高分子科学导论高分子的化学反应课件.ppt
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1、高分子科学导论高分子的化学反应第1页,此课件共32页哦Reactions of the Polymer高分子化学反应的分类高分子化学反应的分类高分子化学反应的分类高分子化学反应的分类uu聚合度基本不变的反应聚合度基本不变的反应聚合度基本不变的反应聚合度基本不变的反应:侧基和端基变化侧基和端基变化侧基和端基变化侧基和端基变化Non-change in number-average degree of polymerizationNon-change in number-average degree of polymerization but pendant group and but penda
2、nt group and terminal group.terminal group.uu聚合度变大的反应:交联、接枝、嵌段、扩链聚合度变大的反应:交联、接枝、嵌段、扩链聚合度变大的反应:交联、接枝、嵌段、扩链聚合度变大的反应:交联、接枝、嵌段、扩链Increasing of number-average degree of polymerization like cross-linking,grafting,blocking,Increasing of number-average degree of polymerization like cross-linking,grafting,bl
3、ocking,chain-extension.chain-extension.uu聚合度变小的反应:降解,解聚聚合度变小的反应:降解,解聚聚合度变小的反应:降解,解聚聚合度变小的反应:降解,解聚Decreasing of number-average degree of polymerization like degradation,Decreasing of number-average degree of polymerization like degradation,depolymerization.depolymerization.第2页,此课件共32页哦Influences on t
4、he Polymers Chemical PropertiesInfluences on the Polymers Chemical Properties化学因素化学因素化学因素化学因素几率效应几率效应几率效应几率效应 effect of probabilityeffect of probability高分子链上的相邻基团作无规成对反应时,中间往往留有孤立基团,最高转化高分子链上的相邻基团作无规成对反应时,中间往往留有孤立基团,最高转化高分子链上的相邻基团作无规成对反应时,中间往往留有孤立基团,最高转化高分子链上的相邻基团作无规成对反应时,中间往往留有孤立基团,最高转化率受到几率的限制,称为几
5、率效应。率受到几率的限制,称为几率效应。率受到几率的限制,称为几率效应。率受到几率的限制,称为几率效应。例如,例如,例如,例如,PVCPVC与与与与ZnZn粉共热脱氯,按几率计算只能达到粉共热脱氯,按几率计算只能达到粉共热脱氯,按几率计算只能达到粉共热脱氯,按几率计算只能达到86.5%86.5%,与实验结果相符,与实验结果相符,与实验结果相符,与实验结果相符。CH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHClClClClClCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHClZn第3页,此课件共32页哦Influences on the Polymers Chemical Propert
6、iesInfluences on the Polymers Chemical Properties化学因素化学因素化学因素化学因素邻近基团效应邻近基团效应邻近基团效应邻近基团效应 effect of adjacent groupeffect of adjacent group高分子链上的邻近基团,包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性,这种影响称为邻高分子链上的邻近基团,包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性,这种影响称为邻高分子链上的邻近基团,包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性,这种影响称为邻高分子链上的邻近基团,包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性,这种影响称为邻近基
