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文檔簡(jiǎn)介

PAGE4-1、結(jié)構(gòu)可將聚合物分為哪三大類?主鏈元素碳鏈高分子:主鏈(鏈原子)完全由C原子組成(鏈原子)雜鏈高分子:主鏈原子除C外,還含O,N,S等雜原子組成元素有機(jī)高分子:主鏈原子由Si,B,Al,O,N,S,P等雜原子組成2、自由基聚合的引發(fā)劑主要是哪兩類?陰離子聚合、陽(yáng)離子聚合的引發(fā)劑各有哪幾類?自由基聚合的引發(fā)劑:(1)過氧化物類引發(fā)劑

-O-O-,加熱易斷裂產(chǎn)生自由基(2)偶氮化合物類引發(fā)劑

-C-N=N-C-,分解生成穩(wěn)定的N2分子和自由基

(3)氧化還原體系引發(fā)劑

氧化劑、還原劑之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移生成自由基

陽(yáng)離子聚合的引發(fā)劑:質(zhì)子酸(如H2SO4、H3PO4、HClO4、Cl3CCOOH等強(qiáng)質(zhì)子酸。)常用引發(fā)劑Lewis酸(AlCl3,BF3,SnCl4,ZnCl2,TiBr4等。)陰離子聚合的引發(fā)劑:電子轉(zhuǎn)移引發(fā)

如堿金屬,堿金屬-芳烴引發(fā)劑

陰離子引發(fā)

如有機(jī)金屬化合物(有機(jī)金屬化合物:如金屬胺基化合物、金屬烷基化合物和格利雅試劑等。)3、自由基聚合機(jī)理、陽(yáng)離子聚合機(jī)理、活性陰離子聚合機(jī)理的特點(diǎn)?自由基聚合機(jī)理的特點(diǎn):慢引發(fā)、快增長(zhǎng)、速終止(雙基終止)陽(yáng)離子聚合機(jī)理的特點(diǎn):快引發(fā)、快增長(zhǎng)、易轉(zhuǎn)移、難終止活性陰離子聚合機(jī)理的特點(diǎn):快引發(fā)、慢增長(zhǎng)、無終止、無轉(zhuǎn)移4、自由基聚合實(shí)施的方法有哪些?本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合體系組分各由哪些組成?它們聚合的場(chǎng)所各在哪里?自由基聚合實(shí)施的方法:本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合體系組分的組成:本體聚合體系組分的組成:?jiǎn)误w、引發(fā)劑(一般為油溶性)、助劑(色料、增塑劑、潤(rùn)滑劑、分子量調(diào)節(jié)劑等)溶液聚合體系組分的組成:?jiǎn)误w、引發(fā)劑、溶劑懸浮聚合體系組分的組成:?jiǎn)误w、引發(fā)劑、水、分散劑

乳液聚合體系組分的組成:?jiǎn)误w、引發(fā)劑、乳化劑、分散劑(水)本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合聚合的場(chǎng)所:本體聚合:加任何其它介質(zhì),僅是單體在引發(fā)劑、熱、光或輻射源作用下引發(fā)(本體)溶液聚合:將單體和引發(fā)劑溶于適當(dāng)溶劑中進(jìn)行(溶劑)懸浮聚合:借助機(jī)械攪拌和分散劑的作用,使不溶于水的單體以小液滴懸浮在水介質(zhì)中,并始終保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)(液滴)乳液聚合:借助機(jī)械攪拌和乳化劑的作用,使單體分散在水或非水介質(zhì)中(乳膠粒)5、自由基聚合的基元反應(yīng)有哪些?包括鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移等基元反應(yīng)6、乳液聚合可以分為哪三個(gè)階段?并說出各階段的特征。第I階段、成核期乳膠粒的形成:水相中自由基擴(kuò)散進(jìn)入膠束,引發(fā)聚合,形成乳膠粒;

乳膠粒的增長(zhǎng)單體的補(bǔ)給:

液滴水相乳膠粒

乳膠粒數(shù)不再增加,體積逐漸增大;單體液滴數(shù)不變,但體積不斷減??;

整個(gè)階段聚合速率遞增;

體系中的粒子:液滴、膠束、乳膠粒;

未成核的膠束全部消失,乳膠粒數(shù)目達(dá)到恒定;

轉(zhuǎn)化率可達(dá)2~15%;膠束的消耗途徑:

(1)新乳膠粒的生成;

