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1、第二章高分子化学第二章高分子化学 掌握高分子合成的类型、特征、适用范掌握高分子合成的类型、特征、适用范围和高分子材料的化学反应的一些基本概念围和高分子材料的化学反应的一些基本概念和知识。和知识。高分子化学是研究高分子化合物合成和高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的一门学科。就广义来说还可以包括高反应的一门学科。就广义来说还可以包括高分子化合物的结构和性能。分子化合物的结构和性能。一、聚合反应一、聚合反应由低分子单体合成聚合物的反应称作聚合反应。由低分子单体合成聚合物的反应称作聚合反应。聚合反应有许多种类型，可以从不同角度进行分类：聚合反应有许多种类型，可以从不同角度进行分类：1.1.按单体
2、和聚合物在组成和结构上发生的变化分类：按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化分类：加聚反应：单体加成而聚合起来的反应加聚反应：单体加成而聚合起来的反应 加聚物加聚物 缩聚反应：单体间通过缩合反应，脱去小分子聚合成高缩聚反应：单体间通过缩合反应，脱去小分子聚合成高分子的反应分子的反应 缩聚物缩聚物nHnH2 2N(CHN(CH2 2)6 6NHNH2 2 +nHOOC(CH +nHOOC(CH2 2)4 4COOHCOOH H-NH(CHH-NH(CH2 2)6 6NHCO(CHNHCO(CH2 2)4 4CO-OH +(2n-1)HCO-OH +(2n-1)H2 2O O 新的聚合反应：开环聚
3、合开环聚合开环聚合开环聚合nCH2-CH2 OCH2CH2 n O 环氧乙烷聚环氧乙烷环氧乙烷聚环氧乙烷nNH(CH2)5CO NH(CH2)5CO n己内酰胺尼龙己内酰胺尼龙-6-6异构化聚合异构化聚合异构化聚合异构化聚合nCHnCH2 2=CH CH=CH CH2 2CHCH2 2-CONH-CONH n n CONH CONH2 2 丙烯酰胺尼龙丙烯酰胺尼龙-3-3氢转移聚合氢转移聚合氢转移聚合氢转移聚合nHO(CH)nHO(CH)4 4OH+OH+nOnO=C=N(CH=C=N(CH2 2)6 6N=C=ON=C=O 乙二醇二异氰酸己酯乙二醇二异氰酸己酯 O(CH O(CH2 2)4
4、4OCONH(CHOCONH(CH2 2)6 6NHCO NHCO n n 聚氨酯聚氨酯2.2.按聚合机理或动力学分类：按聚合机理或动力学分类：链锁聚合：链锁聚合：由链引发、链增长、链终止等基元由链引发、链增长、链终止等基元反应组成，特征是瞬间形成高聚物。反应组成，特征是瞬间形成高聚物。活性中心：自由基聚合、阳离子聚合、阴离活性中心：自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合等子聚合等逐步聚合：逐步聚合：由单体和单体、单体和聚合中间产由单体和单体、单体和聚合中间产物以及聚合中间产物之间通过功能基反应逐步物以及聚合中间产物之间通过功能基反应逐步进行的，聚合产物的聚合度是逐步增大的。进行的，聚合产物的聚合
5、度是逐步增大的。2.1.1 自由基聚合反应自由基聚合反应由外因作用形成单体自由基活性中心，再与单体链锁聚合形由外因作用形成单体自由基活性中心，再与单体链锁聚合形成聚合物的反应。成聚合物的反应。链引发链引发 I R*I R*R*+M RM*(I-R*+M RM*(I-引发剂，引发剂，R*-R*-活性种，活性种，RM*RM*单体活单体活性种性种)链增长链增长 RM*+M RMRM*+M RM2 2*RMRM2 2*+M RM*+M RM3 3*RM(n-1)*+M RM(n-1)*+M RMnRMn*链终止链终止 RMnRMn*死聚合物死聚合物 均裂均裂 RR 2 R RR 2 R 自由基聚合自由
6、基聚合 异裂异裂 A:B AA:B A+:B+:B阳离子聚合、阴离子聚合阳离子聚合、阴离子聚合 其中自由基聚合产物约占聚合物总产量的其中自由基聚合产物约占聚合物总产量的60%60%以上。以上。高压高压PVCPVC，PVCPVC，PSPS，PTFEPTFE，PVAcPVAc，PAV(PAV(聚丙烯腈聚丙烯腈)，丁，丁苯橡胶，丁腈橡胶，氯丁橡胶，苯橡胶，丁腈橡胶，氯丁橡胶，ABSABS树脂等都是通过自由基树脂等都是通过自由基聚合来生产的。聚合来生产的。自由基聚合机理：自由基聚合机理：链引发，链增长，链终止链引发，链增长，链终止(偶合终止和歧化偶合终止和歧化终止终止)，链转移。，链转移。自由基聚合反
