体分子的环被打开并与其他单体分子结合。
常见的开环聚合反应有乳酸的聚合，生成聚乳酸。
二、聚合反应的机理1. 链聚合反应链聚合反应是指通过单体分子加入到反应链上，逐步延长聚合链的过程。
常见的链聚合反应有自由基聚合和阴离子聚合。
- 自由基聚合：在自由基聚合反应中，反应过程中形成的自由基通过与单体分子的反应不断延长聚合链。
最常见的自由基聚合是乙烯聚合，反应过程中生成的自由基不断与乙烯分子反应，形成聚乙烯链。
- 阴离子聚合：在阴离子聚合反应中，反应过程中产生的阴离子通过与单体分子的反应不断延长聚合链。
例如，苯乙烯聚合是一种常见的阴离子聚合反应，苯乙烯分子中的双键上的电子被负离子吸引，形成聚苯乙烯链。
2. 缩聚反应缩聚反应是指通过两个单体分子之间的共价键的形成，逐步连接成高分子化合物的过程。
常见的缩聚反应有酯的聚合和酰胺的聚合。
- 酯的聚合：酯的聚合过程中，羧酸与醇发生酯化反应形成酯键，并释放水分子作为副产物。
- 酰胺的聚合：酰胺的聚合过程中，羧酸与胺发生反应形成酰胺键，并释放水分子作为副产物。
三、聚合反应的应用与意义聚合反应在化学、生物学、材料科学等领域具有广泛的应用与意义。
有机化学基础知识点整理有机化合物的聚合反应
有机化学基础知识点整理有机化合物的聚合反应有机化学基础知识点整理——有机化合物的聚合反应有机化学是研究含碳的化合物及其反应的学科。
其中，有机化合物的聚合反应是有机化学中的一个重要内容。
本文将从聚合反应的基本概念、聚合的分类以及一些常见的聚合反应进行整理和探讨。
一、聚合反应的概念在有机化合物中，聚合反应指的是在适当的条件下，通过共价键的形成，将单体（或称为单体分子）有机化合物连接在一起，形成高分子化合物的过程。
这个过程中，单体分子的化学键发生断裂，而新的化学键形成。
聚合反应是一种重要的有机合成方法，可以通过聚合反应合成各种功能性高分子材料，如塑料、橡胶、纤维等，以及药物、植物天然产物的模拟化合物等。
二、聚合的分类根据聚合反应发生的方式和反应物的类型，聚合可以分为两类：加成聚合和缩合聚合。
1. 加成聚合加成聚合是指两个或更多具有双键或三键的单体分子，在催化剂的作用下通过共价键的形成，逐个相互加成形成长链高分子的反应。
加成聚合的反应物通常是具有碳－碳双键或三键的单体分子，如乙烯、丙烯、苯乙烯等。
加成聚合的特点是反应速度较快，反应条件温和，产物的分子量较高，分子结构较简单。
2. 缩合聚合缩合聚合是指两个或更多具有活泼官能团的单体分子，在催化剂的作用下通过活泼官能团之间的化学键形成，连续相互缩合形成高分子的反应。
缩合聚合的反应物通常是具有羟基、羧基、氨基等活泼官能团的单体分子。
缩合聚合的特点是反应速度较慢，需要较高的反应温度和压力，产物的分子量较低，分子结构较为复杂。
三、常见的聚合反应在有机化学中，有许多常见的聚合反应。
以下是其中一些重要的聚合反应。
1. 乙烯的聚合反应乙烯是一种常见的单体，可以通过聚合反应制得聚乙烯。
乙烯的聚合反应一般采用高压和高温条件，催化剂是过渡金属化合物。
聚乙烯是一种重要的塑料，广泛应用于包装材料、绝缘材料等领域。
2. 丙烯酸酯的聚合反应丙烯酸酯是一种常见的含有双键的单体，可以通过聚合反应制得聚丙烯酸酯。
聚合反应模板.ppt
24
偶合终止：两链自由基的独电子相互结合成共 价键的终止反应
CH2CH + CHCH 2
X
X
CH 2CH X
CHCH 2 X
偶合终止的结果：
• 大分子的为两个链自由基重复单元数之和。
• 用引发剂引发且无链转移时，大分子两端均 为引发剂残基。
2019-10-24
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歧化终止：某链自由基夺取另一自由基的氢原 子或其他原子终止反应
第二章 自由基聚合反应
2.1 连锁聚合概述
按反应机理
聚合反应
连锁聚合
自由基聚合 阳离子聚合 阴离子聚合
逐步聚合 自由基聚合的产物占聚合物总产量60%以上
自由基聚合的理论研究比较成熟完善
2019-10-24
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1
连锁聚合的特点
分子量与时间的关系
转化率与时间的关系
2019-10-24