(2)向乳膠粒轉(zhuǎn)移:隨著乳膠粒尺寸不斷長(zhǎng)大,乳膠粒的表面積逐漸增大。這樣,越來越多的乳化劑從水相轉(zhuǎn)移到乳膠粒表面上,使溶解在水相中的乳化劑不斷減少,并導(dǎo)致部分膠束被破壞。的研究”美國(guó)化學(xué)家P.J.Flory(1974)“高分子物理化學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)方面的基礎(chǔ)研究”什么是三大合成材料?三大合成材料的區(qū)別。合成塑料、合成橡膠、合成纖維塑料:以聚合物為基礎(chǔ),加入(或不加)各種助劑和填料,經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料纖維:纖細(xì)而柔軟的絲狀物,長(zhǎng)度至少為直徑的100倍橡膠:具有可逆形變的高彈性材料縮聚和加聚有什么區(qū)別,它們各屬于什么機(jī)理?比較兩種聚合機(jī)理的區(qū)別。加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)大多數(shù)烯類加聚屬于連鎖機(jī)理;大部分縮聚屬于逐步機(jī)理按聚合機(jī)理(mechanism)或動(dòng)力學(xué)(kinetics)分類:連鎖聚合(chainpolymerization)——活性中心(activecenter)引發(fā)單體,迅速連鎖增長(zhǎng)

逐步聚合(steppolymerization)——無活性中心,單體官能團(tuán)間相互反應(yīng)而逐步增長(zhǎng)競(jìng)聚率r1的r2的意義是什么?競(jìng)聚率是單體自身增長(zhǎng)(均聚)和交叉增長(zhǎng)(共聚)的速率常數(shù)的比值:r1=0,表示k11=0,活性端基只能加上異種單體共聚,不能自聚;

r1=1,表示k11=k22,活性端基加上兩種單體的難易程度相同;

r1>1,表示活性端基有利于加上同種單體;

r1<1,表示活性端基更有利于加上異種單體;

r1=∞,表示活性端基只能加上同種單體,不能共聚。根據(jù)大分子中結(jié)構(gòu)單元的排列情況,二元共聚物可以分為哪些類型?無規(guī)共聚物:兩種結(jié)構(gòu)單元M1、M2完全無規(guī)則的排列交替共聚物:結(jié)構(gòu)單元M1、M2有規(guī)則地交替排列嵌段共聚物:由較長(zhǎng)的M1鏈段與另一較長(zhǎng)的M2鏈段構(gòu)成接枝共聚物:主鏈由單元M1組成,支鏈由另一種單元M2組成自由基聚合與離子聚合的活性中心以及主要終止方式。活性中心主要終止方式自由基聚合:自由基雙基終止陽(yáng)離子聚合:陽(yáng)離子向單體轉(zhuǎn)移終止陰離子聚合:陰離子雜質(zhì)水、醇、酸、醚、胺、醌等高分子的基本概念:鏈節(jié)、結(jié)構(gòu)單元、高分子、單體單元、重復(fù)單元、結(jié)構(gòu)單元、老化、降解、鏈段、結(jié)晶度、柔順性、反應(yīng)程度、構(gòu)型、構(gòu)象、取向、臨位效應(yīng)、引發(fā)劑效率等概念。鏈節(jié)(重復(fù)單元):重復(fù)組成高分子分子結(jié)構(gòu)的最小的結(jié)構(gòu)單元。高分子:也叫聚合物分子或大分子,具有高的相對(duì)分子量(104~106),其結(jié)構(gòu)必須是由多個(gè)重復(fù)單元所組成,并且這些重復(fù)單元實(shí)際上或概念上是由相應(yīng)的小分子衍生而來。單體單元:與單體分子的原子種類和各種原子的個(gè)數(shù)完全相同、僅電子結(jié)構(gòu)有所改變的結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)單元:構(gòu)成高分子鏈并決定高分子結(jié)構(gòu)的原子團(tuán)。聚合物的老化:是指聚合物在加工、貯存及使用過程中,其物理化學(xué)性能及力學(xué)性能發(fā)生不可逆壞變的現(xiàn)象。降解:聚合物分子量變小的化學(xué)反應(yīng)的總稱。鏈段:高分子鏈上劃分出的可以任意取向的最小單元或高分子鏈上能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的最小單元。結(jié)晶度:試樣中結(jié)晶部分的重量百。

