高分子化学复习提纲-完整版

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1高分子化学复习提纲第一部分:分章内容第一章:1、掌握表1-1和表1-2中常见聚合物的名称、重复单元和单体。2、了解常见聚合物的命名原则。3、掌握连锁聚合和逐步聚合的特征(分子量、转化率和机理的不同点)。4、掌握聚合物的微观结构的多样性(键接方式、序列结构、立体结构的不同点)。5、掌握热塑性聚合物和热固性聚合物的定义和特点。6、掌握玻璃化温度和熔点的定义及其应用。第二章:1、了解常见的缩聚单体的特征,并掌握常见的缩聚产品。2、何谓官能度?对缩聚有什么影响?那些单体可以制得线型聚合物?那些单体可以制得体型聚合物?一分子中能参与反应的官能团数称作官能度,2-2或2-官能度体系缩聚,形成形成聚合物;2-3、2-4、或3-3等官能度体系则形成体型缩聚物。除聚合速率外,分子量控制是线性缩聚关键,凝胶点的控制是体型缩聚的关键。3、在推导线性缩聚动力学时,用到哪个假设?官能团等活性概念。4、什么叫反应程度?与分子量有什么关系?平衡常数对聚合度有什么影响?P60反应程度定义为反应的基团数(N0--N)占起始基团数N0的分数;Xn=1/(1-p);5、基团比对聚合度有事么影响?P606、逐步聚合有哪些实施方法?熔融聚合、溶液聚合、界面聚合、固相聚合、,以前两种方法为主,固相聚合为辅,工业上界面缩聚只限于聚碳酸酯的合成。7、了解界面缩聚的组成和注意事项。组成,两种单体、水和有机溶剂;单体的活性要高,界面缩聚属于扩散控制,应有足够的搅拌强度,保证单体及时传递。8、了解常见的线性缩聚物的制备原理和方法。P409、何谓无规预聚物和结构预聚物?P4010、碱催化和酸催化的酚醛树脂的结构有何不同?生产控制上什么差异?碱催化时,醛过量,形成无规预聚物,继续加热可直接交联固化;酸催化时,酚过量,形成热塑性结构预聚物,不能固化,要外加催化剂(六亚甲基四胺)才能固化。11、了解常见的结构预聚物的制备原理和方法及交联固化方法。不饱和聚酯;环氧树脂;酸催化酚醛树脂。12、何谓凝胶点?如何预测凝胶点?举例说明。多官能团单体聚合到某一程度,开始交联,粘度突增,气泡也难以上升,出现了凝胶化现象,这时的反应程度称作凝胶点,定义为开始出现凝胶瞬间的临界反应程度Pc。Pc=2/f,f为平均官能度。P34第三章:1、掌握单体的结构对聚合机理的影响。P66(1)电子效应(共轭效应和诱导效应);(2)位阻效应。2、掌握自由基聚合的基元反应及特点,自由基聚合反应的特征。P722(1)链引发:第一步,引发剂分解,形成初级自由基,是吸热反应,活化能高,反应速率小;第二步,初级自由基与单体加成,形成单体自由基,是放热反应,活化能低,反应速率大;(2)链增长:3、掌握自由基引发剂的种类和特征及选用原则。P75P80本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合选用油溶性引发剂,乳液聚合和水溶液聚合则用水溶性引发剂,过氧类引发剂具有氧化性,易使聚合物着色,偶氮类含有氰基,具有毒性。4、掌握自由基聚合微观动力学方程的推导结果及基本假设。P88聚合速率与引发剂的浓度的平方根、单体浓度的一次方根成正比。四个基本假设:(1、)无链转移或链转移反应一般不影响聚合反应的速率;(无链转假设)(2)、在正常聚合过程中,各链自由基的活性是相等的(即等活性理论假设);(3)、在平稳聚合过程中,聚合速率不变,可认为引发速度等于链终止的速度(即稳态状态假设);(4)、聚合速率是以单体消耗的速率来表示,引发的单体远少于链增长所消耗的单体,可认为聚合总速率就等于链增长速率。5、了解自动加速效应产生的原因及危害。产生自动加速效应的原因是体系粘度增加所引起的,因此又称凝胶效应。;危害:自动加速效应是高分子聚合中必须要注意的问题,如果没有足够的考虑,轻则影响聚合反应的失败,重则会引起暴聚(爆炸)而损坏聚合设备。6、了解从动力学链长的定义弄懂影响分子量的影响因素,并了解各种链转移反应对分子量的影响。动力学链长于引发剂浓度平方根成反比。