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2
CH2CHY +S
X
单体(monomer) 溶剂(solvent) 引发剂(initiator) 大分子(macromolecule）
链转移反应不仅将影响聚合物的分子量，形成支链分子往往也 是链转移的结果 。
2019-10-24
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二. 自由基聚合特征
自由基聚合反应在微观上可区分为链引发、增长、终止、转 移等基元反应， •具有为慢引发、快增长、快终止的特点。 其中引发速率最小，所以它成为控制总聚合速率的关键。
引发剂(initiator)——分子结构上具有弱键、易分解产 生自由基、能引发单体聚合的化合物（或物质）
• 引发剂
在聚合过程中逐渐被消耗、残基连接在大分子末端、不能 再还原成原来的物质
第二章聚合反应原理
—CH 2 ——CH —ClI—CH ?CIOIC=O I OCH 3DP 、X n 对加聚物一般相同。
对缩聚物有时可能不同，如对尼龙 -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。
第二章聚合反应原理第一节概述聚合物的合成方法可概括如下：［单体的聚合反应 聚合物的合成反应大分子反应其中，单体的聚合反应是聚合物合成的重要方法。
(一)高分子化学的一些基本概念加聚反应，属于连锁聚合机理 缩聚反应，属于逐步聚合机理I1.高分子化合物 (high molecular weight compound ) ------------- 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， 称之为高分子量化合物，简称高分子化合物或高分子。
高分子化合物也称之为大分子(macromolecule )、聚合物(polymer )。
高分子化合物的特点： (1)高的分子量: M.W. (molecular weight ) >104; M.W.<10 3 时称为齐聚物(oligomer )、 寡聚物或低聚物； (2) 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；(3) 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。
如聚苯乙烯(PS ) : M.W.:10〜30万，线形，含一种结构单元一苯乙烯单元，属通用合成 塑料。
n CH ? ----- CH ★结构单元(structural unit )和重复单元 PMMA CH 3PVC PS 结构单元和重复单元相同如尼龙-66(聚己二酰己二胺)，有两个结构单元，两个结构单元链接起来组成其重复单元。
尼龙-66尼龙-6—NH(CH 2)6NH CO(CH2)48 —结构单元结构单元结构单元 重复单元重复单元2.聚合度(degree of polymerization , DP ) --------- 即一条大分子所包含的重复单元的个数,用DP 表示；对缩聚物，聚合度通常以结构单元计数，符号为X n ； X n—CH 2 --- CH —3.高分子化合物的结构式(structural formula )高分子化合物的结构式用下式表示， 其中下标n 表示重复单元的个数， 即重复单元记数的聚合度。
第二章-2 可控缩合聚合-
缩聚反应聚合物分子量控制
假设反应中两单体的官能团数目相等，而且 p=1， 即所有官能团都参加反应，则只生成一根高分子，其 聚合度Xn=2n，体系中剩余两个官能团，分别位于高分 子的两端。
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
z 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:
n HOOC(CH2)4COOH + n HOCH2CH2OH HO CO(CH2)4COOCH2CH2O n H + (2n-1) H2O
1. 概述－逐步聚合反应的特点
n HOOC(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2 cat.