7、应的特征：自由基聚合反应的特征：(1)(1)自由基聚合反应在微观上可以明显地区分成链的引发、增长、自由基聚合反应在微观上可以明显地区分成链的引发、增长、终止、转移等基元反应。其中引发速率最小，是控制总聚合终止、转移等基元反应。其中引发速率最小，是控制总聚合速率的关键。可以概括为慢引发、快增长、速终止。速率的关键。可以概括为慢引发、快增长、速终止。(2)(2)只有链增长反应才使聚合度增加。一个单体分子从引发经增只有链增长反应才使聚合度增加。一个单体分子从引发经增长和终止，转变成大分子，时间极短，不能停留在中间聚合长和终止，转变成大分子，时间极短，不能停留在中间聚合度阶段，反应混合物仅由单体和聚合
8、物组成。在聚合全过程度阶段，反应混合物仅由单体和聚合物组成。在聚合全过程中，聚合度变化较小。中，聚合度变化较小。(3)(3)在聚合过程中，单体浓度逐步降低，聚合物浓度在聚合过程中，单体浓度逐步降低，聚合物浓度相应提高。延长聚合时间主要是提高转化率，对分相应提高。延长聚合时间主要是提高转化率，对分子量影响较小。子量影响较小。(4)(4)少量少量(0.01%0.1%)(0.01%0.1%)阻聚剂是以使自由基聚合反应阻聚剂是以使自由基聚合反应终止。终止。转化率%0时间聚合物单体链引发反应：链引发反应：(40100(40100，键离解能，键离解能100170KJ/mol)100170KJ/mol)引发
9、剂：偶氮化合物引发剂：偶氮化合物(偶氮二异丁腈偶氮二异丁腈AIBN)AIBN)过氧化合物过氧化合物 有机有机 过氧化二苯甲酰过氧化二苯甲酰BPOBPO 无机无机 过硫酸钾过硫酸钾K K2 2S S2 2OO8 8AIBN 4565AIBN 4565 分解特点是几乎全部为一级反应，只形成一种分解特点是几乎全部为一级反应，只形成一种自由基，无诱导分解。比较稳定，可以纯粹状态安全贮存。自由基，无诱导分解。比较稳定，可以纯粹状态安全贮存。(CH(CH3 3)2 2C-N=N-C(CHC-N=N-C(CH3 3)2 2 2(CH 2(CH3 3)2 2-C-C +N+N2 2 CN CN CNCN CN
10、CNBPO BPO C-O-O-C 2C C-O-O-C 2C6 6H H5 5C-OC-O 2C 2C6 6H H5 5+2CO2CO2 2 O O O O O OK K2 2S S2 2OO8 8、(NH(NH4 4)2 2 S S2 2OO8 8 多用于乳液聚合和水溶液聚合。多用于乳液聚合和水溶液聚合。氧化氧化-还原引发体系：还原引发体系：在过氧化物类引发剂中加入少量还原剂所组成在过氧化物类引发剂中加入少量还原剂所组成的体系。降低氧化剂分解的活化能。的体系。降低氧化剂分解的活化能。活化能较低活化能较低(4060 KJ/mol)(4060 KJ/mol)，可在较低温度，可在较低温度(050
11、(050)下引发聚合，有较快的聚合速率。下引发聚合，有较快的聚合速率。常用于乳液聚合。常用于乳液聚合。2.1.2 自由基共聚合自由基共聚合均聚物种类有限。某单体与第二单体共聚合后，可以改变大均聚物种类有限。某单体与第二单体共聚合后，可以改变大均聚物种类有限。某单体与第二单体共聚合后，可以改变大均聚物种类有限。某单体与第二单体共聚合后，可以改变大分子的结构和性能，增加品种，扩大应用范围。改进机械强分子的结构和性能，增加品种，扩大应用范围。改进机械强分子的结构和性能，增加品种，扩大应用范围。改进机械强分子的结构和性能，增加品种，扩大应用范围。改进机械强度，弹性，塑性，柔软性，玻璃化温度，塑化温度，
12、熔点，度，弹性，塑性，柔软性，玻璃化温度，塑化温度，熔点，度，弹性，塑性，柔软性，玻璃化温度，塑化温度，熔点，度，弹性，塑性，柔软性，玻璃化温度，塑化温度，熔点，溶解性能，染色性能，表面性能等。溶解性能，染色性能，表面性能等。溶解性能，染色性能，表面性能等。溶解性能，染色性能，表面性能等。丁二烯丁二烯丁二烯丁二烯 苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯 增加强度增加强度增加强度增加强度 丁二烯丁二烯丁二烯丁二烯 丙烯腈丙烯腈丙烯腈丙烯腈 增加耐油性，丁腈橡胶增加耐油性，丁腈橡胶增加耐油性，丁腈橡胶增加耐油性，丁腈橡胶 苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯 丙烯腈丙烯腈丙烯腈丙烯腈 提高抗冲强度，增韧塑料提高抗冲强度，增