所以提高聚合速率就会降低分子量(1)增加引发剂或自由基浓度来提高聚合速率的措施,往往使产物分子量降低;(2)温度升高,聚合速率增加,但自由基浓度高,分子量下降。向单体转移—聚合速率变化不大,分子量(Molecularweight)降低。向引发剂转移—引发效率降低,分子量降低。向溶剂或链转移剂转移—分子量降低。聚合物生产时往往用链转移剂来调节分子量,如:丁苯橡胶的分子量由硫醇(分子量调节剂)来调节。向大分子转移—形成支链,分子量增加。7、了解阻聚剂的结构特点和常见的阻聚剂。(1)加成型阻聚剂:苯醌、硝基化合物、氧硫归入这一类。其中最重要是苯醌。(2)链转移型阻聚剂:1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、芳胺、酚类等属于这类阻聚剂(3)电荷转移型阻聚剂:属于这类物质的主要是变价金属的氯化物,如氯化铁、氯化铜等。8、自由基聚合的终止方式对分子量有何影响?P115(1)歧化终止:聚合度分布、平均聚合度与线形缩聚时相似;(2)偶合终止:3第四章:1、了解均聚物和共聚物的结构特点。由一种单体进行的聚合反应,称为均聚。产物称为均聚物。由两种或两种以上单体共同参与的聚合反应,称为共聚合。产物含有两种或两种以上单体单元,称为共聚物。2、掌握共聚物微观结构的类型,并举例说明。(1)无规共聚物两种单体单元M1、M2无规排列,且M1和M2的连续单元数较少,从1~几十不等。由自由基共聚得到的多为此类产物,如Vc-VAc共聚物。~M1M2M2M1M1M1M2M1M1M2M1M1~(2)交替共聚物两种单体单元M1、M2严格交替排列。实际上,这可看成无规共聚物的一种特例。如苯乙烯-马来酸酐共聚物是这类产物的代表,也可由自由基共聚得到:~M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2~3)嵌段共聚物由较长的M1链段和较长的M2链段构成的大分子,每个链段的长度为几百个单体单元以上。由一段M1链段与一段M2链段构成的嵌段共聚物。称为AB型嵌段共聚物。如苯乙烯-丁二烯(SB)嵌段共聚物。~M1M1M1M1M1M1M1M1M2M2M2M2M2M2M2M2~由两段M1链段与一段M2链段构成的嵌段共聚物。称为ABA型嵌段共聚物。如苯乙烯-丁二烯—苯乙烯(SBS)嵌段共聚物。~SSSSSSS~BBBBBBB~SSSSSSS~由n段M1链段与n段M2链段交替构成的嵌段共聚物,称为(AB)n型嵌段共聚物。(4)接枝共聚物主链由M1单元构成,支链由M2单元构成。如ABS树脂,SB为主链,A为支链(亦可AB为主链,S为支链)。3、了解共聚反应的实际意义,并举例说明(例如聚丙烯腈改性原理)。(1)改性均聚物数量有限。共聚后,可改变大分子的结构和性能,扩大应用范围。通过共聚可以改变聚合物的机械强度、弹性、塑性、柔软性、玻璃化温度、塑化温度、熔点、溶解性能、染色性和表面性能等。是高分子材料的重要改性方法。举例:乙烯和丙烯都是塑料。将乙烯和丙烯共聚合,得到的是乙丙橡胶。聚苯乙烯是一种脆性材料。将其与丙烯腈共聚,可得到优良的抗冲性、耐热性、耐油性和耐化学腐蚀性的材料。将丁二烯与苯乙烯无规共聚,可得到丁苯橡胶;而进行嵌段共聚,则得到SBS热塑性弹性体。聚丙烯腈改性原理:主单体:丙烯腈第二单体:7%丙烯酸甲酯合成共聚物:腈纶树脂改善柔软性,易染色;合成纤维。(2)增加聚合物品种某些单体不能均聚,但能与其他单体共聚,从而增加了聚合物的品种。例如马来酸酐4是1,2取代单体,不能均聚。但与苯乙烯或醋酸乙烯能很好共聚,是优良的织物处理剂和悬浮聚合分散剂。1,2-二苯乙烯也不能均聚,但能与马来酸酐共聚。产物严格交替。(3)理论研究共聚合反应可用于研究单体、自由基、阴离子和阳离子的活性,了解单体活性与聚合物结构之间的关系。4、掌握几种典型共聚反应的组成曲线。P1225、掌握由竞聚率控制共聚物组成的方法。第五章:1、掌握四种聚合方法的基本组成、聚合场所、生产特征及产品的特点。P1462、了解悬浮聚合的常见分散剂种类及对聚合物例子外观的影响。用于悬浮聚合的分散剂有两大类:(1)、水溶性有机高分子分散剂—吸附成膜,降低表面张力,有利于液滴分散。