H
NH(CH2)6NHOC(CH2)4CO
OH n
+ (2n-1) H2O
许多阶段性的重复反应而生成高聚物的过程，每一阶段
都得到稳定的化合物。实际过程中含有二聚体、三聚体、
四聚体，等，任何一个含-NH2的分子可以和任何一个含COOH的分子反应。
2. 缩合聚合的单体
单体必须带有两个或两个以上能起缩合反应的官 能团；官能团包括：羧基，羟基、胺基、酯基等；
单体类型：a-R-b（ω-胺基酸；对羟基苯甲酸）； a-R-a , b-R-b（己二酸/己二胺）； a-R-a等
官能团的活性：酰氯 > 酸酐 > 酸 > 酯
空间分布：苯酚；甲苯二异氰酸酯； 对苯二甲酰氯 / 邻苯二甲酰氯
聚合反应的机理与应用
聚合反应的机理与应用聚合反应是一种化学反应过程，通过将小分子物质（单体）聚合成高分子化合物（聚合物）。
聚合反应具有广泛的应用领域，包括塑料制品、涂料、纤维、医学领域等等。
本文将探讨聚合反应的机理以及其在不同领域的应用。
一、聚合反应的机理聚合反应的机理主要包括引发聚合和链延长两个步骤。
1. 引发聚合引发聚合是聚合反应的第一步，它使得单体开始聚合成高分子。
引发聚合的方法有自由基引发聚合、阴离子引发聚合、阳离子引发聚合等。
自由基引发聚合是最常用的方法，其中自由基引发剂会在反应中生成自由基，然后自由基会与单体发生反应形成新的自由基，从而引发聚合链的延长。
2. 链延长链延长是指聚合反应中高分子链的生长过程。
这个过程包括两个步骤：传递和重复。
传递是指自由基与另一个自由基或者单体反应，产生一个新的自由基，并将链延长。
重复是指这个过程不断重复，直到达到所需的聚合度或者终止反应。
二、聚合反应的应用1. 塑料制品聚合反应在塑料制品的生产中起着至关重要的作用。
根据不同的单体和聚合方式，可以得到不同性能的塑料制品。
例如，乙烯单体通过聚合反应可以得到聚乙烯塑料，具有良好的柔韧性和耐化学品性能。
聚合反应还可以用于制备聚氯乙烯、聚苯乙烯等常见的塑料材料。
2. 涂料聚合反应在涂料的生产中也有广泛应用。
一种常见的涂料是聚合物乳液涂料，它通过聚合反应将单体分散在水中形成乳液。
乳液涂料具有环保、易施工等优点。
此外，聚合反应还可以用于制备其他类型的涂料，例如聚氨酯涂料和环氧涂料等。
3. 纤维聚合反应也被广泛应用在纤维制造中。
例如，聚酯纤维和尼龙纤维都是通过聚合反应制备而成。
这些纤维具有良好的强度和耐久性，被用于制作衣物、家具和汽车座椅。
4. 医学领域在医学领域，聚合反应的应用十分广泛。
例如，聚丙烯酸甲酯（PMMA）在牙科中被用作修补材料和透明的义齿基材。
聚乙烯醇（PVA）和聚乳酸（PLA）等聚合物被用于制备缝合线和药物缓释系统。
总结：聚合反应是一种重要的化学反应过程，其机理包括引发聚合和链延长。
聚合反应工程基础复习提纲-2
第一章绪论1. 说明聚合反应工程基础研究内容及其重要性.研究内容:①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础;②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到复杂反应器设计,放大等提供定量分析方法和手段;③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段.简而言之:聚合反应工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制.第二章化学反应工程基础一、概念1.间歇反应器、连续反应器间歇反应器：物料一次放入，当反应达到规定转化率后即取出反应物，其浓度随时间不断变化，适用于小规模，多品种，质量不均。
连续反应器：连续加料，连续引出反应物，反应器内任一点的组成不随时间而改变，生产能力高，易实现自动化，适用于大规模生产。
2.平推流、平推流反应器及其特点：当物料在长径比很大的反应器中流动时，反应器内每一位原体积中的流体均以同样的速度向前移动，此时在流体的流动方向上不存在返混，这种流动形态就是平推流。
具有此种流动型态的反应器叫平推流反应器。
特点：①在稳态操作时，在反应器的各个截面上，物料浓度不随时间而变化，②反应器内物料的浓度沿着流动方向而改变，故反应速率随时间位置而改变，及反应速率的变化只限于反应器的轴向。
3.理想混合流、理想混合流反应器及其特点：反应器中强烈的搅拌作用使刚进入反应器的物料微元与器内原有物料微元间瞬时达到充分混合，使各点浓度相等，且不随时间变化，出口流体组成与器内相等这种流动形态称之为理想混合流。
与理想混合流相适应的反应器称为理想混合流反应器。
特点：①反应器内物料浓度和温度是均一的，等于出口流体组成②物料质点在反应器内停留时间有长有短③反应器内物质参数不随时间变化。