7、团效应。近基团效应。近基团效应。近基团效应。如如如如PETPET与与与与PESPES,均是采用二酸与乙二醇缩聚制备的聚酯。但前者是芳香族的对,均是采用二酸与乙二醇缩聚制备的聚酯。但前者是芳香族的对,均是采用二酸与乙二醇缩聚制备的聚酯。但前者是芳香族的对,均是采用二酸与乙二醇缩聚制备的聚酯。但前者是芳香族的对苯二甲酸,而后者是脂肪族的丁二酸。苯二甲酸,而后者是脂肪族的丁二酸。苯二甲酸,而后者是脂肪族的丁二酸。苯二甲酸,而后者是脂肪族的丁二酸。CH2COCH2COCH2CH2OO()nCOO(COCH2CH2O)nPETPETPESPES常温下也容易水解,可常温下也容易水解,可常温下也容易水解,可
8、常温下也容易水解,可用作生物降解材料用作生物降解材料用作生物降解材料用作生物降解材料常温下水解稳定,可常温下水解稳定,可常温下水解稳定,可常温下水解稳定,可用作饮料容器用作饮料容器用作饮料容器用作饮料容器第4页,此课件共32页哦Influences on the Polymers Chemical PropertiesInfluences on the Polymers Chemical Properties物理因素物理因素物理因素物理因素聚集态的影响聚集态的影响聚集态的影响聚集态的影响 effect of polymer stateseffect of polymer states非晶态高分
9、子非晶态高分子非晶态高分子非晶态高分子玻璃态,链段运动冻结,难以反应玻璃态,链段运动冻结,难以反应玻璃态,链段运动冻结,难以反应玻璃态,链段运动冻结,难以反应高弹态:链段活动增大,反应加快高弹态:链段活动增大,反应加快高弹态:链段活动增大,反应加快高弹态:链段活动增大,反应加快粘流态:可顺利进行粘流态:可顺利进行粘流态:可顺利进行粘流态:可顺利进行Amorphous stateAmorphous state低分子很难扩散入晶区,晶区不能反应低分子很难扩散入晶区,晶区不能反应低分子很难扩散入晶区,晶区不能反应低分子很难扩散入晶区,晶区不能反应官能团反应通常仅限于非晶区官能团反应通常仅限于非晶区官
10、能团反应通常仅限于非晶区官能团反应通常仅限于非晶区晶态高分子晶态高分子晶态高分子晶态高分子Crystalline stateCrystalline state第5页,此课件共32页哦Influences on the Polymers Chemical PropertiesInfluences on the Polymers Chemical Properties轻度交联的聚合物,须适当溶剂溶胀,才易进行反应。如苯乙烯二乙烯基苯共聚物,轻度交联的聚合物,须适当溶剂溶胀,才易进行反应。如苯乙烯二乙烯基苯共聚物,用二氯乙烷溶胀后,才易磺化。用二氯乙烷溶胀后,才易磺化。链构象的影响(链构象的影响(链
11、构象的影响(链构象的影响(Influence of chain conformation)Influence of chain conformation)高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团状态高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团状态 溶剂改变,链构象亦改变,官能团的反应性会发生明显的变化溶剂改变,链构象亦改变,官能团的反应性会发生明显的变化无规线团无规线团无规线团无规线团球形球形球形球形拉伸链拉伸链拉伸链拉伸链第6页,此课件共32页哦Reaction without change in Dp 高分子官能团可以起各种化学反应,如果这些官能团位于聚合物的侧基或端基,则反应产物与反应高分子官能团可
12、以起各种化学反应,如果这些官能团位于聚合物的侧基或端基,则反应产物与反应前聚合物的聚合度相比基本不发生变化。前聚合物的聚合度相比基本不发生变化。由于高分子存在链结构、聚集态结构,官能团反应具有特殊性,反应产物具有不均匀性,高由于高分子存在链结构、聚集态结构,官能团反应具有特殊性,反应产物具有不均匀性,高分子链上的官能团很难全部起反应。分子链上的官能团很难全部起反应。反应后的高分子链上含有未反应和反应后的多种不同基团,类似共聚产物。反应后的高分子链上含有未反应和反应后的多种不同基团,类似共聚产物。例如聚醋酸乙烯酯水解:例如聚醋酸乙烯酯水解:OCOCH3OCOCH3OCOCH3OCOCH3OCOC
13、H3OCOCH3OCOCH3OCOCH3OCOCH3OHOHOHOHOCOCH3OHOHH2ONaOHPolyvinyl acetatePolyvinyl alcohol第7页,此课件共32页哦Reaction without change in DpOCH2OHOHOHOOCH2OHOHOH纤维素(纤维素(纤维素(纤维素(cellulosecellulose)的化学反应)的化学反应)的化学反应)的化学反应 纤维素是第一个进行化学改性的天然高分子。纤维素是第一个进行化学改性的天然高分子。纤维素的每个结构单元中含有三个羟基,可以发生酯化或醚化反纤维素的每个结构单元中含有三个羟基,可以发生酯化或醚
