【大学课件】高聚物生产技术--课件--06.ppt

第六章高聚物的化学变化chemical reaction of polymer 学习目的与要求 　　初步掌握高聚物化学变化的特点、类型及应用，高聚物各种基团反应形式，交联与降解的类型；重点掌握高聚物老化的原因及防止的方法。 §6-1　高聚物化学变化的特点与类型 　　●高聚物化学变化的定义 　　高聚物在物理（热、光、电、机械力和辐射能等）及化学（氧、臭氧、水、 酸、碱、胺和试剂等）的因素影响下，发生的引起高聚物化学结构和化学性质变 化的一类化学反应。 　　●研究高聚物化学变化的目的 　　对已有高聚物进行改性；以现有高聚物为原料合成高聚物；研究高聚物的结 构；防止高聚物老化；开发功能高分子材料。 　　●高聚物化学变化的特点 　　不能分离出结构单一的产物；非均相反应；容易降解与交联。并且，受静电 荷与位阻影响大；非结晶区容易反应，而结晶区难；溶解与溶胀能加快反应进行； 转化率较低；全同立构比无规立构容易反应；相溶性不好的高聚物反应后的产物 也不均匀。 　　●高聚物化学变化的类型 　　除一般的有机化学反应（取代、加成、消除、水解、酯化、氢化、卤化、醚 化、磺化、环化、离子交换等）外，还可以发生络合、氧化、降解、支化、接枝、 表面及分子间的反应等。 §6-2　高聚物的基团反应 　　●总体情况描述 　　用途：合成新的高聚物；赋于现有高聚物新的性能。 　　反应的对象：高分子与小分子、高分子与高分子、高分子内 　　反应条件：低温、缓慢搅拌、惰性气体保护 一、酯化反应 　　实例1： 　　天然纤维素与浓硝酸反应 　　　［C6H7O2(OH)3］n + 3nHNO3 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O 　　　　　　纤维素　　　　　　　　　　　　　　　　纤维素三硝酸酯 　　产物用途：含氮量为11%的用作赛璐珞塑料；含氮量为12%的用作涂料或黏 合剂；含氮量为13%的用作无烟火药。 　　实例2： 　　天然纤维素与醋酸酐反应 　 ［C6H7O2(OH)3］n + 3n(CH3CO)2O [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3nCH3COOH 　纤维素三醋酸酯 　　产物用途：电影胶片、摄影胶片的基材 　　反应所用的溶剂为醋酸、二氯甲烷，稀释剂苯、二甲苯。酯化程度取决于反 应条件。 §6-2　高聚物的基团反应 二、磺化与氯甲基化反应 　　实例：交联聚苯乙烯与浓硫酸反应，制备聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂。 　　实例：交联聚苯乙烯与氯甲醚进行氯甲基化反应，再经处理制备阴离子交换 树脂。 §6-2　高聚物的基团反应 　　　　　　　　　　　　　离子交换树脂的结构 　　用途：生产离子交换树脂　 三、氯化反应 　　实例1：聚乙烯在二氯化硫存在下的氯化，可得氯磺化聚乙烯。 §6-2　高聚物的基团反应 　　应用：通过与氧化锰作用，进行交联，获取综合性能良好的弹性体。 　　实例2：PVC在氯苯中氯化，制取过氯乙烯。 　　应用：性能优于PVC的胶黏剂、涂料、合成纤维、耐热管材、板材等。 §6-2　高聚物的基团反应 四、醇解反应 　　实例：PVAC醇制备聚乙烯醇 §6-2　高聚物的基团反应 　　用途：主要产品为1788和1799，用于表面活性剂、胶黏剂、上胶剂、包装材 料、功能高分子和维尼纶纤维等。 　　其中维尼纶的反应过程如下： §6-2　高聚物的基团反应 五、环化反应 　　实例：聚丙烯腈环化制备碳纤维（轻质、强度高、耐高温（3000℃ ）） 　　用途：用于航天、飞机、舰船、原子能、化工等设备的制造。 六、功能高分子的基团反应 　　主要包括：氧化还原树脂、高分子催化剂、高分子试剂、高分子药物、高分 子金属络合物、高分子复合物、感光性高分子、螯合高分子、水溶性高分子、配 位高分子、导电高分子、力化学反应高分子等。 §6-3　高聚物的交联反应 交联反应： 　　是指在线型大分子之间用新的化学键进行连接，使之成为三维网状或体型结 构的反应。 交联的用途与目的： 　　用于橡胶制品的硫化、热固性树脂和胶黏剂的固化，目的是提高强度。 交联的方法： 交联的程度： 　　弹性体适度交联，硬塑料（树脂）高度交联。 §6-3　高聚物的交联反应 一、橡胶的硫化反应 　　原理：利用橡胶分子中的双键与硫化剂作用进行硫化反应 　　硫化剂：硫、含硫化合物、金属氧化物、醌类化合物等 　　硫化促进剂：金属氧化物、四甲基秋兰姆二硫化物等 　　典型的硫化反应： 二、体型高聚物的固化反应 　　原理：将