13、韧塑料提高抗冲强度，增韧塑料提高抗冲强度，增韧塑料 氯乙烯氯乙烯氯乙烯氯乙烯 醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯 增加塑性和溶解性能增加塑性和溶解性能增加塑性和溶解性能增加塑性和溶解性能 四氟乙烯四氟乙烯四氟乙烯四氟乙烯 全氟丙烯全氟丙烯全氟丙烯全氟丙烯 增加柔性，特种橡胶增加柔性，特种橡胶增加柔性，特种橡胶增加柔性，特种橡胶 苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯 改善流动性能和加工性能改善流动性能和加工性能改善流动性能和加工性能改善流动性能和加工性能共聚物组成与单体配料组成往往不同。在共聚过程中，先后共聚物组成与单体配料组成往往不同。在共聚
14、过程中，先后共聚物组成与单体配料组成往往不同。在共聚过程中，先后共聚物组成与单体配料组成往往不同。在共聚过程中，先后生成的共聚物组成不一致。生成的共聚物组成不一致。生成的共聚物组成不一致。生成的共聚物组成不一致。2.1.3 离子型聚合及开环聚合离子型聚合及开环聚合离子聚合：活性中心是离子或离子对。离子聚合：活性中心是离子或离子对。多数烯类单体都能进行自由基聚合，但对离子聚多数烯类单体都能进行自由基聚合，但对离子聚合却有很高的选择性。合却有很高的选择性。通常带有通常带有1,1-1,1-二烷基、烷氧基等推电子基的单体二烷基、烷氧基等推电子基的单体有利于阳离子聚合；具有腈基、羰基等吸电子基有利于阳离
15、子聚合；具有腈基、羰基等吸电子基的单体才能进行阴离子聚合。带苯基、乙烯基的的单体才能进行阴离子聚合。带苯基、乙烯基的烯类单体，如苯乙烯，丁二烯等，系共轭体系，烯类单体，如苯乙烯，丁二烯等，系共轭体系，既能阳离子聚合，也能阴离子聚合。既能阳离子聚合，也能阴离子聚合。(1)(1)阳离子聚合阳离子聚合 A A+B B +M AM+M AM+B B MnMnA A+阳离子活性中心阳离子活性中心B B 反离子或抗衡离子反离子或抗衡离子单体：单体：具有推电子基的烯类单体。推电子基一方面使具有推电子基的烯类单体。推电子基一方面使C-CC-C电电子云密度增加，有利于阳离子活性种的进攻，另一方面使生子云密度增加
16、，有利于阳离子活性种的进攻，另一方面使生成的成的C C+电子云分散而稳定。电子云分散而稳定。异丁烯异丁烯 (CH(CH3 3)2 2C=CHC=CH2 2 烷基乙烯基醚烷基乙烯基醚 CHCH2 2=CH-OR=CH-OR引发剂：引发剂：质子酸质子酸 H H2 2SOSO4 4，H H3 3POPO4 4，HClOHClO4 4等，在强极性溶剂等，在强极性溶剂中，酸根阴离子被溶剂化，不易链终止。中，酸根阴离子被溶剂化，不易链终止。LewisLewis酸酸 AlClAlCl3 3、BFBF3 3、SnClSnCl4 4、ZnClZnCl2 2、TiBrTiBr4 4，一般都需，一般都需要共引发剂要
17、共引发剂(如水如水)作为质子或碳阳离子的供给体。作为质子或碳阳离子的供给体。其它：其它：I I2 2 +I +I2 2 I+(I I+(I3 3)CHCH3 3COCO+(ClO(ClO4 4)机理：机理：链引发链引发 C+RH HC+RH H+(CR)(CR)H H+(CR)(CR)M HMM HM+(CR)(CR)链增长链增长 HMHMn n+(CR(CR)M M HMHM+n+1n+1 (CR)(CR)链转移和终止：向单体转移终止，自发终止或和向反链转移和终止：向单体转移终止，自发终止或和向反离子转移终止。离子转移终止。特点：特点：快引发、快增长、易转移、难终止。快引发、快增长、易转移、
18、难终止。(2)阴离子聚合 A A+B B +M B M+M B MA A+MnMnB B 阴离子活性中心，一般由亲核试剂提供阴离子活性中心，一般由亲核试剂提供A A+为反离子，一般为金属离子为反离子，一般为金属离子 P38 P38 表表表表2-12-1阴离子聚合的引发剂与单体阴离子聚合的引发剂与单体阴离子聚合的引发剂与单体阴离子聚合的引发剂与单体A A类单体是非极性共轭烯烃，只有用类单体是非极性共轭烯烃，只有用类单体是非极性共轭烯烃，只有用类单体是非极性共轭烯烃，只有用a a类强的阴离子引发剂才能类强的阴离子引发剂才能类强的阴离子引发剂才能类强的阴离子引发剂才能聚合。聚合。聚合。聚合。B B类
19、单体是极性单体，用格氏试剂在非极性溶剂中可制得立体类单体是极性单体，用格氏试剂在非极性溶剂中可制得立体类单体是极性单体，用格氏试剂在非极性溶剂中可制得立体类单体是极性单体，用格氏试剂在非极性溶剂中可制得立体规整聚合物。用规整聚合物。用规整聚合物。用规整聚合物。用a a类引发剂易引起副反应使链终止，难以制类引发剂易引起副反应使链终止，难以制类引发剂易引起副反应使链终止，难以制类引发剂易引起副反应使链终止，难以制得活的聚合物。得活的聚合物。得活的聚合物。得活的聚合物。C C类单体主要以自由基机理聚合，也可用类单体主要以自由基机理聚合，也可用类单体主要以自由基机理聚合，也可用类单体主要以自由基机理聚