4.膨胀率：反应中某种物料全部转化后体系的体积变化率5.容积效率：指同一反应在相同的温度、产量、和转化率的条件下，平推流反应器与理想混合反应器所需的总体积比6. 停留时间分布密度函数、停留时间分布函数、平均停留时间停留时间分布密度函数：系统出口流体中，已知在系统中停留时间为 t 到dt 间的微元所占的分率 E(t)dt停留时间分布函数F(t):系统出口流体中，已知在系统中停留时间小于 t 的微元所占的分率 F(t)7.返混指反应器中不同年龄的流体微元间的混合8、宏观流体、微观流体宏观流体：流体微元均以分子团或分子束存在的流体；微观流体：流体微元均以分子状态均匀分散的流体；9.宏观流动、微观流动宏观流体指流体以大尺寸在大范围内的湍动状态，又称循环流动；微观流体指流体以小尺寸在小范围内的湍动状态10.混合时间指经过搅拌时物料达到规定均匀程度所需的时间11.微观混合、宏观混合 P70微元尺度上的均匀化称为宏观混合；分子尺度上的均匀化称为微观混合。
聚合反应基础学习知识原理
第二章^合反应原理第一节概述聚合物的合成方法可概括如下：‘加聚反应，属于连锁聚合机理缩聚反应，属于逐步聚合机理大分子反应其中，单体的聚合反应是聚合物合成的重要方法。
（一）高分子化学的一些基本概念1.高分子化合物（high molecular weight compound ） ------------ 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，称之为高分子量化合物，简称高分子化合物或高分子。
高分子化合物也称之为大分子（macromolecule 、聚合物 （polymer ）。
高分子化合物的特点：（1）高的分子量 M.W （ molecular weight ）>104 ；M.W.<103时称为齐聚物（oligomer \ 寡聚物或低聚物；（2）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；（3）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。
如聚苯乙烯（PS ） ： M.W.:10~ 30万，线形，含一种结构单元一苯乙烯单元，属通用合成 塑料。
★结构单元(structural unit)和重复单元(repeating unit ):单体的聚合反应4 聚合物的合成反应 4 PVC PMMA PSCln CH 2=C H ----------------------------- He4—CH 上CH 3 CH 3C~\ .Z-e _O(CH 2)2O -^H +(2n-1)H 2OCH 2 CHCl 元。
CH 3CH 2 C O_C=O OCH 3 结构单元和重复单元相同如尼龙-66(聚己二酰己二胺)，有两个结构单元，两个结构单元链接起来组成其重复单尼龙-66 尼龙-6—I- - -I- NH(CH z^NH CO(CH 2)4CO j 结构单元 结构单元 NH(CH 卯 r 结构单元 重复单元 重复单元2 .聚合度(degree of polymerization , DP )即一条大分子所包含的重复单元的个数，用口「表示； 对缩聚物，聚合度通常以结构单元计数，符号为X n ； XnDP 、X n 对加聚物一般相同。
聚合反应_精品文档
聚合反应介绍聚合反应是一种化学反应，它涉及将单体或单体组合物转化为更大的分子，形成高分子化合物。
这种反应通过连接单体中的官能团来形成化学键，从而将单体分子合并成长链状聚合物。
聚合反应在许多领域都有广泛的应用，例如塑料制造、合成纤维、涂料、胶水等。
通过聚合反应，可以合成具有特定性质和应用的高分子材料。
聚合反应机制聚合反应通常涉及以下几个步骤：1.起始反应（Initiation）：聚合反应的起始反应通常涉及引发剂。
引发剂可以是热量、辐射或化学物质。
引发剂引发单体中的一个（或多个）官能团，以产生自由基或离子。
这些自由基或离子是聚合反应的启动点。
2.传递反应（Propagation）：在传递反应中，自由基或离子与其他单体反应，形成一个临时的中间体。
这个中间体带有可反应的官能团，进一步促使链的生长。
3.终止反应（Termination）：终止反应是聚合反应的最后一个步骤，其中链的生长终止。
这可以通过两个链相遇、反应产物被抑制或其他方式来实现。
聚合反应的机制不限于自由基聚合。
还有离子聚合、阴离子聚合和配位聚合等不同类型的聚合反应。
常见的聚合反应类型自由基聚合自由基聚合是聚合反应中最常见的类型。
在自由基聚合中，起始反应生成自由基，它们与单体反应以形成聚合物链。
