逐步聚合实施方法精.ppt

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1、逐步聚合实施方法第1页，本讲稿共14页 视视具具体体情情况况加加热热、减减压压,并并且且采采用用高高效效搅搅拌拌,使使小小分分子子及及时时从从反反应区域移除。应区域移除。最高温度不能超过最高温度不能超过300，最低压力由设备的气密性决定。，最低压力由设备的气密性决定。熔融缩聚的特点熔融缩聚的特点 优点优点 体系中组分少体系中组分少,设备利用率高设备利用率高,生产能力大。生产能力大。反反应应设设备备比比较较简简单单,产产品品比比较较纯纯净净,不不需需后后处处理理,可可直直接接用用于于抽抽丝丝、切拉、干燥、包装。切拉、干燥、包装。缺点缺点 要要求求生生产产高高相相对对分分子子质质量量的的聚聚合合物

2、物时时有有困困难难。根根据据缩缩聚聚平平衡衡方方程程式式,要要求求Xn提提高高,必必须须降降低低 x(H2O),这这就就要要求求复复杂杂的的真真空空系系统统,而而且且要要求求设设备备的气密性非常好的气密性非常好,一般不易做到。一般不易做到。要求官能团物质的量严格要求官能团物质的量严格,条件比较苛刻。条件比较苛刻。长长时时间间高高温温加加热热会会引引起起氧氧化化降降解解等等副副反反应应,对对缩缩聚聚物物相相对对分分子子质质量量和和缩聚物的质量有影响。缩聚物的质量有影响。当当聚聚合合物物熔熔点点(Tm)不不超超过过300时时,才才能能考考虑虑采采用用熔熔融融缩缩聚聚。因因而而,熔融缩聚不适宜制备耐

3、热聚合物。熔融缩聚不适宜制备耐热聚合物。第2页，本讲稿共14页 二、二、溶液缩聚溶液缩聚 基本概念基本概念 单单体体在在适适当当溶溶剂剂中中进进行行缩缩聚聚反反应应制制备备高高聚聚物物的的过过程程称称为为溶溶液液缩缩聚聚。目前溶液缩聚有很大发展目前溶液缩聚有很大发展,仅次于熔融缩聚。仅次于熔融缩聚。一一些些新新型型的的耐耐高高温温缩缩聚聚物物,如如聚聚砜砜、聚聚苯苯醚醚和和聚聚酰酰亚亚胺胺等等都都是是通通过过溶溶液缩聚制备的。液缩聚制备的。溶液缩聚的特点溶液缩聚的特点 溶溶液液缩缩聚聚反反应应温温度度较较低低,一一般般是是40100,有有时时甚甚至至为为0。由由于反应温度低于反应温度低,需需采

4、用高活性单体采用高活性单体。溶溶液液缩缩聚聚是是不不平平衡衡缩缩聚聚,没没有有平平衡衡问问题题不不需需要要真真空空操操作作,反反应应设设备备简单。简单。但但由由于于溶溶剂剂的的引引入入,使使设设备备利利用用率率降降低低；由由于于溶溶剂剂的的回回收收和和处处理理使使工工艺艺过过程程复复杂杂。因因此此,溶溶液液缩缩聚聚的的应应用用受受到到一一定定限限制制,不不如如熔熔融融缩缩聚聚应应用用广广泛。泛。溶液缩聚是制备耐热缩聚物的一种方法。溶液缩聚是制备耐热缩聚物的一种方法。第3页，本讲稿共14页 三、三、界面缩聚界面缩聚 基本概念基本概念 将将两两种种单单体体分分别别溶溶于于两两种种互互不不相相溶溶的

5、的溶溶剂剂中中,形形成成两两种种单单体体溶溶液液，在在两两种种溶溶液液的的界界面面处处进进行行缩缩聚聚反反应应，并并很很快快形形成成聚聚合合物物的的这这种种缩缩聚称为界面缩聚。聚称为界面缩聚。在实验室中把己二酰氯溶于三氯甲烷中在实验室中把己二酰氯溶于三氯甲烷中,把己二胺溶于水中把己二胺溶于水中(水呈碱性水呈碱性,以吸收反应中生成的氯化氢以吸收反应中生成的氯化氢),当当这这两两种种溶溶液液接接触触时时,在在界界面面处处就就形形成成聚聚酰酰胺胺薄薄膜膜,将将薄薄膜膜拉拉出出,形形成新的界面成新的界面,不断将薄膜拉出不断将薄膜拉出,新的聚合物便在界面处不断形成。新的聚合物便在界面处不断形成。第4页，

6、本讲稿共14页图图 6-1图图 6-2第5页，本讲稿共14页v 界面缩聚的特点界面缩聚的特点 v 与熔融缩聚相比与熔融缩聚相比,界面缩聚的特点可归纳为下列几点。界面缩聚的特点可归纳为下列几点。v 界界面面缩缩聚聚是是不不平平衡衡缩缩聚聚,需需采采用用高高反反应应活活性性的的单单体体，反反应应可可在低温下进行在低温下进行,逆反应的速率很低逆反应的速率很低,甚至为甚至为0。v 属属于于不不平平衡衡缩缩聚聚。缩缩聚聚中中产产生生的的小小分分子子副副产产物物容容易易除除去去,不不需需要熔融缩聚中的真空设备。要熔融缩聚中的真空设备。v 同时同时,由于温度较低避免了高温下产物氧化变色降解等不利问题。由于温