14、化反应。反应产物统称为纤维素衍生物。应。反应产物统称为纤维素衍生物。常见纤维素衍生物包括:常见纤维素衍生物包括:uu粘胶纤维粘胶纤维uu纤维素硝酸酯纤维素硝酸酯uu纤维素醋酸酯纤维素醋酸酯uu纤维素醚类:纤维素醚类:(甲基、乙基、羧甲基纤维素)(甲基、乙基、羧甲基纤维素)纤维素结构图纤维素结构图C.ShnbeinC.Shnbein第8页,此课件共32页哦Preparation of Cellulose acetateOCH2OHOHOHOOCH2OHOHOHOCH2OCOCH3OCOCH3OCOCH3OOCH2OCOCH3OCOCH3OCOCH3OCH2OCOCH3OHOCOCH3OOCH2O
15、COCH3OHOCOCH3+6 CH3COOHacetic anhydrideH2SO4H2OhydrolysisCelluloseCelluloseCellulose triacetateCellulose triacetateCellulose diacetateCellulose diacetateOOO第9页,此课件共32页哦Preparation of ChitosanOCH2OHOHNHCOCH3OnOCH2OHOHNH2OOCH2OHOHNHCOCH3Oxn-xOH ChitinChitosanDegree of deacetylating=(x/n)100%壳聚糖的生产工艺壳聚
16、糖的生产工艺壳聚糖的生产工艺壳聚糖的生产工艺:虾壳虾壳预处理预处理消化消化酸浸酸浸脱色脱色晒晒干干脱乙酰基脱乙酰基烘干烘干产品产品第10页,此课件共32页哦Preparation of PVA聚乙烯醇聚乙烯醇聚乙烯醇聚乙烯醇 poly(vinyl alcohol),PVA poly(vinyl alcohol),PVA 只能从聚醋酸乙烯酯的水解得到只能从聚醋酸乙烯酯的水解得到聚乙烯醇缩醛化反应可得到重要的高分子产品聚乙烯醇缩醛化反应可得到重要的高分子产品聚乙烯醇缩醛化反应可得到重要的高分子产品聚乙烯醇缩醛化反应可得到重要的高分子产品缩甲醛:维尼纶(缩甲醛:维尼纶(VinylonVinylon)
17、;缩丁醛:良好的玻璃粘合剂);缩丁醛:良好的玻璃粘合剂OHCH2CHOHCH2CH()nOCH3CH乙烯醇单体无法乙烯醇单体无法乙烯醇单体无法乙烯醇单体无法稳定存在稳定存在稳定存在稳定存在OCOCH3CH2CH()nOCOCH3CH2CHH2OOHOHOOR+R-CHOH+-H2O聚醋酸乙烯酯水解程度称为醇解度聚醋酸乙烯酯水解程度称为醇解度第11页,此课件共32页哦Reaction without change in Dp聚丙烯腈成环聚丙烯腈成环CNCNCNCNCNCCCNNN橡胶的氯化橡胶的氯化CH2CCH3CHCH2Cl2CH2CCH3CHCH2Cl Cl-HClCl2CH2CCH3CHC
18、H2CH2CCH3CHCHCl氯化后的聚合物,耐水性和耐化学试剂腐蚀性均有大幅提高氯化后的聚合物,耐水性和耐化学试剂腐蚀性均有大幅提高第12页,此课件共32页哦Carbon fiber made from PAN第13页,此课件共32页哦Reaction with increase of Dp聚合物分子量增大的反应包括:聚合物分子量增大的反应包括:聚合物分子量增大的反应包括:聚合物分子量增大的反应包括:交联、接枝、嵌段、扩链交联、接枝、嵌段、扩链交联、接枝、嵌段、扩链交联、接枝、嵌段、扩链交联反应交联反应交联反应交联反应聚烯烃(聚乙烯、乙丙橡胶)在过氧化物、高能幅射作用下可发生交联。过氧化物交
19、联如下:聚烯烃(聚乙烯、乙丙橡胶)在过氧化物、高能幅射作用下可发生交联。过氧化物交联如下:R +CH2CH2CH2CH2 CH2CHCH2CH2 CH2CHCH2CH2 2CH2CHCH2CH2 CH2CHCH2CH2 缩聚反应中以多官能度(缩聚反应中以多官能度(33)单体替代部分双官能度单体可得到交联产物。)单体替代部分双官能度单体可得到交联产物。AxxByyAxxx+ABBA BAABABAB第14页,此课件共32页哦Chain Extension 扩链反应扩链反应是指以适当的方法,通过扩链剂将分子量较低,含有特定端基的低聚物是指以适当的方法,通过扩链剂将分子量较低,含有特定端基的低聚物连
20、接起来,使分子量成倍或几十倍提高。连接起来,使分子量成倍或几十倍提高。对于不同的活性端基,相应的扩链剂也不相同。对于不同的活性端基,相应的扩链剂也不相同。活性端基活性端基扩链剂官能团扩链剂官能团OHCOOHON C ON C OOOH;COOH;OH;NH2;COOH;(CO)2OOH;NH2;NHR;COOHON;第15页,此课件共32页哦Chain Extension二异氰酸酯二异氰酸酯二异氰酸酯二异氰酸酯(diisocyanatesdiisocyanates)是一类具有较多的不饱和基团是一类具有较多的不饱和基团-NCO-NCO的反应活性极高的化合物,极易与的反应活性极高的化合物,极易与水
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 高分子 科学 导论 化学反应 课件
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