例:PVA-1788、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠、甲基纤维素、羟丙基纤维素、明胶、藻酸钠。(2)、不溶于水的无机粉末——机械隔离。例:MgCO3、CaCO3、磷酸钙、滑石粉。3、了解乳化剂的结构特征、乳化剂的种类及使用特点。乳化剂由非极性基团和极性基团两部分组成,按极性基团的不同,可将乳化剂分成四类:(1)阴离子乳化剂(乳液聚合常用)特征结构:……COONa、R-Φ-SO3Na常见的产品:脂肪酸钠RCOONa、十二烷基硫酸钠C12H25Na、烷基磺酸钠RSO4Na(R=C12~C16)、烷基芳基磺酸钠(十二烷基苯磺酸钠、二丁基萘磺酸钠(拉开粉)、松香皂等)。特点:常用乳液聚合,形成的胶粒小,在碱性条件下较稳定,对PH较敏感,PH<7不稳定,常加pH调节剂,使乳液呈碱性。(2)阳离子乳化剂(3)非离子乳化剂(乳液聚合常用)非离子性表面活性剂在水中不能离解成离子,典型的代表是环氧乙烷聚合物(聚氧乙5烯醚类),常用的产品有:十二烷基聚氧乙烯醚(16)、十二烷基苯聚氧乙烯醚(20)。特点:这类表面活性剂对pH值不敏感,比较稳定,单独用于乳液聚合,形成的胶粒较粗,常与阴离子配合使用,以改善乳业的稳定性、粒径和粒径分布。(4)两性离子乳化剂4、掌握乳化剂的作用有哪些?(1)减低表面张力,使单体分散成细小液滴;(2)在液滴或胶粒表面形成保护层,防止凝聚,使乳液稳定;(3)形成胶束,使单体增溶。胶束数为1017~1018cm-3,单体液滴数为1010~1012cm-3。胶束虽小,但表面积却比单体液滴大得多。5、掌握在乳液聚合中乳化剂、单体所在的场合及在聚合过程中的变化过程。①微量单体和乳化剂以分子分散真正溶解于水中,构成连续水相;②部分乳化剂形成胶束,直径为4~5nm,胶束浓度为1017~18个/㎝3,单体在乳化剂的作用下,能增溶在胶束内形成增溶胶束,使胶束的直径增大至6~10nm。③大部分单体分散成液滴,直径为1000nm,数量为1010~12个/㎝3,胶束浓度比液滴浓度多6~7个数量级。由此可见,乳液聚合体系存在有水相、胶束(包括增溶胶束)和单体液滴三相。6、解释胶束成核、水相成核和液滴成核的原因和机理。胶束成核:难溶于水的单体,水溶性引发剂,引发剂自由基进入增溶胶束,在胶束内引发聚合属于胶束成核机理。引发剂在水中分解成自由基→(引发)微溶于水中单体→(进入)胶束内(数量多)→(引发)胶束内的单体(液滴内的单体不段补充胶束内消耗的单体)→直至单体液滴完全消失。水相成核:对于在水中有一定溶解度的单体,则以水相成核为主。单体以分子分散在水中的数量大,易受引发剂引发聚合,在水中絮凝成核,单体液滴中的单体不断转入水相中,以保持单体在水中的溶解度。水相成核的聚合速率与引发剂的浓度有关。液滴成核:难溶于水的单体,使用油溶性引发剂,将在液滴中成核。一是选用油溶性引发剂(类似于本体聚合);二是在水溶性引发剂时,乳化剂用量较多,液滴直径较小,液滴的比表面与胶束的比表面相近。7、掌握乳液聚合为什么既可提高聚合速度又可同时提高分子量?一般乳液聚合体系中胶粒数N=1014cm-3,n=0.5,因此可达10-7,比一般自由基聚合([M*]=10-8mol·L-1)要大10倍。同时,多数聚合物和单体达到溶胀平衡时,单体的体积分数为0.5~0.85,胶粒内单体浓度可达5mol·L-1。因此乳液聚合比较快。Xn=(rp)/(ri)=Nkp[M]/ρ从上式可以看出:乳液聚合物的平均聚合度和乳胶粒数都有关。在一般自由基聚合中,可以用提高引发速率(如增加引发剂浓度来提高聚合速率,却导致聚合度的降低。但乳液聚合不同,增加乳胶粒数,却可同时提高聚合速率和聚合度。第六章:1、阳离子聚合的主要单体有哪些?常用那些引发剂?带有供电子基团的异丁烯、烷基乙烯基醚,以及有共轭结构的苯乙烯类、二烯烃等少数几6种。常用引发剂有,(1)质子酸(2)Lewis酸,主要有BF3,AlCl3、SnCl4、ZnCl2、S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