20、合，也可用bcbc类引发阴离子聚合，类引发阴离子聚合，类引发阴离子聚合，类引发阴离子聚合，若用若用若用若用a a类，则反应十分激烈，常在低温下进行。类，则反应十分激烈，常在低温下进行。类，则反应十分激烈，常在低温下进行。类，则反应十分激烈，常在低温下进行。D D类是阴离子聚合活性很高的单体，聚合速度极快，引发剂和类是阴离子聚合活性很高的单体，聚合速度极快，引发剂和类是阴离子聚合活性很高的单体，聚合速度极快，引发剂和类是阴离子聚合活性很高的单体，聚合速度极快，引发剂和单体活性基团易起反应而失活。单体活性基团易起反应而失活。单体活性基团易起反应而失活。单体活性基团易起反应而失活。阴离子聚合聚合机理
21、：快引发、快增长、无终止碱金属引发碱金属引发链引发反应链引发反应 金属烷基化合物引发金属烷基化合物引发 活性高分子链引发活性高分子链引发 性质性质 聚合速率聚合速率 链锁聚合反应链锁聚合反应 链增长反应链增长反应 离子对状态离子对状态 温度温度 分子量分子量 溶剂极性溶剂极性 立构规整立构规整 溶剂化能力溶剂化能力 封端封端 链终止反应链终止反应 官能团官能团 含质子化合物含质子化合物 自由基聚合与离子聚合的比较：引发剂种类单体结构溶剂的影响反应温度聚合机理阻聚剂种类2.1.4 缩聚反应缩聚反应 由含有两个或两个以上官能度的单体分子间逐由含有两个或两个以上官能度的单体分子间逐步缩合聚合形成聚合
22、物，同时析出低分子副产物的步缩合聚合形成聚合物，同时析出低分子副产物的化学反应。化学反应。(一一一一)线形缩聚反应线形缩聚反应线形缩聚反应线形缩聚反应 涤纶树脂、聚酰胺涤纶树脂、聚酰胺-66-66、聚酰胺、聚酰胺-6(-6(酸催化酸催化)、聚、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、聚氨酯等重要合成纤维和碳酸酯、聚砜、聚苯醚、聚氨酯等重要合成纤维和工程塑料都是由线形缩聚或逐步聚合反应合成的。工程塑料都是由线形缩聚或逐步聚合反应合成的。缩聚速率和缩聚物分子量是两个重要指标。缩聚速率和缩聚物分子量是两个重要指标。各类线形缩聚物要求有不同分子量，同类缩聚各类线形缩聚物要求有不同分子量，同类缩聚物用作纤维和工程塑料时
23、对分子量的要求也有差异。物用作纤维和工程塑料时对分子量的要求也有差异。2-22-2或或2 2官能度体系是线形缩聚的必要条件，但官能度体系是线形缩聚的必要条件，但不是充分条件，尚须考虑单体的成环倾向问题。不是充分条件，尚须考虑单体的成环倾向问题。5 5元环或元环或元环或元环或6 6元环最稳定元环最稳定元环最稳定元环最稳定7,127,123,43,4，8-118-11HO(CH2)nCOOH 合成聚酯合成聚酯n=1,2HOCH2COOH HOCH2COOCH2COOH CH2 O O=C C=O O CH2n=2 易生成丙烯酸易生成丙烯酸 CH2=CHCOOHn=3,4 则分子内缩合成较稳定的五元
24、、六元内酯则分子内缩合成较稳定的五元、六元内酯n5 则主要形成线形缩聚物则主要形成线形缩聚物单体浓度：单体浓度：较低有利于成环较低有利于成环 较高有利于线形缩聚较高有利于线形缩聚机理：机理：逐步和平衡逐步和平衡 以二元醇和二元酸为例以二元醇和二元酸为例 HOROH+HOOCRCOOH HOROOCRCOOH+H2O 可进一步反应成三、四聚体，缩合反应逐步进可进一步反应成三、四聚体，缩合反应逐步进行下去，聚合度随时间或反应程度增加。行下去，聚合度随时间或反应程度增加。缩聚反应可逆的程度可由平衡常数的大小来衡量。缩聚反应可逆的程度可由平衡常数的大小来衡量。根据其大小，可将线型缩聚大致分成三类：根据
25、其大小，可将线型缩聚大致分成三类：平衡常数小，如聚酯化反应，平衡常数小，如聚酯化反应，K 4K 4，低分子副产物，低分子副产物，水的存在对分子量影响很大，应认真除去。水的存在对分子量影响很大，应认真除去。平衡常数中等，如聚酰胺化反应，平衡常数中等，如聚酰胺化反应，K 300 500K 300 500，水对分子量有所影响。水对分子量有所影响。平衡常数很大，如聚碳酸酯和聚砜一类的缩聚，平衡平衡常数很大，如聚碳酸酯和聚砜一类的缩聚，平衡常数总在几千以上。常数总在几千以上。逐步特性是所有缩聚反应所共有的，可逆平衡逐步特性是所有缩聚反应所共有的，可逆平衡的程度则各类缩聚反应有明显的差别。的程度则各类缩聚
26、反应有明显的差别。(二二)体型缩聚反应体型缩聚反应 第一阶段先制成聚合不完全的预聚物，一般是线型或支链型低聚物，分子量约500 5000，可以是液体或固体；第二阶段预聚物在加热和加压条件下，开始时仍有流动能力，可以充满模腔，经交联反应后，即成固定形状的制品。凝胶化开始时的临界反应程度Pc 甲阶段 P Pc 乙阶段 P Pc 丙阶段 P Pc2.1.5 聚合方法聚合方法(一一一一)本体聚合本体聚合本体聚合本体聚合 不加其他介质，只有单体本身在加入少量引发剂或直接在热、不加其他介质，只有单体本身在加入少量引发剂或直接在热、光、辐射能作用下进行的聚合称为本体聚合。有时还可能加少量光、辐射能作用下进行
