第八章聚合物的化学反应.ppt
《第八章聚合物的化学反应.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第八章聚合物的化学反应.ppt(43页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第八章 聚合物的化学反应,8.1 引言 8.2 研究聚合物化学反应的意义 8.3 聚合物的化学反应 一、聚合度相似的化学反应 二、聚合度变大的化学反应 三、聚合度变小的化学反应,8.1 引言,单体通过聚合反应合成的聚合物以及天然的聚合物称为一级聚合物。 一级聚合物并非都是化学惰性的,如果其侧基或端基官能团是反应性基团(具有再反应的能力),那么在适当的条件下,端基或侧基仍可以发生化学反应变为新的基团,从而形成新的聚合物,这种新的聚合物称为二级聚合物。 由一级聚合物变为二级聚合物的聚合过程称为聚合物的化学反应,或者叫高分子的化学反应。 由于高分子的化学反应是通过官能团的化学转化而实现的,所以又可以
2、称其为聚合物官能团的化学转化。,8.2 研究聚合物化学反应的意义,不能稳定存在,所以PVA不可能用乙烯醇单体直接合成,必须通过聚合物的化学反应来制备, 亦即聚合物的化学反应是制备某些聚合物的唯一途径,因而必须研究聚合物的化学反应。 有些聚合物如聚乙烯胺,研究聚合物的化学反应具有重要意义:, 有些聚合物例如聚乙烯醇(PVA),由于其单体乙烯醇,虽然其单体能够稳定存在,但-NH2是自由基聚合的阻聚基团,因而也不能用单体通过自由基聚合方法直接合成。,聚乙烯胺,乙烯胺,8.3 聚合物的化学反应,聚合物的化学反应是相当复杂的,是多种多样的,为了便于讨论问题, 需把聚合物的化学反应分类。 其分类方法一般是
3、按反应前后聚合物的聚合度变化的情况来分类。据此,可把聚合物的化学反应分为三类。 一、 聚合度相似的化学反应 如果化学反应是发生在侧基官能团上,如,很显然这种化学反应不涉及聚合物的聚合度,反应前后聚合度不变,该种聚合物的化学反应称为聚合度相似的化学反应。, 纤维素的化学反应 纤维素由葡萄糖单元组成,每一个结构单元上有三个羟基,它们是反应性基团,在适当的条件下可以发生反应。 纤维素可以与许多化学物质作用, 可以形成铜氨纤维、粘胶纤维、硝化纤维素和醋酸纤维素等酯类。 纤维素硝化,纤维素经浓硝酸和浓硫酸处理制成硝化纤维素,其含氮量为12.5%13.6%称为高氮硝化纤维,含氮量为13%可用作无烟火药,含
4、氮量为10%12.5%的称为低氮硝化纤维; 含氮量为11%用来制作赛璐珞塑料,含氮量为12%用作涂料和照相底片。 所有的硝化纤维素都易燃,除用作火药外,已被醋酸纤维素所代替。 醋酸纤维素的制备 纤维素与醋酸和醋酸酐混合液作用在浓硫酸存在下可以制备醋酸纤维素,硫酸帮助纤维素溶胀,兼作催化剂,醋酐帮助脱水,醋酸纤维素强度大、透明,可用做录音带、电影胶卷、眼镜架、电器零部件等。 聚乙烯醇的合成 以醋酸乙烯为单体经自由基溶液聚合制备PVAC, PVAC经醇解制备PVA,这里需要指出的是聚合物的化学反应不同于低分子的化学反应。在低分子化学反应中,化学反应方程式不仅说明反应物与生成物之间的化学转化, 而且
5、还可以根据方程式作定量计算。,而聚合物的化学反应方程式只说明官能团的化学转化, 而没有说明官能团的转化率,如要做定量计算时必须辅助说明官能团的转化率。 我们决不能认为官能团百分之百的发生了转化,因为聚合物的化学反应的复杂性,官能团的转化,一般为86.5%。 这主要是因为扩散因素的影响、 邻近基团的影响和相邻官能团成对反应的限制。 所谓扩散因素是指由于发生化学反应的充分必要条件是反应物必须充分接触, 而大分子几何形态的复杂性,使某些官能团被包裹,反应物两端不能充分接触,致使不能转化; 所谓邻近基团的影响主要是指基团具有相同的极性,邻近基团相互排斥,具有所谓屏蔽效应;,相邻官能团成对反应的限制是指
