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聚合物的形成

2017-01-01 09:39:18

塑料加工聚合物的合成過(guò)程,使我們對(duì)聚合物的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)有了一個(gè)粗略的認(rèn)識(shí),即聚合物是分子量很大,但卻是有許多相同的或不同的簡(jiǎn)單化合物作為重復(fù)單元,以共價(jià)鍵連接而成的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的大分子。一個(gè)形象的比喻是,例如把長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的大分子比作是一串珍珠項(xiàng)鏈,那么重復(fù)單元即是一串珍珠項(xiàng)鏈中的基本單元-珍珠。然而聚合物的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是那么簡(jiǎn)單,要解釋現(xiàn)實(shí)生活中接觸的各種塑料何以呈現(xiàn)性能的多樣性,還必須進(jìn)一步探究聚合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
 
最常見(jiàn)的加聚反應(yīng)的單體是含有雙鍵的烯類化合物,例如乙烯、丙烯、聚乙烯等。聚合一開(kāi)始,在一中被叫做引發(fā)劑的物質(zhì)所產(chǎn)生的自由基的作用下,烯類化合物的碳碳雙鍵被打開(kāi),活性隨即轉(zhuǎn)移至參與反應(yīng)的單體上,形成單體自由基,即活性單體,此為鏈的引發(fā),然后是單體自由基繼續(xù)和參與反應(yīng)的單體分子迅速的、不斷的重復(fù)打開(kāi)雙鍵、轉(zhuǎn)移活性和連接單體分子這樣一個(gè)過(guò)程,此為鏈的增長(zhǎng);最后的結(jié)果是兩個(gè)活性鏈相遇,或因其他原因使活性消失,形成穩(wěn)定的聚合物分子,稱為鏈的終止。
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確定一種生產(chǎn)工藝,通常是根據(jù)聚合物的最終用途并結(jié)合其他因素綜合考慮。由于聚合工藝很大程度上決定了聚合物的結(jié)構(gòu)和形態(tài),并因此影響其性能,因此圍繞聚合物性能的改進(jìn)和提高這一目標(biāo),在聚合工藝方面的研究和開(kāi)發(fā)始終沒(méi)有停止?,F(xiàn)有的技術(shù),甚至接近于可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬,設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出分子結(jié)構(gòu)滿足應(yīng)用要求的聚合物。
 
縮聚反應(yīng)是另一類重要的合成反應(yīng)。參加反應(yīng)的低分子化合物,只要具有兩個(gè)或兩個(gè)以上具有反應(yīng)能力的活性基團(tuán),都可能作為縮聚反應(yīng)的單體,其中可以是含有兩種或兩種以上不同反應(yīng)基團(tuán)的一種單體分子所進(jìn)行的分子間的縮聚,叫做縮聚反應(yīng),也可以是具有不同反應(yīng)基團(tuán)的兩種單體分子所進(jìn)行的縮聚,叫做雜縮聚反應(yīng)。
 
由于增長(zhǎng)的分子鏈中的反應(yīng)基團(tuán)和單體中的反應(yīng)基團(tuán)的活性相同,所以每一個(gè)單體可以與任何一個(gè)單體或增長(zhǎng)中的高分子鏈反應(yīng),每一步反應(yīng)德鈞結(jié)果,都形成完全穩(wěn)定的化合物。故隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),聚合物的分子量逐步增加,直至最后因化學(xué)或物理方面的因素使之終止。因此縮聚反應(yīng)從反應(yīng)機(jī)理來(lái)看,是逐步聚合反應(yīng)。
 
合成樹(shù)脂的塑料加工原料基本上是石油和天然氣而來(lái)。由低分子原料形成高分子材料的化學(xué)反應(yīng),叫做聚合反應(yīng)。聚合反應(yīng)主要分成兩個(gè)大類,即加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。如果按照反應(yīng)機(jī)理,又分別稱之為鏈?zhǔn)骄酆衔锖椭鸩椒磻?yīng)聚合。所謂加聚反應(yīng),就是在一定條件下,讓單體分子的活性鍵發(fā)生相互作用,互相連接起來(lái),加聚成一條大分子鏈的過(guò)程。
 
縮聚反應(yīng)常用來(lái)制備聚酰胺、熱塑性聚酯、聚碳酸酯等工程塑料和酚醛、氨基等熱固性塑料。關(guān)于不同類型的單體在兩種不同機(jī)理的聚合反應(yīng)中形成聚合物的過(guò)程。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的聚合過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的,涉及到許多不同的工藝路線和實(shí)際工藝過(guò)程,同一單體由于采用不同的聚合工藝路線,所制備的聚合物其結(jié)果和形態(tài)必然會(huì)有較大的差異。
 
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