7、度较低避免了高温下产物氧化变色降解等不利问题。v 反应温度低反应温度低,相对分子质量高。相对分子质量高。v 反反应应总总速速率率与与体体系系中中单单体体的的总总浓浓度度无无关关,而而仅仅决决定定于于界界面面处处的的反反应应物物浓浓度度.只只要要及及时时更更换换界界面面,就就不不会会影影响响反反应应速速率率。聚聚合合物物的的相相对对分分子子质质量量与与反反应应程程度度、本本体体中中官官能能团团物物质质的的量量之之比比关关系系不不大大,但但与界面处官能团物质的量有关与界面处官能团物质的量有关.v 界界面面缩缩聚聚由由于于需需要要高高反反应应活活性性单单体体,大大量量溶溶剂剂的的消消耗耗,使使设设备

8、备体体积宠大积宠大,利用率低。因此利用率低。因此,其应用受到限制其应用受到限制.第6页，本讲稿共14页 界面缩聚实例界面缩聚实例光气法合成聚碳酸酯光气法合成聚碳酸酯 用光气法合成聚碳酸酯是界面缩聚的例子。用光气法合成聚碳酸酯是界面缩聚的例子。本本法法是是将将双双酚酚A钠钠盐盐水水溶溶液液与与光光气气的的二二氯氯甲甲烷烷溶溶液液进进行行界界面面缩缩聚聚直直接合成聚碳酸酯。接合成聚碳酸酯。反应是在室温下进行反应是在室温下进行,用胺类作催化剂。用胺类作催化剂。界界面面缩缩聚聚一一般般光光气气过过量量以以弥弥补补其其水水解解损损失失,可可加加入入少少量量单单官官能能团团物物质如苯酚进行官能团封锁以控制

9、聚碳酸酯的相对分子质量。质如苯酚进行官能团封锁以控制聚碳酸酯的相对分子质量。原料来源原料来源 光气法合成光气法合成PC的原料是双酚的原料是双酚A和光气。和光气。双酚双酚A的制备的制备 双酚双酚A由苯酚和丙酮经由苯酚和丙酮经H2SO4脱水缩合而成。脱水缩合而成。第7页，本讲稿共14页光光气气具具有有特特殊殊的的臭臭味味、极极毒毒,纯纯光光气气为为无无色色,低低沸沸点点(沸沸点点为为8)的的液体液体,比空气重比空气重,工业品略带黄色。工业品略带黄色。光气法合成光气法合成PC有关的化学反应有关的化学反应 双酚双酚A与氢氧化钠反应制备双酚与氢氧化钠反应制备双酚A钠盐钠盐 光气制备光气制备 光气由光气由

10、CO和和Cl2在活性碳作用下反应而得。在活性碳作用下反应而得。第8页，本讲稿共14页 双酚双酚A钠盐与光气缩聚合成聚碳酸酯钠盐与光气缩聚合成聚碳酸酯 10,21.何谓熔融缩聚？溶液缩聚？界面缩聚？何谓熔融缩聚？溶液缩聚？界面缩聚？22.写出光气法合成聚碳酸酯有关的化学反应方程写出光气法合成聚碳酸酯有关的化学反应方程 式。式。作业：作业：17.19.20.第9页，本讲稿共14页熔融缩聚合成熔融缩聚合成PC第10页，本讲稿共14页 PC的结构、性能和用途的结构、性能和用途 PC的结构的结构 PC大分子主链中含有醚键大分子主链中含有醚键-O-、苯核、羰基、酯基还有异丙撑基。、苯核、羰基、酯基还有异丙

11、撑基。PC的性能的性能 PC的性能由其含的基团性能所决定。的性能由其含的基团性能所决定。醚醚键键-O-的的作作用用是是增增大大链链的的柔柔曲曲性性,使使链链段段容容易易绕绕醚醚键键两两端端的的单单键键发发生生内内旋旋转转,并并增增大大聚聚合合物物的的韧韧性性,同同时时也也增增加加了了聚聚合合物物在在溶溶剂剂中中的的溶溶解解性性和和吸吸水性。水性。苯苯核核的的作作用用是是增增加加分分子子链链的的刚刚性性,减减少少分分子子链链的的柔柔性性和和在在溶溶剂剂中中的溶解性能和吸水性。的溶解性能和吸水性。羰羰基基极极性性较较大大,可可增增加加分分子子间间的的作作用用力力,使使大大分分子子之之间间靠靠得得紧

