1、高分子的化學(xué)第1頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四6.1 概述 意義：研究和利用聚合物分子內(nèi)或聚合物分子間所發(fā)生的各種化學(xué)轉(zhuǎn)變具有重要的意義，具體體現(xiàn)在兩方面：（1）合成高附加價(jià)值和特定功能的新型高分子 利用高分子的化學(xué)反應(yīng)對(duì)高分子進(jìn)行改性從而賦予聚合物新的性能和用途。 擴(kuò)大高分子的品種和應(yīng)用范圍（2）有助于了解和驗(yàn)證高分子的結(jié)構(gòu)。 研究影響老化的因素和性能變化之間的關(guān)系 研究高分子的降解，有利于廢聚合物的處理第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第2頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四6.2 高分子化學(xué)反應(yīng)的分類、特性及其影響因素 根據(jù)高分子

2、的功能基及聚合度的變化可分為兩大類：（i）聚合物的相似轉(zhuǎn)變。（基團(tuán)反應(yīng)）側(cè)基和端基（ii）聚合物的聚合度發(fā)生根本改變的反應(yīng)，包括： 聚合度變大的化學(xué)反應(yīng)，如擴(kuò)鏈（嵌段、接枝等）和交聯(lián)； 聚合度變小的化學(xué)反應(yīng)，如降解與解聚 聚合度不確定，老化比較復(fù)雜6.2.1 分類第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第3頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四高分子與小分子化學(xué)反應(yīng)有不同的特性 ？： （1）聚合物化學(xué)反應(yīng)不完全。 反應(yīng)產(chǎn)物分子鏈上既帶有起始功能基，也帶有新形成的功能基，并且每一條高分子鏈上的功能基數(shù)目各不相同，不能將起始功能基和反應(yīng)后功能基分離開(kāi)來(lái)，因此很難象小分子反應(yīng)一

3、樣可分離得到含單一功能基的反應(yīng)產(chǎn)物。 只能用基團(tuán)轉(zhuǎn)化率，而不是產(chǎn)率。6.2. 2 聚合物的化學(xué)反應(yīng)的特性第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第4頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四例如聚丙烯腈水解: （2）聚合物化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性。*所得產(chǎn)物是不均一的，復(fù)雜的。*影響反應(yīng)速率甚至影響反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。第5頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（1）物理因素：聚合物的結(jié)晶度、鏈結(jié)構(gòu)、溶解性、溫度等。 結(jié)晶性：對(duì)于部分結(jié)晶的聚合物而言，由于在其結(jié)晶區(qū)域（即晶區(qū)）分子鏈排列規(guī)整，分子鏈間相互作用強(qiáng)，鏈與鏈之間結(jié)合緊密，小分子不易擴(kuò)散進(jìn)晶區(qū)，因此 反應(yīng)只能

4、發(fā)生在非晶區(qū)； 6.2. 3 聚合物的化學(xué)反應(yīng)的影響因素第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第6頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四玻璃態(tài)，鏈段運(yùn)動(dòng)凍結(jié)，難以反應(yīng)高彈態(tài)：鏈段活動(dòng)增大，反應(yīng)加快粘流態(tài)：可順利進(jìn)行非晶態(tài)高分子 鏈構(gòu)象 高分子鏈在溶液中可呈螺旋形或無(wú)規(guī)線團(tuán)狀態(tài)，溶劑改變，鏈構(gòu)象亦改變，官能團(tuán)的反應(yīng)性會(huì)發(fā)生明顯的變化。第7頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 溶解性：聚合物的溶解性隨化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行可能不斷發(fā)生變化，一般溶解性好對(duì)反應(yīng)有利，但假若沉淀的聚合物對(duì)反應(yīng)試劑有吸附作用，由于使聚合物上的反應(yīng)試劑濃度增大，反而使反應(yīng)速率增大； 溫

5、度：一般溫度提高有利于反應(yīng)速率的提高，但溫度太高可能導(dǎo)致不期望發(fā)生的氧化、裂解等副反應(yīng)。 高聚物隨溫度變化的狀態(tài)？（2）化學(xué)因素 聚合物本身的結(jié)構(gòu)對(duì)其化學(xué)反應(yīng)性能的影響，稱為高分子效應(yīng)，這種效應(yīng)是由高分子鏈節(jié)之間的不可忽略的相互作用引起的。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第8頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 高分子效應(yīng)主要有以下幾種：位阻效應(yīng) 由于新生成的功能基的立體阻礙，導(dǎo)致其鄰近功能基難以繼續(xù)參與反應(yīng)。 如聚乙烯醇的三苯乙?；磻?yīng)，使其鄰近的-OH難以再與三苯乙酰氯反應(yīng)：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第9頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，