27、的聚合称为本体聚合。有时还可能加少量色料、增塑剂、润滑剂、分子量调节剂等助剂。色料、增塑剂、润滑剂、分子量调节剂等助剂。优点：产物纯净，尤适于制板材、型材等透明制品，电性能好。优点：产物纯净，尤适于制板材、型材等透明制品，电性能好。缺点：分子量分布较宽，易爆聚。缺点：分子量分布较宽，易爆聚。(二二二二)溶液聚合溶液聚合溶液聚合溶液聚合 单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。工业上用于聚合物溶液直接使用的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍工业上用于聚合物溶液直接使用的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍工业上用于聚合
28、物溶液直接使用的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍工业上用于聚合物溶液直接使用的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍剂、合成纤维纺丝液、需继续进行的化学反应等。剂、合成纤维纺丝液、需继续进行的化学反应等。剂、合成纤维纺丝液、需继续进行的化学反应等。剂、合成纤维纺丝液、需继续进行的化学反应等。优点：易于控制，分子量分布均匀并可调，支化交联少。优点：易于控制，分子量分布均匀并可调，支化交联少。优点：易于控制，分子量分布均匀并可调，支化交联少。优点：易于控制，分子量分布均匀并可调，支化交联少。缺点：效率低，分子量不高，溶剂难处理。缺点：效率低，分子量不高，溶剂难处理。缺点：效率低，分子量不高，溶剂难处理。缺点：效率低
29、，分子量不高，溶剂难处理。(三三)悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合 单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合。一般由单体单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合。一般由单体(非水非水溶性溶性)、油溶性引发剂、水、分散剂组成。、油溶性引发剂、水、分散剂组成。在工业上得到广泛应用，在工业上得到广泛应用，80%-85%80%-85%的的PVCPVC，苯乙烯、大，苯乙烯、大部分聚苯乙烯部分聚苯乙烯(PS)(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(PMMA)均系用此法。均系用此法。优点：产物易加工处理，分子量分布均匀。优点：产物易加工处理，分子量分布均匀。缺点：分散剂残留，透明性、绝缘性较差。缺点：
30、分散剂残留，透明性、绝缘性较差。分散剂分散剂分散剂分散剂水溶性有机高分子水溶性有机高分子 聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸 盐与来酸酐盐与来酸酐-苯乙烯共苯乙烯共聚物、甲基纤维素、酸甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基聚物、甲基纤维素、酸甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素，明胶，蛋白质，淀粉。甲基纤维素，明胶，蛋白质，淀粉。不溶于水的无机粉末不溶于水的无机粉末 碳酸镁、碳酸镁、CaCOCaCO3 3、BaCOBaCO3 3、CaSOCaSO4 4、CaCa3 3(PO(PO4 4)2 2、滑石粉、滑石粉、高岭土、白垩等。高岭土、白垩等。除上述主分散剂外，有时
31、还另加少量表面活性剂作为助除上述主分散剂外，有时还另加少量表面活性剂作为助除上述主分散剂外，有时还另加少量表面活性剂作为助除上述主分散剂外，有时还另加少量表面活性剂作为助分散剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚磺化油分散剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚磺化油分散剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚磺化油分散剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚磺化油等。不宜多加，否则容易转变为乳液聚合。等。不宜多加，否则容易转变为乳液聚合。等。不宜多加，否则容易转变为乳液聚合。等。不宜多加，否则容易转变为乳液聚合。聚乙烯醇、明胶等主分散剂用量约为单体量的聚乙烯醇、明胶等主分散剂用量约