分?jǐn)?shù)或體積百分?jǐn)?shù)。柔順性:高分子鏈夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)。反應(yīng)程度p:參與反應(yīng)的基團(tuán)數(shù)(N0-N)占起始基團(tuán)數(shù)N0的分率。構(gòu)型:分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的幾何排列。構(gòu)象:由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的高分子在空間的不同形態(tài)。取向:高分子沿某個(gè)特定方向占優(yōu)勢(shì)平行排列。鄰位效應(yīng):高分子鏈上的鄰近基團(tuán)(包括反應(yīng)后新生成的基團(tuán)),可以改變反應(yīng)基團(tuán)的活性,這種影響稱為鄰位效應(yīng)。引發(fā)劑的引發(fā)效率:引發(fā)聚合的部分占引發(fā)劑分解總量的分率(f),一般為0.5~0.8。為什么在縮聚反應(yīng)中不用轉(zhuǎn)化率而用反應(yīng)程度來描述反應(yīng)過程?縮聚反應(yīng)具有明顯的逐步反應(yīng)特征,在反應(yīng)初期,單體即很快消耗,當(dāng)單體轉(zhuǎn)化率達(dá)90%時(shí),體系內(nèi)大多為低聚物,并無高分子生成。所以,縮聚反應(yīng)中單體轉(zhuǎn)化率的意義不大。為了得到高分子量的縮聚物,單體轉(zhuǎn)化率往往接近100%。實(shí)際上常常將縮聚產(chǎn)物都視為聚合物,因此,常用官能團(tuán)的反應(yīng)程度來描述反應(yīng)過程。高分子化學(xué)反應(yīng)中,根據(jù)聚合度的變化情況可以分為哪些反應(yīng)?縮聚反應(yīng)的分類(根據(jù)官能度體系不同)

線型縮聚(2-2或2體系)

單體含2個(gè)官能團(tuán),形成的大分子向兩個(gè)方向增長(zhǎng),得到線型縮聚物的反應(yīng),如滌綸、尼龍、PC等。

體型縮聚(2-3、2-4等官能度體系)

至少一個(gè)單體含有2個(gè)以上的官能度,形成大分子向三個(gè)方向增長(zhǎng),得到體型縮聚物的反應(yīng)。如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂。影響高分子鏈柔順性的因素?=1\*ROMANI、分子結(jié)構(gòu)對(duì)鏈的柔順性的影響:(1)主鏈結(jié)構(gòu)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的難度:C-C>C-O>Si-O

原因:O周圍沒有其它的原子或基團(tuán)、Si-O鍵長(zhǎng)較大

芳環(huán)減小了柔順性

原因:芳環(huán)具有剛性,不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)

雙鍵

內(nèi)雙鍵使柔順性增加:如PB、聚異戊二烯。

共軛雙鍵不能旋轉(zhuǎn)使柔順性減小,如聚乙炔、聚苯。(2)側(cè)基極性側(cè)基

極性愈強(qiáng),相互間作用力愈大,內(nèi)旋轉(zhuǎn)愈困難,鏈的柔順性愈差。如PVC比PE的柔性差;非極性的側(cè)基

體積的大?。后w積愈大,空間位阻愈大,對(duì)內(nèi)旋轉(zhuǎn)不利,鏈的柔性降低。如PP不如PE。

對(duì)稱性:對(duì)稱的側(cè)基可使主鏈間的距離增大,鏈間作用力減弱,柔性增加。如聚異丁烯的柔性比PE好。=2\*ROMANII、其它因素:分子間的作用力:如果分子內(nèi)或分子間有氫鍵生成,則氫鍵的影響要超過任何極性基團(tuán),可大大增加分子的剛性。

分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性:分子結(jié)構(gòu)愈規(guī)整,則結(jié)晶能力愈強(qiáng),而高分子一旦結(jié)晶,則柔順性大大↓,因?yàn)榉肿又性雍突鶊F(tuán)都被嚴(yán)格固定在晶格上,內(nèi)旋轉(zhuǎn)變得不可能。=3\*ROMANIII、外界因素對(duì)柔性影響:1)溫度:T↑,柔性↑

例如順丁橡膠:

常溫:橡膠柔軟

低溫(-70~-120℃):橡膠硬而脆

2)外力:外力作用時(shí)間長(zhǎng),柔性容易顯示;外力作用時(shí)間短,柔性顯示不出來,分子表現(xiàn)僵硬25、影響高分子結(jié)晶能力的因素?1)鏈的對(duì)稱性對(duì)稱性提高,結(jié)晶能力隨之提高;取代基的引入會(huì)導(dǎo)致對(duì)稱性降低;對(duì)稱性取代的烯類高聚物結(jié)晶能力增強(qiáng)。一些縮聚型高分子,如聚酯、聚酰胺等,化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)均較規(guī)整,也具有一定的結(jié)晶度。2)鏈的規(guī)整性——分子的空間構(gòu)型A.主鏈含有不對(duì)稱中心的聚合物等規(guī)立構(gòu)(全同、間同)的聚合物都可以結(jié)晶,如等規(guī)PP、PMMA、PS(結(jié)晶能力取決于等規(guī)度);