6、17點(diǎn)14分，星期四 b. 鄰近基團(tuán)效應(yīng)：鄰近基團(tuán)的靜電效應(yīng)可降低或提高功能基的反應(yīng)活性。 如聚丙烯酰胺的水解反應(yīng)速率隨反應(yīng)的進(jìn)行而增大。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第10頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 再如丙烯酸與甲基丙烯酸對(duì)硝基苯酯共聚物的堿催化水解反應(yīng)，其中的對(duì)硝基苯酯的水解反應(yīng)速率比均聚物快，形成酸酐環(huán)狀過(guò)渡態(tài)促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第11頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 如果反應(yīng)中反應(yīng)試劑與聚合物反應(yīng)后的基團(tuán)所帶電荷相同，由于靜電相斥作用，使反應(yīng)難以充分進(jìn)行。第 六 章 聚 合

7、物 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 如聚甲基丙烯酰胺在強(qiáng)堿條件下水解，當(dāng)其中某個(gè)酰胺基鄰近的基團(tuán)都已轉(zhuǎn)化為羧酸根后，不能再進(jìn)一步水解，因而聚甲基丙烯酰胺的水解程度一般在70%以下：第12頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四C、 功能基孤立化效應(yīng)（幾率效應(yīng)） 當(dāng)高分子鏈上的相鄰功能基成對(duì)參與反應(yīng)時(shí)，由于成對(duì)基團(tuán)反應(yīng)存在幾率效應(yīng)，單個(gè)功能基難以繼續(xù)反應(yīng)，因而不能100%轉(zhuǎn)化，只能達(dá)到有限的反應(yīng)程度。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 如聚乙烯醇的縮醛化反應(yīng)，最多只能有約80%的-OH能縮醛化：第13頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 例如，PVC與Zn粉共

8、熱脫氯，按幾率計(jì)算只能達(dá)到86. 5%，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符第14頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四6.3 聚合物的相似轉(zhuǎn)變及其應(yīng)用6.3. 1 引入新功能基 聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理在分子鏈上引入新功能基，重要的實(shí)際應(yīng)用如聚乙烯的氯化與氯磺化：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第15頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四其反應(yīng)歷程跟小分子飽和烴的氯化反應(yīng)相同，是一個(gè)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)聚乙烯是塑料，經(jīng)氯化或氯磺化處理可用作橡膠。第16頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 聚苯乙烯的功能化

9、、改性：聚苯乙烯芳環(huán)上易發(fā)生各種取代反應(yīng)（硝化、磺化、氯磺化等），可被用來(lái)合成功能高分子、離子交換樹(shù)脂以及在聚苯乙烯分子鏈上引入交聯(lián)點(diǎn)或接枝點(diǎn)。特別重要的是聚苯乙烯的氯甲基化，由于生成的芐基氯易進(jìn)行親核取代反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為許多其它的功能基。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第17頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四6.3. 2 功能基轉(zhuǎn)化 通過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)將聚合物分子鏈上的功能基轉(zhuǎn)化為其它功能基，常用來(lái)對(duì)聚合物進(jìn)行改性。典型的有： （1）聚乙烯醇的合成及其縮醛化：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)良好通風(fēng)第18頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14

10、分，星期四粘膠纖維纖維素硝酸酯纖維素醋酸酯纖維素醚類： 甲基、乙基、羧甲基纖維素纖維素的化學(xué)反應(yīng) 改性高分子；木材、草、棉花等中有；三羥基（2）纖維素的化學(xué)改性葡萄糖結(jié)構(gòu)單元：六碳、七氫、二氧、三羥第19頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 粘膠纖維的制造（再生纖維素）20% NaOH浸漬 12 h堿纖維素CS220 30 2 h纖維素黃酸鈉（0.5 個(gè)黃酸根 / 3個(gè)羥基）18 陳化30 40 h將部分黃酸鹽水解成羥基，成為粘度較大的紡前粘膠液1015 H2SO4 噴絲3045 CS2分子量降低結(jié)晶度降低第20頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（

11、ii）纖維素酯的合成 纖維素與酸反應(yīng)酯化可獲得多種具有重要用途的纖維素酯。重要的有：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng) a. 硝化纖維素：纖維素經(jīng)硝酸和濃硫酸的混合酸處理可制得硝化纖維素：無(wú)煙炸藥：氮13%第21頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 b. 纖維素乙酸酯：常稱醋酸纖維素，物性穩(wěn)定，不燃，除火藥外已全部取代硝化纖維素。由乙酸酐和乙酸在硫酸催化下與纖維素反應(yīng)而得：可制成過(guò)濾嘴、錄音錄像帶、透明膠片等第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)（iii）纖維素醚的合成 將堿纖維素與鹵代甲烷、鹵代乙烷反應(yīng)可分別制得甲基、乙基纖維素，主要用做分散劑：第22頁(yè)，共

