第八章 线型缩聚原理及生产工艺ppt课件.ppt

第八章
线型缩聚原理及生产工艺
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第一节线型缩聚概述
一、线型缩聚及线型缩聚物
1. 线型缩聚
定义:含有两个官能团的低分子化合物,在官能团之间发生反应,在缩去小分子的同时生成线型高聚物的逐步可逆平衡反应。
线型缩聚反应属于缩聚反应的一种,因为缩聚反应包括线型缩聚反应和体型缩聚反应。
线型缩聚的必要条件是需要一或两种双官能度单体。
例如乙二醇与已二酸均为双官能度单体,记为2-2 官能度体系。
官能度:一个反应单体上所含有的能参与反应的官能团数称为官能度。
高聚物合成工艺
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2. 线型缩聚物
高聚物合成工艺
n HO-(CH2)2-OH + n HOOC-(CH2)4-COOH
H-[O(CH2)2O-OC(CH2)4CO]n-OH + (2n-1) H2O
又如ω-氨基羧酸官能度为2,它的特点是一种单体的两端含有可相互缩合的不同种官能团,记为2 官能度体系,只此一种单体即可进行缩聚反应:
定义:由2-2或2官能度体系的单体进行线型缩聚反应形成的缩聚物。
特点:可以在溶剂中溶解,在受热时可以熔融,如果将它们作为塑料的基材,该种塑料为热塑性塑料,可以反复进行成型加工。
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高聚物合成工艺
最常见的线型缩聚物:
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA-6、 PA-66、 PA-1010、 PA-11、 PA-12)和聚碳酸酯(PC)。
耐热特种线型缩聚物:
聚苯砜、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑和聚苯并咪唑吡咯烷酮等。
二、线型缩聚的实施方法
线型缩聚的实施方法主要是熔融缩聚、溶液缩聚和界面缩聚。
(一) 熔融缩聚

定义:将单体、催化剂和相对分子质量调节剂等一起加入到反应釜中,加热熔融逐步形成高聚物的过程,称为熔融缩聚。
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高聚物合成工艺
优点:生产工艺比较简单、产品比较纯净,不需要后处理,可直接利用,省去了分离、溶剂回收等工序,其设备利用率高,生产能力大。
缺点: (1).熔融缩聚由于对单体纯度要求高、原料配比严格;需要高真空设备,设备的气密性要求非常高;
(2).整个反应过程中处在熔融状态,长时间受高温容易产生氧化、脱羧和脱胺等副反应,影响产品的色泽。
(3).制备耐热高聚物有困难。
(1) 温度和压力对线型缩聚物相对分子质量的影响
缩聚反应是可逆平衡反应,要使缩聚反应向着生成高聚物的方向移动,需要不断地升温、不断地降低压力,以利于小分子副产物从反应区域移除。

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高聚物合成工艺
经一系列推导后,得聚合度与官能团物质的量之比r和和反应程度P之间的关系如下:
( p <1)
( p =1)
若设x’为单体b-R‘-b过量的摩尔分数,即
欲合成高相对分子质量的缩聚物, b-R’-b过量的摩尔分数要非常小。
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高聚物合成工艺
在混缩聚体系中, na=nb 或在a-R-a,b-R’-b体系中另加单官能团化合物R’-b
式中, na=nb,nb’为单官能团化合物R’-b物质的量。系数2意指 1 mol的单官能团化合物R'-b,在官能团封锁中所起的作用相当2 mol官能团b。
加入单官能团化合物R‘-b的目的:做为官能团封锁剂进行官能团封锁, 控制缩聚物相对分子质量。
( p <1)
( p =1)
若设x0为单官能团化合物R‘-b的摩尔分数, 则
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高聚物合成工艺
说明缩聚物平均聚合度与单官能团化合物的摩尔分数成反比(官能团a完全反应,即P=1)。
换句话说,欲合成一定相对分子质量的缩聚物,必须严格控制单官能团化合物的用量。
说明单官能团化合物对限制缩聚物相对分子质量的显著作用。
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