6、如下的聚氯乙烯用锌粉处理的一类反应,由于成对反应的限制,不可能使-Cl基团百分之百的转化。,醇解度: PVAc大分子中-OCOCH3 变为 OH的百分数。,醇解度不同的PVA在水中的溶解度不同,用途不同:,PVAc醇解为PVA,醇解度一般为86.5%。,用来作悬浮剂的PVA的规格为 Xn : 17002000 醇解度: 75%89% PVA在水中的溶解度与其相对分子质量和醇解度有关。 完全水解的PVA(1799)仅溶于90以上的热水中; 醇解度为88%的PVA室温下就可溶于水中; 醇解度为80%的PVA仅溶于1040的水中,超过40时变浑(使PVA水溶液变浑的温度界限称为浊点); 醇解度为70
7、%的PVA仅溶于水-乙醇溶液中; 醇解度50%的PVA则不溶于水中。,聚乙烯醇缩甲醛随缩醛度的提高水溶性降低,缩醛度35%时为维尼纶纤维。 缩醛度是指已参加反应的-OH占-OH总数的百分比。, 聚乙烯醇缩甲醛的制备,聚乙烯醇缩甲醛是用聚乙烯醇与甲醛在盐酸催化下发生部分缩甲醛化反应而合成的。, 高分子医药高分子青霉素的合成 在乙烯醇-乙烯胺共聚物大分子链中引入青霉素即为高分子医药高分子青霉素, 高分子试剂离子交换树脂的合成 离子交换树脂是指具有反应性基团的轻度交联的体型无规聚合物,利用其反应性基团实现离子交换反应的一种高分子试剂。 离子交换树脂有强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。 现介绍强酸型和强
8、碱型离子交换树脂的合成。 合成离子交换树脂: 用苯乙烯和少量对二烯基苯采用悬浮共聚合,合成轻度交联的体型无规聚苯乙烯(母体)。 再利用聚合物的化学反应制备强酸型或强碱型离子交换树脂。, 交联聚苯乙烯的合成 用悬浮聚合方法将苯乙烯和少量(一般占单体总质量的8%)的对-二乙烯苯共聚,合成体型无规共聚物交联聚苯乙烯(白球),交联聚苯乙烯的交联度由对-二乙烯苯的用量控制,做为离子交换树脂的交联度为8%。,在交联聚苯乙烯大分子链中有苯环,该大分子链上的苯环与低分子苯有相同的化学活泼性, 可以发生多种反应,如磺化反应、氯甲基化反应等。 强酸型阳离子交换树脂的合成 该交联聚苯乙烯为一级聚合物,其侧基苯环是反
9、应性基团,如将其用二氯乙烷溶胀,而后加入浓H2SO4和浓HNO3(或氯磺酸ClSO3H)进行磺化反应, 可得到强酸型阳离子交换树脂:,强酸型阳离子交换树脂,磺酸型离子交换树脂为强酸型阳离子交换树脂。 酸性相当H2SO4,是强酸,并且能与水中或溶液中的阳离子(Na+,Mg+2Ca+2)发生离子交换反应:,水中或溶液中的Na+, Ca+2, Mg+2等阳离子进入树脂中,而树脂上的H+进入到溶液中或水中,通过离子交换反应,水中或溶液中阳离子只剩下H+。 强碱型阴离子交换树脂的合成 将交联聚苯乙烯在傅氏反应催化剂(ZnCl2)的存在下,与氯甲醚(CH3OCH2Cl)作用,发生氯甲基化反应, 再与三甲胺
10、作用季胺化(季胺盐),最后用强碱洗涤(季胺碱),则制得强碱型阴离子交换树脂:,季胺碱,季胺盐,强碱型阴离子交换树脂,季胺碱型离子交换树脂为强碱型阴离子交换树脂。碱性相当NaOH(强碱),并且能与水中或溶液中的阴离子 发生离子交换反应,因而称为强碱型阴离子交换树脂。,经过交换反应后水中或溶液中的阴离子只有 -OH。, 离子交换树脂的应用 水的净化和海水淡化 离子交换树脂可以净化水和使海水淡化,因为当水或溶液通过阳离子交换树脂后,水中的阳离子Na+, Ca+2, Mg+2等进入到树脂上,树脂上的H+进入到水中或溶液中,因而,水中的阳离子只剩下H+; 而后再将水通过阴离子交换树脂,水中的阴离子Cl-
11、, CO-2, SO4-2等进入到树脂中,树脂上的 -OH进入到水中或溶液中,因而水中的阴离子只剩下-OH 从而使水净化,海水淡化。 用离子交换树脂处理过的水称为去离子水,它在工业、实验室和锅炉用水得到广泛应用。用离子交换树脂处理水比用蒸馏方法效率高,设备简单,节约电能。 海水淡化具有战略意义,战士在海上作战时可做饮用淡水。 去离子水中的细菌没有杀死,所以不能用于医药卫生部门。,其它 离子交换树脂的应用极其广泛,除用于水的软化和净化外,还用于贵重金属的回收,铀的提取,抗生素、氨基酸、稀有金属与稀土金属的提取和分离。在有机合成中用作催化剂、载体及做医药等。 二、 聚合度变大的化学反应 聚合物的扩
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第八 聚合物 化学反应
链接地址:https://www.31doc.com/p-2969298.html