高分子化工反应单元工艺

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1、高分子化工反应单元工艺8-1绪论一、引言高分子化合物通常是指相对分子质量高达～。的化合物，简称高分子。高分子化合物可分为天然高分子和合成高分子。棉花、丝麻、皮革、羊毛、木材、植物纤维素、蛋白质为天然高分子；塑料、合成纤维、合成橡胶、油漆、涂料等是合成高分子。以合成高分子为基础制成的材料统称为高分子材料。其中以塑料、合成纤维、合成橡胶的产量最大，因此有三大合成材料之称。它们已广泛应用于尖端技术、国防建设和国民经济各领域，与金属材料、无机材料一起称为新技术革命的三大支柱材料。高分子材料的发展，不仅对材料科学本身有重大影响，而且也直接关系到国民经济几乎所有的领域的技术发展。因此，高

2、分子材料正从“量的发展”过渡到“质的提高”，以满足21世纪新技术革命的需要。合成高分子通常由小分子化合物通过聚合反应制得，所以又称高聚物或聚合物；由此形成了以研究高聚物合成和化学反应为主的“高分子化学”学科与研究高分子合成工艺和生产过程的“高分子合成工艺学”。这两学科为高分子合成材料的制备与发展奠定了理论基础。二、高分子的基本概念一个大分子往往是由许多相同的、简单的小分子通过共价键连接而成的，就像一条链子，故称为大分子链。组成大分子链的那些最简单的基本结构称作结构单元。因是在大分子链中重复出现的，也称为重复结构单元，简称重复单元；重复单元数或链节数又称聚合度，记作DP，也有以

3、结构单元数作为聚合度的，以表示。例如聚氯乙烯、聚乙烯是由许多氯乙烯、乙烯为结构单元重复连接而成。（8-1-01a）为方便起见，上两式可缩写成：(8-1-01b)式(8-l-01b)是高分子化合物的结构式，因端基只占大分子中的很少一部分，故略去不计。括号表示重复连接的意思，对于烯烃类聚合物，括号内的是结构单元，又是重复单元。由能够形成结构单元的分子所组成的化合物称作单体，也就是聚合物的原料。聚氯乙烯、聚乙烯的结构单元与氯乙烯、乙烯单体相比较，除了电子结构改变以外，原子种类和个数完全相同，这种单元又称单体单元。”代表重复单元数，也就是聚合度。聚合度是衡量高分子大小的一个指标。根据

4、式(8-1-01b)可知，聚合物的相对分子质量M是重复单元相对分子质量与聚合度DP(或重复单元数n)的乘积。(8-1-02)例如，常用的聚氯乙烯相对分子质量为4～15万，其重复单元相对分子质量是62.5，由此可以算出平均聚合度约640～2400。也就是一个聚氯乙烯分子约由640～2400个氯乙烯单元连接而成。另一种通过官能团间的化学反应生成的高分子，如聚酰胺、聚酯一类的结构式另有不同。如尼龙-66和涤纶(8-1-03)(8-1-04)式(8-1-03)的重复单元由和两种结构单元组成。这两种单元比其单体和要少一些原子，是聚合反应过程中失去水分子的结果。这种结构单元不能称作单体单

5、元。三、聚合物的命名与分类聚合物品种繁多，而且日益增多，需要一个合理的命名和科学的分类。1．聚合物的命名长期以来，聚合物的命名法很多，有按照习惯根据所用单体或聚合物结构来定名，还有商品名称或俗名，没有一个统一的命名法。直至1972年，纯化学和应用化学国际联合会(IUPAC)才对线型有机聚合物提出结构系统命名法。(1)习惯命名法最常用的简单命名法系参照单体名称来定名。常以单体名为基础，前面冠以“聚”字，就成为聚合物的名称。例如氯乙烯的聚合物称做聚氯乙烯，聚苯乙烯是苯乙烯的聚合物。聚乙烯醇则是其假想单体“乙烯醇”的聚合物。表8—1—01中的聚合物均按这种方法命名。由两种不同单体聚

6、合成的产物，常摘取两种单体的简名，后缀“树脂”两字来命名。例如苯酚和甲醛、尿素和甲醛缩聚产物分别称做酚醛树脂、脲醛树脂。也有以聚合物的结构特征来命名，如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚砜等。己二胺和己二酸的反应产物的学名是聚己二酰己二胺。商业上称做尼龙-66。尼龙代表聚酰胺一大类。尼龙后第一个数字表示二元胺的碳原子数，第二个数字则代表二元酸的碳原子数。尼龙-6是己内酰胺或ω-氨基己酸的聚合物。我国习惯以“纶”字作为合成纤维商品名的后缀字，如涤纶、锦纶、维尼纶、腈纶、氯纶、丙纶等。许多合成橡胶是共聚物，往往从共聚单体中各取一字，后连“橡胶”二字来命名，如丁(二烯)苯(乙烯)橡胶、丁(

7、二烯)(丙烯)腈橡胶、乙(烯)丙(烯)橡胶等。(2)系统命名法人们已习惯于上述命名法，但在科学上并不严格，有时会引起混乱。为此：IUPAC提出以结构为基础的系统命名法。进行系统命名时，首先确定重复单元结构，再排好重复单元中次级单元的次序，给重复单元命名。最后在重复单元名称前加一个“聚”字。根据系统命名法原则，对于乙烯基聚合物，书写重复单元时，应先写有取代基的部分，如聚氯乙烯重复单元应写成定名为聚(1-氯代乙烯)。同样，聚苯乙烯名为聚(1-苯基乙烯)。2．聚合物的分类可以从不同角度对聚合物进行分类，可按单