32、为单体量的聚乙烯醇、明胶等主分散剂用量约为单体量的聚乙烯醇、明胶等主分散剂用量约为单体量的0.1%0.1%左右，左右，左右，左右，助分散剂为助分散剂为助分散剂为助分散剂为0.01-0.03%0.01-0.03%。(四四四四)乳液聚合乳液聚合乳液聚合乳液聚合 单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。乳液聚合，粒径约乳液聚合，粒径约乳液聚合，粒径约乳液聚合，粒径约0.05 0.2um0.05 0.2um，悬浮聚合，悬浮聚合，悬浮聚合，悬浮聚
33、合0.05 2mm0.05 2mm 乳液聚合引发剂是水溶性的，悬浮聚合则为油性的乳液聚合乳液聚合引发剂是水溶性的，悬浮聚合则为油性的乳液聚合乳液聚合引发剂是水溶性的，悬浮聚合则为油性的乳液聚合乳液聚合引发剂是水溶性的，悬浮聚合则为油性的乳液聚合主要成分，单体、分散介质、乳化剂和引发剂。主要成分，单体、分散介质、乳化剂和引发剂。主要成分，单体、分散介质、乳化剂和引发剂。主要成分，单体、分散介质、乳化剂和引发剂。优点：分子量高，反应速度快，可连续生产。优点：分子量高，反应速度快，可连续生产。优点：分子量高，反应速度快，可连续生产。优点：分子量高，反应速度快，可连续生产。缺点：乳化剂残留，介电性差。
34、缺点：乳化剂残留，介电性差。缺点：乳化剂残留，介电性差。缺点：乳化剂残留，介电性差。(五五)界面缩聚界面缩聚 两种单体分别溶于互不相溶的溶剂中，在两相界面处发生的缩聚反应。优点：反应条件温和缺点：价格高，溶剂处理难。(六六)辐射聚合辐射聚合 以电磁辐射引发和增长的聚合反应。有粒子、-射线、-射线。四种聚合方法的比较四种聚合方法的比较四种聚合方法的比较四种聚合方法的比较本体聚合本体聚合本体聚合本体聚合溶液聚合溶液聚合溶液聚合溶液聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合乳液聚合乳液聚合乳液聚合乳液聚合配方主要配方主要配方主要配方主要成分成分成分成分单体、引发剂单体、引发剂单体、引发剂单体、引发剂单体、
35、引发剂、溶剂单体、引发剂、溶剂单体、引发剂、溶剂单体、引发剂、溶剂单体、引发剂、水、分单体、引发剂、水、分单体、引发剂、水、分单体、引发剂、水、分散剂散剂散剂散剂单体、引发剂、水、乳化剂单体、引发剂、水、乳化剂单体、引发剂、水、乳化剂单体、引发剂、水、乳化剂引发剂引发剂引发剂引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂油溶性引发剂水溶性引发剂水溶性引发剂水溶性引发剂水溶性引发剂聚合场所聚合场所聚合场所聚合场所本体内本体内本体内本体内溶液内溶液内溶液内溶液内单体液滴内单体液滴内单体液滴内单体液滴内胶束和
36、乳胶粒内胶束和乳胶粒内胶束和乳胶粒内胶束和乳胶粒内温度控制温度控制温度控制温度控制难难难难较易，溶剂为传热体较易，溶剂为传热体较易，溶剂为传热体较易，溶剂为传热体易，水为传热体易，水为传热体易，水为传热体易，水为传热体易，水为传热体易，水为传热体易，水为传热体易，水为传热体聚合机理聚合机理聚合机理聚合机理自由基聚合一般机理自由基聚合一般机理自由基聚合一般机理自由基聚合一般机理分子量控制较困难，分子量控制较困难，分子量控制较困难，分子量控制较困难，分子量分布较宽分子量分布较宽分子量分布较宽分子量分布较宽可伴有向溶剂的链转移。可伴有向溶剂的链转移。可伴有向溶剂的链转移。可伴有向溶剂的链转移。速率较
37、小，分子量较低，速率较小，分子量较低，速率较小，分子量较低，速率较小，分子量较低，较易控制分布窄较易控制分布窄较易控制分布窄较易控制分布窄与本体聚合同与本体聚合同与本体聚合同与本体聚合同能同时提高聚合速率和分子量，能同时提高聚合速率和分子量，能同时提高聚合速率和分子量，能同时提高聚合速率和分子量，分子量控制较易。具有特殊机分子量控制较易。具有特殊机分子量控制较易。具有特殊机分子量控制较易。具有特殊机理理理理生产特征生产特征生产特征生产特征体系温度高，需搅拌，间体系温度高，需搅拌，间体系温度高，需搅拌，间体系温度高，需搅拌，间歇生产歇生产歇生产歇生产(少数连续生产少数连续生产少数连续生产少数连续
