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缩合聚合反应:高分子合成工业的重要步骤

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:许多性能优良的高分子材料,如一些合成纤维、工程塑料、耐高温聚合物和特种合成橡胶,都是通过缩合聚合反应制成的。因此,缩合聚合反应,在高分子合成工业中占有重要地位。(一)缩聚反应的特点具有两个或多个反应官能团的低分子化合物(单体),通过多次重复的缩合反应形成聚合物的过程,称为缩合聚合反应,简称缩聚反应。如涤纶、尼龙、聚碳酸酯等,就是按此类反应合成的。如二元酸与二元醇或二元胺的缩聚反应。

缩合聚合反应:高分子合成工业的重要步骤

许多性能优良的高分子材料,如一些合成纤维、工程塑料、耐高温聚合物和特种合成橡胶,都是通过缩合聚合反应制成的。因此,缩合聚合反应,在高分子合成工业中占有重要地位。

(一)缩聚反应的特点

具有两个或多个反应官能团的低分子化合物(单体),通过多次重复的缩合反应形成聚合物的过程,称为缩合聚合反应,简称缩聚反应。该反应的聚合物,称为缩聚物,留有官能团的结构特征。

缩聚反应的主要特点如下:

1.除生成缩聚物外,常常有低分子副产物(如水、醇、卤化氢、氨等)生成。因此,缩聚物和单体的原子组成并不相同。

2.缩聚反应不象自由基聚合那样有活泼的自由基形成,而是通过官能团之间的逐步反应来进行的。

3.反应初期单体很快转化成二聚体、三聚体和其它低聚物,转化率与时间无关,而缩聚物的分子量随反应时间的增长而逐渐增大,直至反应达到平衡为止。

4.链增长主要靠官能团之间的反应来实现,而链增长速率很慢。在链增长过程中,每步产物都能独立存在,并且可以随时终止反应。

5.缩聚反应在一般情况下为可逆反应,而且平衡缩聚是一个复杂反应过程。

从理论上来看,缩聚反应似乎可不断进行下去,缩聚物分子量似乎可无限增大,直至官能团消耗完为止。但实际上缩聚物分子量一般小于105,这是因为反应体系的粘度不断增大,使官能团之间的反应几率不断降低,小分子副产物也难以排出,使缩聚反应达到可逆平衡。

(二)缩聚反应的类型

1.按照缩聚物的结构形态,缩聚反应可分为线型缩聚反应和体型缩聚反应两种类型。

(1)线型缩聚反应:参加反应的单体都只含有两个官能团,反应中形成的大分子沿着链端向两个方向增长,得到线型缩聚物,这类反应称为线型缩聚反应。如涤纶、尼龙聚碳酸酯等,就是按此类反应合成的。其反应通式如下:

式中:A、B为两种结构单元;a、b为两种能彼此发生缩合的官能团;ab为生成的小分子副产物。(www.xing528.com)

(2)体型缩聚反应:参加反应的单体之一,含有两个以上的官能团,反应中形成的大分子向几个方向增长,得到体型缩聚物,这类反应称为体型缩聚反应。如酚醛树脂等,就是按此类反应合成的。

2.按参加反应单体的种类,可分为以下三种类型:

(1)均缩聚:只有一种单体进行的缩聚反应。

式中:A、B为两种结构单元;a、b为两种能彼此发生缩合的官能团;ab为生成的小分子副产物。

(2)体型缩聚反应:参加反应的单体之一,含有两个以上的官能团,反应中形成的大分子向几个方向增长,得到体型缩聚物,这类反应称为体型缩聚反应。如酚醛树脂等,就是按此类反应合成的。

2.按参加反应单体的种类,可分为以下三种类型:

(1)均缩聚:只有一种单体进行的缩聚反应。

(2)混缩聚:由两种具有不同官能团的单体进行的缩聚反应,并且这两种单体自身却不能进行均缩聚。如二元酸与二元醇或二元胺的缩聚反应。

(2)混缩聚:由两种具有不同官能团的单体进行的缩聚反应,并且这两种单体自身却不能进行均缩聚。如二元酸与二元醇或二元胺的缩聚反应。

(3)共缩聚:在均缩聚或混缩聚中,再加入另一种单体进行的缩聚反应。

(3)共缩聚:在均缩聚或混缩聚中,再加入另一种单体进行的缩聚反应。

缩聚物有以下一些主要品种,如聚酯、聚酰胺、聚砜、聚醚、聚碳酸酯等。

缩聚物有以下一些主要品种,如聚酯、聚酰胺、聚砜、聚醚、聚碳酸酯等。

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