例如，乙烯是通过自由基聚合反应合成聚乙烯的。
离子聚合离子聚合是另一种重要的聚合反应类型。
它涉及带正电或负电的离子的聚合。
离子聚合中的起始反应通常涉及引发剂，可以生成正离子或负离子。
这些离子进一步与单体反应，形成高分子化合物。
阴离子聚合阴离子聚合是一种离子聚合的特殊类型，其中起始反应产生负离子。
负离子进一步与单体反应，形成高分子。
配位聚合配位聚合是通过配位键形成的聚合反应。
通常，金属离子在起始反应中与配体反应，形成可反应的中间体，并与单体反应，形成高分子。
应用聚合反应在各种领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用示例：•塑料制造：聚合反应用于合成各种塑料材料，如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。
《聚合反应》PPT课件
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第一节 聚合反应
聚合反应(Polymerization)是指由低分子单体合成高分子化 合物的化学反应。
1．按照单体与聚合物在元素组成和结构上的变化，分为 加聚反应(additive Polymerization)和缩聚反应(condensation Polymerization)。
(I)偶氮类 偶氮二异丁腈(AIBN)
偶氮化合物类引发剂中最常用 的是偶氮二异丁腈，使用温度一般 在45-65℃，它的特点是分解均匀, 只形成一种自由基，无其他副反应， 比较稳定、安全，但有毒性。
过氧化物类是分子结构中含有 过氧键的一系列化合物。它的分解 温度在60-80℃,具有引发效率高、 贮藏安全、无毒等特点，现已为工 业上最常用的自由基引发剂。
例如亚铁盐或亚硫酸盐等。 酸亚铁盐或叔胺、硫醇等。
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链引发
（二）引发活性与引发效率问题：
引发剂分解生成初级自由基的反应是链引发基元 反应的控速步骤，直接影响到聚合反应的总速率。引 发剂的分解反应通常属一级反应，其活性的大小可用 某一温度下的分解速率常数或半衰期(t1/2)来衡量， t1/2越短，引发活性越高：
➢60℃温度下，t1/2<lh，表示该引发剂活性高， 分解容易，引发速率大；
➢t1/2<6h，为中等活性引发剂； ➢t1/2>6h，为活性较低引发剂,引发速率较慢。
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链引发
事实上不管引发剂的活性如何，由于聚合副反 应使引发剂分解产生的每一个自由基并不是都能引 发单体聚合(只有一部分自由基用来引发单体聚合)， 因此定义引发单体聚合的自由基数与分解的自由基
•是自由基聚合中常见的副反应，但有时也可利用它来调节 聚合物的分子量。
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第二章 聚合反应原理第一节 概述聚合物的合成方法可概括如下：⎧⎧⎪⎨⎨⎩⎪⎩加聚反应,属于连锁聚合机理单体的聚合反应聚合物的合成反应缩聚反应,属于逐步聚合机理大分子反应其中，单体的聚合反应是聚合物合成的重要方法。
（一）高分子化学的一些基本概念1．高分子化合物（high molecular weight compound ）——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，称之为高分子量化合物，简称高分子化合物或高分子。
高分子化合物也称之为大分子（macromolecule ）、聚合物（polymer ）。
高分子化合物的特点：（1）高的分子量：M.W.（molecular weight ）>104；M.W.<103时称为齐聚物（oligomer ）、寡聚物或低聚物；（2）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；（3）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。
如聚苯乙烯（PS ）：M.W.:10～30万，线形，含一种结构单元—苯乙烯单元，属通用合成塑料。
2n CH CHn★结构单元（structural unit ）和重复单元（repeating unit ）：PVC PMMA PSCH 2CH ClCH 2C CH 3COOCH 3CH 2CHO结构单元和重复单元相同如尼龙-66（聚己二酰己二胺），有两个结构单元，两个结构单元链接起来组成其重复单元。