38、生产)，设备简单，宜制板材和型设备简单，宜制板材和型设备简单，宜制板材和型设备简单，宜制板材和型材材材材散热容易，可连续生产。散热容易，可连续生产。散热容易，可连续生产。散热容易，可连续生产。不易制成干燥粉或粒状不易制成干燥粉或粒状不易制成干燥粉或粒状不易制成干燥粉或粒状树脂树脂树脂树脂散热容易，间歇生产，散热容易，间歇生产，散热容易，间歇生产，散热容易，间歇生产，常有分离、洗涤、干燥常有分离、洗涤、干燥常有分离、洗涤、干燥常有分离、洗涤、干燥等工序等工序等工序等工序散热容易，可连续生产。制取散热容易，可连续生产。制取散热容易，可连续生产。制取散热容易，可连续生产。制取固体树脂时，需经凝聚、洗
39、涤、固体树脂时，需经凝聚、洗涤、固体树脂时，需经凝聚、洗涤、固体树脂时，需经凝聚、洗涤、干燥等工序干燥等工序干燥等工序干燥等工序产品特征产品特征产品特征产品特征产物纯净，可直接成型，产物纯净，可直接成型，产物纯净，可直接成型，产物纯净，可直接成型，宜生产透明、浅色制品宜生产透明、浅色制品宜生产透明、浅色制品宜生产透明、浅色制品聚合液一般直接使用聚合液一般直接使用聚合液一般直接使用聚合液一般直接使用直接得粒直接得粒直接得粒直接得粒(或粉或粉或粉或粉)状产品，状产品，状产品，状产品，利于成型，产物较纯，利于成型，产物较纯，利于成型，产物较纯，利于成型，产物较纯，可能留有少量分散剂可能留有少量分散剂
40、可能留有少量分散剂可能留有少量分散剂产品含有少量乳化剂及其它助产品含有少量乳化剂及其它助产品含有少量乳化剂及其它助产品含有少量乳化剂及其它助剂，用于要求电性能不高的场剂，用于要求电性能不高的场剂，用于要求电性能不高的场剂，用于要求电性能不高的场合合合合主要工业主要工业主要工业主要工业生产品种生产品种生产品种生产品种LDPE(LDPE(颗粒状颗粒状颗粒状颗粒状)HDPE(HDPE(粉或颗粒粉或颗粒粉或颗粒粉或颗粒)PS(PS(颗粒状颗粒状颗粒状颗粒状)PVC(PVC(粉状粉状粉状粉状)PMMA(PMMA(板、棒、管板、棒、管板、棒、管板、棒、管)PP(PP(颗粒状颗粒状颗粒状颗粒状)PAN(PA
41、N(溶液或颗粒溶液或颗粒溶液或颗粒溶液或颗粒)PVAcPVAc(溶液溶液溶液溶液)HDPE(HDPE(粉或颗粒粉或颗粒粉或颗粒粉或颗粒)PP(PP(颗粒颗粒颗粒颗粒)顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶(胶粒或胶片胶粒或胶片胶粒或胶片胶粒或胶片)异戊橡胶异戊橡胶异戊橡胶异戊橡胶(胶粒或胶片胶粒或胶片胶粒或胶片胶粒或胶片)乙丙橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶(胶粒或胶片胶粒或胶片胶粒或胶片胶粒或胶片)丁基橡胶丁基橡胶丁基橡胶丁基橡胶(胶粒或胶片胶粒或胶片胶粒或胶片胶粒或胶片)PVC(PVC(粉状粉状粉状粉状)PS(PS(珠状珠状珠状珠状)PMMA(PMMA(珠状珠状珠状珠状)PVC(PVC(粉状粉状粉状
42、粉状)PVAcPVAc及其共聚物及其共聚物及其共聚物及其共聚物(乳液乳液乳液乳液)聚丙烯酸酯及其共聚物聚丙烯酸酯及其共聚物聚丙烯酸酯及其共聚物聚丙烯酸酯及其共聚物(乳液乳液乳液乳液)丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶(胶粒或乳液胶粒或乳液胶粒或乳液胶粒或乳液)丁腈橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶(胶粒或乳液胶粒或乳液胶粒或乳液胶粒或乳液)氯丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶(胶粒或乳液胶粒或乳液胶粒或乳液胶粒或乳液)二、聚合物的化学反应二、聚合物的化学反应 通过聚合物的化学反应，在理论上可以研究聚合物的结通过聚合物的化学反应，在理论上可以研究聚合物的结构、在实用上则可将天然或合成高分子转变成新的聚合物。
43、构、在实用上则可将天然或合成高分子转变成新的聚合物。提出防老化措施，研究降解以利于废聚物处理。提出防老化措施，研究降解以利于废聚物处理。2.2.1 2.2.1 聚合物化学反应特征聚合物化学反应特征聚合物化学反应特征聚合物化学反应特征 (1)(1)反应速率与转化率通常较低、往往不完全反应速率与转化率通常较低、往往不完全 由于邻近基团的影响及其他因素，使官能团全部由于邻近基团的影响及其他因素，使官能团全部转化很困难，甚至不可能。在许多情况下，为了控转化很困难，甚至不可能。在许多情况下，为了控制合适的性能，实际上只希望一部分基团反应，形制合适的性能，实际上只希望一部分基团反应，形成的这种在链上含有多
