第九章聚合物反应2.ppt

第九章 缩合聚合生产工艺基础 缩聚概述 缩聚反应： 两种带有两个以上官能团的低分子化合物相互反应形成高分子聚合物，在反应过程中一般要放出低分子，且反应的中间产物可分离出来。 缩聚高聚物生产历史 1907年L.H.Backland 开始制造了第一个工业合成产品酚醛树脂（Bakelite）。随后出现了醇酸树脂、脲醛树脂。 30年代尼龙-6和尼龙-66问世，开始了合成纤维的生产； 50年代聚酯纤维开始工业化生产，并很快跃居合成纤维的第一大品种。 缩聚反应的特点 缩聚反应与加聚反应的基本比较 缩聚反应的分类 缩聚反应的分类 缩聚反应单体类型及特点 缩聚反应的实施方法 影响缩合聚合生产工艺的主要因素 影响缩合聚合生产工艺的主要因素 影响缩合聚合生产工艺的主要因素 影响缩合聚合生产工艺的主要因素 影响缩合聚合生产工艺的主要因素 影响缩合聚合生产工艺的主要因素 * * 无所谓引发、增长和终 止反应。反应活化能较 高，反应速率慢，以小 时计。 由引发、增长、终止三个 基元反应组成，增长反应 的活化能较小，反应速率 极快，以秒计。 链增长机理及增长速率 在反应的初期 在反应的后期 单体分子的消失 减少 不变 反应过程中活性大分子的数目 按链段进行 按链节进行 大分子链形成的特点 缩聚反应 加聚反应 项目 （1）按反应热力学特征分为 平衡缩聚（可逆缩聚K105 ） 不平衡缩聚（不可逆缩聚K105 ） （2）按产物结构分为 线型缩聚 体型缩聚 （3）按单体种类分为 均缩聚 异缩聚（混缩聚） 共缩聚 缩聚生成物中常见的特征基团 有机硅树脂 聚硅醚化反应 酚醛树脂、脲醛树脂、 三聚氰胺甲醛树脂 甲醛与苯酚、脲、三聚氰胺等反应 聚酰亚胺等芳杂环聚合物 成环缩聚反应 聚氨酯类 聚氨酯化反应 聚苯米、环氧树脂、 聚苯硫醚、聚硫橡胶 —O— —S— 聚醚化反应 尼龙-6、尼龙-66等 聚酰胺化反应 涤纶、聚碳酸酯、 不饱和聚酯、醇酸树脂 聚酯化反应 产品举例 特征基团 反应类型 (4) 按在反应中生成的特征基团分类 (1) 带有同一类官能团（a—R—a）并可相互作用的单体。同类分子之间反应。不存在原料配比对产物分子量的影响。 (2)带有相同官能团（a—R—a）但本身不能进行缩聚反应，只能同另一类型（b—R—b）单体进行反应。必须严格控制两种单体的等摩尔比。 (3) 带有不同类型官能团（a—R—b），它们间可进行反应生成聚合物。此类单体也不存在原料配比问题。 (4) 带有不同类型官能团但它们之间不能相互进行反应，只能同其他类型的单体进行缩聚反应。此类单体也存在原料配比问题。 熔融缩聚： 2．溶液缩聚： 3．界面缩聚： 4．乳液缩聚： 5．固相缩聚： 反应体系为两液相，但形成聚合物的缩聚反应仅在其中一相内进行。 熔融缩聚是指在反应中不加溶剂，反应温度在原料单体和缩聚产物熔化温度以上（高于熔点10~25℃）进行的缩聚反应。 特点：缓和、平稳，有利于热交换，避免了局部过热。 是在多项（一般为两相）体系中，在相界面处进行的缩聚反应。 在原料熔点以下进行的缩聚反应 。 使反应在某种适当的溶剂中进行，成为溶液聚合。 特点：熔融缩聚法的特点是反应温度很高（一般在200℃以上）。 特点：反应条件比较缓和，反应是不可逆的， 1. 配料比 x aAa + x bBb = a (AB)xb + (2x-1)ab 如果A/B=2，即A过量100%，理论上只能得到ABA，平均聚合度DP=1； 若A/B=1.5，即A过量50%，理论上只能得到ABABA，所以DP=2。 过量的A把分子链的端基B封起来，因此不能连续反应。 可得到以下公式： DP = 100/q 式中，q为过量单体的过量摩尔百分数。 2. 杂质的影响 杂质会影响倒投料比的精确度，最终影响产物的分子量。 具有反应活性的杂质具有封端作用，不利于分子链的增长。 以涤纶生产为例，对苯二甲酸中可能含有苯甲酸杂质，封端反应如下： 有些杂质还会影响反应速度、产物结构以及分子量分布等。如果杂质进入高聚物主链， 将影响高聚物材料性能 。 3. 反应程度的影响 缩聚反应要取得高聚物收率和高分子量，必须要达到一定的反应程度。 （1）原料等当量比 当两种原料等当量比时，以结构单元为基准的数均聚合度Xn与反应程度P的关系为： Xn = 1/ (1 - P） （2）原料非等当量比 单体过量百分数为：q=（NB-NA）×100/NA 得： Xn =（200+q)/[200(1-PA)+q] 这说明在实际生产中，欲提高缩聚物的分子量，只有在降低q的前提下，提高反应程度才能收到显著的效果。 4. 平衡常数对分子量的影响 缩聚反应大多为可逆平衡反应，平均聚合度Xn与平衡