尼龙-66 尼龙-6NH(CH 2)6NH CO(CH 2)4CO 结构单元结构单元重复单元NH(CH 2)5CO2．聚合度（degree of polymerization ，DP ）——即一条大分子所包含的重复单元的个数，用DP 表示；对缩聚物，聚合度通常以结构单元计数，符号为X n ；n X DP 、X n 对加聚物一般相同。
对缩聚物有时可能不同，如对尼龙-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。
3．高分子化合物的结构式（structural formula ）高分子化合物的结构式用下式表示，其中下标n 表示重复单元的个数，即重复单元记数的聚合度。
重复单元nCH2n CH 2CH nClCH 2n CH 2CH nCH 3CH 3COOH HOOCn +HO(CH 2)2OHC OCOO(CH 2)2OnHO H +(2n-1)H 2On如果结构非常复杂，如分支、网络型大分子，不存在重复单元，其结构式一般只能写出其特征结构单元和特征结构。
如醇酸树脂等：O CH 2 CH CH 2 O C CO OOO CH 2 CH CH 2 O C C O OOO CH 2 CH CH 2 OO（二）聚合反应的类型 1．由单体合成聚合物的反应（1）按聚合前后组成是否变化将聚合反应分为：加聚反应（addition polymerization ）和缩聚反应（polycondensation ）。
加聚反应（addition polymerization ）——主要指烯类单体在活性种进攻下打开双键、相互加成而生成大分子的聚合反应，单体、聚合物组成一般相同。
如：CH 2CH CO 3O CH 2CH COOCH 3O n n缩聚反应（polycondensation ）——主要指带有两个或多个可反应官能团的单体，通过官能团间多次缩合而生成大分子，同时伴有水、醇、氯化氢等小分子生成的聚合反应。
如：NH(CH 2)6NH CO(CH 2)4CO nHOOC(CH 2)4COOH+nH 2N(CH 2)6NH 2n H+(2n-1)H 2OOH（2）依聚合机理分为：连锁聚合（chain polymerization ）和逐步聚合（step polymerization ）。
连锁聚合（chain polymerization ）——其大分子的生成通常包括链引发、链增长、链转移和链终止等基元反应。
其特点是：①单体主要为烯类（一些杂环类化合物、少量醛也可以进行连锁聚合）； ②存在活性中心，如自由基、阴离子、阳离子；110③属链式反应，活性中心寿命短，约10-1s ，从活性中心形成、链增长到大分子生成在转瞬完成；聚合体系由单体和聚合物构成，延长聚合时间的目的是为了提高单体的转化率，分子量变化不大；④聚合物、单体组成一般相同。
加聚反应从机理上看大部分属于连锁聚合，二者常替换使用，实际上连锁聚合与加聚反应是从不同角度对聚合反应的分类，因此也有一些形式上的加聚反应属于逐步聚合机理。
连锁聚合聚合物分子量、转化率与时间的关系可用下图表示。
t t逐步聚合（step polymerization ）——其大分子的生成是一个逐步的过程。
其特点是： ①单体带有两个或两个以上可反应的官能团；②伴随聚合往往有小分子化合物析出，聚合物、单体组成一般不同； ③聚合物主链往往带有官能团的特征；④逐步聚合机理——大分子的生成是一个逐步的过程，由可反应官能团相互反应逐步提高聚合度；同样，缩聚反应从机理上看大部分属于逐步聚合，二者常替换使用，但也有一些缩聚反应属于连锁机理。
缩聚反应其分子量、转化率与时间的关系可用下图表示。
M .W .Ctt（3）开环聚合反应（ring-opening polymerization ）——指由杂环状单体开环而聚合成大分子的反应。
常见的单体为环醚、环酰胺（内酰胺）、环酯(内酯)、环状硅氧烷等。
开环聚合反应的聚合机理可能是连锁聚合或者是逐步聚合。
聚合条件对聚合机理有重要的影响，如己内酰胺，用碱做引发剂时按连锁机理进行；用酸作催化剂有水存在时，按逐步聚合机理进行。
其中环醚、内酯及环状硅氧烷的开环聚合所得到的聚环氧乙烷（PEG ）、聚环氧丙烷（PPG ）、聚己内酯（PCL ）、聚硅氧烷对涂料工业非常重要。
（4）大分子反应——除了可以由小分子单体的聚合反应合成大分子之外，利用大分子结构上的可反应官能团的反应也可以合成新型的高分子化合物，这种方法实际上是对现有聚合物的化学改性。
聚乙烯醇的合成是一个典型的例子。
由于乙烯醇不能稳定存在，容易异构化为乙醛或环氧乙烷，所以聚乙烯醇的合成路线是：醋酸乙烯酯经自由基聚合先合成出聚醋酸乙烯酯（PVAc ），聚醋酸乙烯酯再经碱性醇解而生成聚乙烯醇（PVA ）。