12、紧些些,但但同同时时又使空间障碍加强又使空间障碍加强,从而使分子刚性加强。从而使分子刚性加强。酯酯基基是是极极性性基基团团,其其作作用用是是使使聚聚合合物物极极性性加加强强,使使PC较较易易溶溶于于极极性性有有机机溶溶剂剂中中,因因而而PC的的电电绝绝缘缘性性能能不不及及非非极极性性的的PE,它它较较易易水水解。解。第11页，本讲稿共14页 苯苯核核和和羰羰基基对对分分子子刚刚性性的的影影响响超超过过醚醚键键对对分分子子柔柔性性的的影影响响,因因而而PC分分子子的的刚刚性性还还是是相相当当大大的的,致致使使PC的的玻玻璃璃化化温温度度较较高高,Tg=145150,PC分子间的作用力很大。分子间

13、的作用力很大。刚刚性性分分子子链链彼彼此此缠缠绕绕,不不易易解解除除,使使分分子子间间相相对对滑滑移移比比较较困困难难,因因此此PC的熔点也较高的熔点也较高,Tm=220230。异异丙丙撑撑基基使使PC形形成成稳稳定定的的二二次次结结构构原原纤纤维维状状结结构构(完完全全伸伸展展的分子链组成的纤维状晶体的分子链组成的纤维状晶体)。原原纤纤维维状状结结构构混混乱乱交交错错在在一一起起组组成成疏疏松松的的网网络络,使使高高聚聚物物中中存在着大量的微空隙存在着大量的微空隙,从而具有很高的冲击韧性。从而具有很高的冲击韧性。聚碳酸酯的性能可归纳为下列几点。聚碳酸酯的性能可归纳为下列几点。外观：由于合成外

14、观：由于合成PC时催化剂不同时催化剂不同,PC显示不同的颜色。显示不同的颜色。用三乙胺做催化剂时产品为白色透明的树脂用三乙胺做催化剂时产品为白色透明的树脂(或略带微黄色或略带微黄色)；用用苯苯甲甲酸酸做做催催化化剂剂时时,产产品品为为浅浅红红色色；用用醋醋酸酸锂锂作作催催化化剂剂时时,产产品为浅紫色；用醋酸钴作催化剂时品为浅紫色；用醋酸钴作催化剂时,产品为暗紫色。产品为暗紫色。第12页，本讲稿共14页 机械性能：机械性能：PC的冲击韧性和抗蠕变性能在热塑性塑料中是突出的。的冲击韧性和抗蠕变性能在热塑性塑料中是突出的。光光学学性性能能：PC为为透透明明的的塑塑料料,具具有有良良好好的的透透光光能

15、能力力,可可见见光光的的透透光光率接近率接近90%。其其它它性性能能：PC的的耐耐热热性性和和耐耐寒寒性性都都比比较较好好,长长期期使使用用温温度度为为-100130；电性能和化学稳定性能一般。；电性能和化学稳定性能一般。总之总之PC是综合性能优良的工程塑料。是综合性能优良的工程塑料。其缺点是不耐环境应力开裂。其缺点是不耐环境应力开裂。改进方法是与氯化聚乙烯改进方法是与氯化聚乙烯CPE、ABS共混或以玻璃纤维增强。共混或以玻璃纤维增强。PC的用途的用途 由由于于PC具具有有比比较较全全面面的的优优良良性性能能,因因此此可可以以代代替替黄黄铜铜、铜铜锌锌和和不不锈锈钢等金属材料而广泛用于国民经济

16、各部门。钢等金属材料而广泛用于国民经济各部门。第13页，本讲稿共14页k 在在机机械械制制造造方方面面可可做做各各种种齿齿轮轮、蜗蜗轮轮、蜗蜗杆杆、齿齿条条、凸凸轮轮、轴轴、轴轴承承、滑滑轮轮、铰铰链链等等；汽汽车车的的气气化化器器部部件件、润润滑滑油油输输油油管管、冷冷却却装装置、零件等；置、零件等；k 在在电电器器绝绝缘缘方方面面,可可做做电电话话交交换换器器零零件件、信信号号用用继继电电器器、风风扇扇部部件件、仪表壳、电视机外壳等；仪表壳、电视机外壳等；k 在航空工业上在航空工业上,PC是宇航工业不可缺少的材料是宇航工业不可缺少的材料,尤其是不燃性尤其是不燃性PC。k 以以美美国国超超音

17、音速速客客机机波波音音747为为例例,其其有有2500个个零零部部件件用用PC制制造造,每每架架飞飞机机上上共共用用PC近近两两吨吨；在在光光学学照照明明方方面面,其其透透光光率率接接近近PMMA,它它可可用用作大型灯罩信号灯、防爆灯、高温透镜和视镜防护玻璃等。作大型灯罩信号灯、防爆灯、高温透镜和视镜防护玻璃等。k 其其它它方方面面的的应应用用,由由于于PC的的抗抗冲冲击击性性能能好好,可可制制造造安安全全帽帽、纱纱管管、高高压压蒸蒸气气下下消消毒毒的的医医疗疗手手术术器器械械。近近年年来来,在在建建筑筑上上用用来来做做中中空空带带筋的双壁板筋的双壁板,温室的玻璃等。温室的玻璃等。第14页，本讲稿共14页