高聚物-第八章、线型缩聚物.ppt

第八章线型缩聚物生产工艺
学习目的与要求
掌握线型缩聚生产工艺特点、涤纶树脂的生产工艺原理及工艺控制。了解尼龙-6树脂和尼龙-66树脂的生产工艺,了解其主要生产设备的结构,及产品的结构、主要性能及其用途。
缩聚生产工艺
缩聚及线型缩聚概述
缩聚反应——含有可反应官能团的单体之间的缩合反应,析出低分子化合物生成聚合物的反应,逐步聚合绝大部分为缩聚反应,也有加成聚合(如聚氨酯)。
线型缩聚物——2官能度单体合成的缩聚物,主要用作热塑性塑料、合成纤维等。
体型缩聚物——大于2官能度的单体合成的缩聚物,主要用作热固性塑料、热固性涂料和热固性粘合性
一、缩聚反应的特点
●缩聚反应的特点
缩聚反应的逐步性、可逆性和复杂性。
●缩聚反应与加聚反应的比较
比较项目
加聚反应
缩聚反应
分子链形成特点
聚合度与反应级数关系
反应过程中活性大分子数目
活性大分子反应中心结构
聚合产物与单体组成
引发剂或催化剂
聚合机理和聚合速率
单体转化率与时间的关系
产物相对分子质量与时间的关系
按链节进行
算术级数
不变
不同于单体
与单体组成相同
必需
分为链引发、链增长、链终止等基元
反应,增长活化能小,反应速率极
快,以秒计。
随时间的延长而增加。
开始迅速增加,但很快平稳。
按链段进行
几何级数
减少
类似于单体
多数不同于单体组成
不一定必需
无明显链引发、链增长、链终止等基
元反应,增长活化能较高,聚合速率
较慢,以小时计。
开始迅速增加,但很快平稳。
随时间增加而增加。
二、线型缩聚反应的机理
●线型大分子的生长过程
〆以a-A-b型单体为例
a-A-b
a-A-b
a[A]b
2
+
+
ab
a[A]b
2
a-A-b
+
a[A]b
3
+
ab
a[A]b
3
a-A-b
+
a[A]b
4
+
ab
a[A]b
2
a[A]b
2
+
a[A]b
4
+
ab
a[A]b
4
a-A-b
+
a[A]b
5
+
ab
a[A]b
2
a[A]b
3
+
a[A]b
5
+
ab
a[A]b
3
a[A]b
2
+
a[A]b
5
+
ab
a[A]b
5
a-A-b
+
a[A]b
6
+
ab
a[A]b
2
a[A]b
4
+
a[A]b
6
+
ab
a[A]b
3
a[A]b
3
+
a[A]b
6
+
ab
a[A]b
4
a[A]b
2
+
a[A]b
6
+
ab
a[A]b
m
a[A]b
n
+
a[A]b
n+m
+
ab
二聚体
三聚体
四聚体
五聚体
六聚体
先是单体之间反应,形成二聚体;然后是二聚体与单体反应,形成三聚体;三聚体再与单体反应或两个二聚体反应,形成四聚体;···。聚合度越大聚体其形成反应的形式越多。
三、缩聚反应的分类
●按产物大分子的几何形状分类
〆线型缩聚
条件:参加反应单体都带有两个官能团;大分子向两个方向增长;产物为线型结构。
通式:
n aAa
+
n
n bBb
a [ AB ] b
(2n-1)ab
+
n aAb
n
a [ A ] b
(n-1)ab
+
〆体型缩聚
条件:参加反应的单体中至少有一种带有两个以上官能团;大分子向三个以上方向增长;产物为体型结构。
通式:
n a-A-a
+
n b-B-b
b
~A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A~
~A-B-A~
~A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A~
A
A
A
A~
A~
A
A~
四、缩聚反应的单体官能团及产物
反应类型
特征基团
典型产品
聚酯化反应
-C-O-
涤纶,聚碳酸酯,不饱和聚酯,
醇酸树脂
聚酰胺化反应
-C-NH-
尼龙-6,尼龙-66,尼龙-1010,
尼龙-610
聚醚化反应
-O-
-S-
聚苯醚,环氧树脂,聚苯硫醚,
聚硫橡胶
聚氨酯化反应
-O-C-NH-
聚氨酯类
酚醛缩聚反应
酚醛树脂
脲醛缩聚反应
-NH-C-NH-CH2-
脲醛树脂
聚硅醚化反应
-Si-O-
有机硅树脂
O
O
O
O
OH
- -CH2-
线型缩聚物的工业应用

聚酯类:PET、PBT、聚双酚A型聚碳酸酯(PC)
聚酰胺类:尼龙-6、尼龙-66、尼龙-610、尼龙-1010
聚砜类:聚芳砜

均缩聚反应由同一种单体分子中有两种可相互发生缩聚反应的官能团之间的反应