而無規(guī)立構(gòu)PP、PMMA、PS均為典型的非結(jié)晶高聚物。B.主鏈含有雙鍵的聚合物——順反異構(gòu)反式結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性更好,更易結(jié)晶。

順式、反式無規(guī)排列:不能結(jié)晶。3)共聚無規(guī)共聚通常使結(jié)晶能力下降,甚至完全喪失(中間組成時(shí)尤其明顯);

兩種共聚單元的均聚物有相同類型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)時(shí),共聚物也能結(jié)晶,如尼龍-66;

兩種共聚單元的均聚物有不同類型的結(jié)晶結(jié)構(gòu),但一種組分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),主要組分也能結(jié)晶,如乙丙共聚物;

對(duì)嵌段共聚物,各嵌段能保持獨(dú)立性,并形成自己的晶區(qū),如聚酯—聚丁二烯—聚酯嵌段共聚物4)分子間氫鍵使結(jié)晶能力上升

氫鍵使分子間作用力增大,利于高分子鏈有序緊密排列。例如PA,

PVA(60%)。

5)支化、交聯(lián)增多,結(jié)晶下降

支化的分子鏈不規(guī)整,難以結(jié)晶,如HDPE(80~95%)和LDPE

(55~65%);交聯(lián)越多,結(jié)晶也下降。26、怎樣判斷烯類單體的聚合反應(yīng)性能?烯類單體的聚合反應(yīng)性能:=1\*ROMANI、電子效應(yīng)的影響(取代基X的電子效應(yīng)決定了單體對(duì)聚合機(jī)理的選擇):烯類單體的碳-碳雙鍵既可均裂,也可異裂,故可以進(jìn)行自由基聚合也可以進(jìn)行陰陽(yáng)離子聚合。X為供電子基團(tuán)帶供電子基團(tuán)的烯類單體易進(jìn)行陽(yáng)離子聚合。(2)X為吸電子基團(tuán)帶吸電子基團(tuán)的烯類單體易進(jìn)行陰離子聚合與自由基聚合。(3)具有共軛體系的烯類單體具有共軛體系的烯類單體即可以進(jìn)行自由基聚合也可以進(jìn)行陰陽(yáng)離子聚合。(4)X為鹵素原子含鹵素原子取代基的烯類單體既不能進(jìn)行陰離子聚合,也不能進(jìn)行陽(yáng)離子聚合,只能進(jìn)行自由基聚合。=2\*ROMANII、位阻效應(yīng)的影響(取代基X的位阻效應(yīng)決定了單體的聚合能力):①1-取代烯類單體(CH2=CHX)

結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,極化程度增加,易聚合。②1,1雙取代烯類單體(CH2=CXY)

結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,極化程度增加,比單取代更易聚合。

但若兩個(gè)取代基體積均較大(苯環(huán)),則只能形成二聚體。

③1,2雙取代烯類單體(XCH=CHY)

結(jié)構(gòu)對(duì)稱,空間位阻效應(yīng)大,一般不能均聚。

④三、四取代烯類單體(MNC=CXY)

一般不能聚合,但氟代乙烯例外。首先從取代基的空間位阻效應(yīng)來判斷單體能否聚合;

然后通過電子效應(yīng)來判斷屬于哪一類的聚合:

1)共軛單體能按三種機(jī)理聚合(苯乙烯、丁二烯、異戊二烯)

2)帶有吸電子基團(tuán)的單體可自由基和陰離子聚合(除非吸電子性很強(qiáng))

3)帶有供電子基團(tuán)(二甲基、烷氧基)的單體只能陽(yáng)離子聚合

4)記住特殊的聚合方式(乙烯、丙烯)

5)含X原子一般自由基聚合27、什么是熱固性塑料?什么是熱塑性塑料?并說出幾種常見的熱固性熱塑性塑料。熱塑性高分子

熱塑性高分子在受熱后會(huì)從固體狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變理論上可重復(fù)無窮多次?;蛘哒f,熱塑性高分子是可以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和滌綸樹脂等均為熱塑性高分子。

熱固性高分子

熱固性高分子在受熱后先轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài),進(jìn)一步加熱則轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變是不可逆的。換言之,熱固性高分子是不可再生的。通過加入固化劑使流體狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀的高分子,也稱為熱固性高分子。

典型的熱固性高分子如:酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、硫化橡膠等。28、畫出玻璃態(tài)聚合物在溫度稍低于玻璃化溫度時(shí)進(jìn)行拉伸行為時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變綜合曲線,并以屈服點(diǎn)為界分析兩個(gè)階段的形變特征。

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