44、种不重复的结构单元的聚合成的这种在链上含有多种不重复的结构单元的聚合物，常称为物，常称为异链聚合物异链聚合物。官能团的反应程度常用转。官能团的反应程度常用转化率来表示，而不用产率。化率来表示，而不用产率。(2)(2)反应十分复杂反应十分复杂 往往伴有许多副反应。化学反应式很难定量而完整地反映真往往伴有许多副反应。化学反应式很难定量而完整地反映真实情况，要用官能团的百分转化率补充说明其反应情况，并实情况，要用官能团的百分转化率补充说明其反应情况，并以结构单元作为化学反应的计算单元。以结构单元作为化学反应的计算单元。2.2.2 2.2.2 影响大分子链上官能团反应能力的因素影响大分子链上官能团反应
45、能力的因素影响大分子链上官能团反应能力的因素影响大分子链上官能团反应能力的因素物理因素：物理因素：物理因素：物理因素：反应物质的扩散速度和局部浓度反应物质的扩散速度和局部浓度反应物质的扩散速度和局部浓度反应物质的扩散速度和局部浓度 结晶和无定型聚集态结晶和无定型聚集态结晶和无定型聚集态结晶和无定型聚集态 线型、支链型及交联聚合物线型、支链型及交联聚合物线型、支链型及交联聚合物线型、支链型及交联聚合物 不同的链构象不同的链构象不同的链构象不同的链构象 均相或非均相均相或非均相均相或非均相均相或非均相(在聚合物化学反应中，因结晶性不同而影响反应结果的现象称在聚合物化学反应中，因结晶性不同而影响反应
46、结果的现象称在聚合物化学反应中，因结晶性不同而影响反应结果的现象称在聚合物化学反应中，因结晶性不同而影响反应结果的现象称为为为为结晶效应结晶效应结晶效应结晶效应)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 几率效应几率效应几率效应几率效应 立体异构效应立体异构效应立体异构效应立体异构效应 2.2.3 2.2.3 聚合物的相似转变聚合物的相似转变聚合物的相似转变聚合物的相似转变 聚合物与低分子化合物反应，仅限于侧基或端基转变而聚合物与低分子化合物反应，仅限于侧基或端基转变而聚合物与低分子化合物反应，仅限于侧基或端基转变而聚合物与低分子化合物反应，仅限于侧
47、基或端基转变而聚合度基本不变的反应，称为聚合度基本不变的反应，称为聚合度基本不变的反应，称为聚合度基本不变的反应，称为聚合物的相似转变聚合物的相似转变聚合物的相似转变聚合物的相似转变。纤维素的脂化纤维素的脂化纤维素的脂化纤维素的脂化聚醋酸乙烯酯的水解聚醋酸乙烯酯的水解聚醋酸乙烯酯的水解聚醋酸乙烯酯的水解聚乙烯的氯化聚乙烯的氯化聚乙烯的氯化聚乙烯的氯化含芳环高分子的取代反应含芳环高分子的取代反应含芳环高分子的取代反应含芳环高分子的取代反应2.2.4 2.2.4 聚合度变大的化学转变聚合度变大的化学转变聚合度变大的化学转变聚合度变大的化学转变 交联：交联：交联：交联：聚合物在热、光、辐射能或交联剂
48、作用下，分子链间以聚合物在热、光、辐射能或交联剂作用下，分子链间以聚合物在热、光、辐射能或交联剂作用下，分子链间以聚合物在热、光、辐射能或交联剂作用下，分子链间以化学键联结起来构成三维网状或体型结构的反应，称为交联。化学键联结起来构成三维网状或体型结构的反应，称为交联。化学键联结起来构成三维网状或体型结构的反应，称为交联。化学键联结起来构成三维网状或体型结构的反应，称为交联。橡胶的硫化：橡胶的交联常称为硫化。硫化是指由化学因素橡胶的硫化：橡胶的交联常称为硫化。硫化是指由化学因素橡胶的硫化：橡胶的交联常称为硫化。硫化是指由化学因素橡胶的硫化：橡胶的交联常称为硫化。硫化是指由化学因素或物理因素引起
49、橡胶交联的统称。或物理因素引起橡胶交联的统称。或物理因素引起橡胶交联的统称。或物理因素引起橡胶交联的统称。聚烯烃的交联聚烯烃的交联聚烯烃的交联聚烯烃的交联高能辐射交联高能辐射交联高能辐射交联高能辐射交联热固性树脂的交联热固性树脂的交联热固性树脂的交联热固性树脂的交联(固化固化固化固化)接枝反应：接枝反应：接枝反应：接枝反应：在主链上接上结构和组成不同的支链的化学过程。在主链上接上结构和组成不同的支链的化学过程。在主链上接上结构和组成不同的支链的化学过程。在主链上接上结构和组成不同的支链的化学过程。聚合法聚合法聚合法聚合法大单体法：预先制得端基带双键的预聚体，然后与其他单体大单体法：预先制得端基
50、带双键的预聚体，然后与其他单体大单体法：预先制得端基带双键的预聚体，然后与其他单体大单体法：预先制得端基带双键的预聚体，然后与其他单体一起共聚。一起共聚。一起共聚。一起共聚。以聚合物为引发剂法：先将聚合物某些链节转变成引发剂以聚合物为引发剂法：先将聚合物某些链节转变成引发剂以聚合物为引发剂法：先将聚合物某些链节转变成引发剂以聚合物为引发剂法：先将聚合物某些链节转变成引发剂(自由基、正离子、负离子自由基、正离子、负离子自由基、正离子、负离子自由基、正离子、负离子)，然后引发单体聚合形成支链。，然后引发单体聚合形成支链。，然后引发单体聚合形成支链。，然后引发单体聚合形成支链。向聚合物链转移法：将某