CH 2CH CO3O CH 2CH COOCH 3OnnnCH 3OH CH 2CH OHn涂料工业用防腐树脂氯化橡胶、高氯化聚乙烯（HCPE ）、高氯化聚丙烯（HCPP ）以及羟M .W .C乙基纤维素（HEC ）、聚乙烯醇缩丁醛（或甲醛）等，都是利用大分子反应合成的。
（三）高分子化合物的分类与命名 1．高分子化合物的分类（1）依组成分：碳链型大分子、杂链型大分子、元素有机大分子、无机大分子 ①碳链型大分子：其大分子主链由碳元素组成，如聚烯烃类。
②杂链型大分子：大分子主链除碳元素外，还含有O 、S 、N 、P 等杂元素，③元素有机大分子：大分子主链不含碳元素，主要有O 、S 、N 、P 及Si 、B 、Al 、Sn 、Se 、Ge 等元素组成，但侧基含有有机基团（烷基或芳基）。
聚硅氧烷是其中典型的例子，其结构式如下：OSiCH 3CH 3n④无机大分子：主链、侧基都不含碳元素的聚合物，如聚磷酸。
（2）依用途分：包括塑料用大分子、橡胶用大分子、纤维用大分子、涂料用大分子、黏合剂用大分子等。
其中塑料用大分子、橡胶用大分子、纤维用大分子常称之为通用型高分子。
此外还包括工程塑料用高分子、功能高分子、复合材料高分子等。
（3）依聚合类型分：有加聚物和缩聚物；连锁型聚合物和逐步型聚合物。
（4）依含有单体（或结构）单元的多少分：均聚物（homopolymer ）、共聚物（copolymer ）。
（5）依微观结构分：线形（linear ）大分子，分支型（branched ）大分子，体形（网络，networked ）大分子。
（6）依聚合物材料的热性能分：热塑性聚合物（thermoplastics ），热固性聚合物（thermosetting polymer ）。
2．大分子的命名（nomenclature of polymer ）（1）习惯命名法—由在单体的名称前加前缀“聚”构成习惯名；如聚乙烯（PE ）、聚丙烯（PP ）、聚氯乙烯（PVC ）、聚苯乙烯（PS ）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）。
对缩聚物稍微复杂一些：如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET ）（其中“酯”不能省略）、聚己二酰己二胺；结构复杂时（对分支、网络状高分子）常用“树脂”作后缀，如苯酚-甲醛树脂（简称酚醛树脂）、脲醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂等。
对共聚物常用“聚”作前缀，或“共聚物”作后缀进行。
如：聚（丁二烯-苯乙烯）或（丁二烯-苯乙烯）共聚物。
（2）商品名及英文缩写名常见聚合物的英文缩写名：PE 、PP 、PS 、PVC 、PMMA 、PAN （聚丙烯腈） 、PVA （聚乙烯醇）、PVAc （聚醋酸乙烯酯）、PTFE （聚四氟乙烯）、ABS （丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）、PET 等。
（3）IUPAC 命名法IUPAC （国际纯粹与应用化学联合会）提出了以结构为基础的系统命名法。
其命名规则是： ①确定结构重复单元（constutional repeating unit ）；该单元即最小重复单元；②划出次级单元（subunit ）并排列次序；排序规则为：a.杂原子先排；b.带取代基的先排； ③以“聚”为前缀，依次写出次级单元的名称，即IUPAC 名。
聚亚甲基：CH 2n ,聚氧化乙烯：O CH 2CH 2n ,聚1-乙酰氧基乙烯：CH 2CH COOCH 3O n聚氧乙烯氧对苯二甲酸：C OCOO(CH 2)2On聚亚氨基-1,6-亚己基基亚氨基已二酰：NH(CH 2)6NH CO(CH 2)4COnIUPAC 命名法比较严谨，但是名称冗长，不便与合成单体对应，应用仍不广泛。
(四) 高分子化合物的分子量及其分布 1. 分子量及其分布为表征分子量的大小，应引入平均分子量的概念。
采用不同的统计方法、测试方法可以得到不同的平均分子量。
常用的有以下几种：⑴数均分子量（number average of molecular weight ）n i i i i i iN M W M n M N N ===∑∑∑∑ i i i ()-i-M -i--i-W g N n -其中：聚合物试样的质量；聚体的摩尔数；聚体的相对分子量；聚体的摩尔分数。
测定方法有端基分析法、依数性测定法（包括冰点下降法、沸点升高法、渗透压法和蒸汽压降低法）。