12、70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 將堿纖維素與氯乙酸鈉反應(yīng)可制得具有多種重要用途（膠體保護(hù)劑、粘結(jié)劑、增稠劑、表面活性劑等）的羧甲基纖維素：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)（3）離子交換樹(shù)脂的合成： 離子交換樹(shù)脂的單元結(jié)構(gòu)由三部分組成：不溶不熔的三維網(wǎng)狀骨架、固定在骨架上的功能基和功能基所帶的可交換離子。 最常用的是聚苯乙烯類的離子交換樹(shù)脂，它是由苯乙烯與二乙烯基苯的懸浮共聚得到體型共聚物小珠，再通過(guò)苯環(huán)的取代反應(yīng)及功能基轉(zhuǎn)化而制成：第23頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第24頁(yè)，共70頁(yè)，202

13、2年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 離子交換樹(shù)脂的離子交換過(guò)程也是化學(xué)反應(yīng)，如磺酸型聚苯乙烯陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與水中的陽(yáng)離子如Na+作用時(shí)，由于樹(shù)脂上的H+濃度大，而-SO3-對(duì)Na+的親合力比對(duì)H+的親合力強(qiáng)，因此樹(shù)脂上的H+便與Na+發(fā)生交換，起到消除水中Na+的作用。交換完的樹(shù)脂又可用高濃度的鹽酸處理再生重復(fù)使用：6.4 聚合度變大的化學(xué)轉(zhuǎn)變及其應(yīng)用 聚合度變大的化學(xué)轉(zhuǎn)變包括：交聯(lián)反應(yīng)、接枝反應(yīng)和擴(kuò)鏈反應(yīng)。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第25頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四6.4. 1 交聯(lián)（crosslinking)(1) 橡膠硫化（vulcani

14、zation): 含雙鍵橡膠的硫化和不含雙鍵橡膠的硫化。（i）含雙鍵橡膠的硫化 工業(yè)上多采用硫或含硫有機(jī)化合物進(jìn)行交聯(lián)，以天然橡膠的硫化為例：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第26頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第27頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第28頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（ii）不含雙鍵橡膠的硫化 如乙丙橡膠不含雙鍵，不能采用以上方法進(jìn)行硫化，而通常采用過(guò)氧化物作引發(fā)劑，在分子鏈上產(chǎn)生自由基，通過(guò)鏈自由基的偶

15、合產(chǎn)生交聯(lián)：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第29頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四(2) 聚合物的高能輻射交聯(lián) 聚合物可在高能輻射下產(chǎn)生鏈自由基，鏈自由基偶合便產(chǎn)生交聯(lián)。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第30頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（3）離子交聯(lián) 聚合物之間也可通過(guò)形成離子鍵產(chǎn)生交聯(lián)，如：氯磺化的聚乙烯與水和氧化鉛可通過(guò)形成磺酸鉛鹽產(chǎn)生交聯(lián)： 再如已被Du Pont公司商品化的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的二價(jià)金屬鹽。 第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)這一類離子交聯(lián)的聚合物通常叫離聚物（Ionomers）。第3

16、1頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四6.4. 2 接枝反應(yīng) 聚合物的接枝反應(yīng)通常是在高分子主鏈上連接不同組成的支鏈，可分為兩種方式：（1）在高分子主鏈上引入引發(fā)活性中心引發(fā)第二單體聚合形成支鏈,包括有（i）鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)法；（ii）大分子引發(fā)劑法；（iii）輻射接枝法；（2）通過(guò)功能基反應(yīng)把帶末端功能基的支鏈連接到帶側(cè)基功能基的主鏈上。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第32頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（i）鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)法 鏈轉(zhuǎn)移接枝反應(yīng)體系含三個(gè)必要組分：聚合物、單體和引發(fā)劑。利用引發(fā)劑產(chǎn)生的活性種向高分子鏈轉(zhuǎn)移形成鏈活性中心，再引發(fā)單

17、體聚合形成支鏈。 接枝點(diǎn)通常為聚合物分子鏈上易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移地方，如與雙鍵或羰基相鄰的碳等。 如聚丁二烯接枝聚苯乙烯：將聚丁二烯溶于苯乙烯單體，加入BPO做引發(fā)劑。 第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第33頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第34頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第35頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四再如以BF3為引發(fā)劑在聚對(duì)甲氧基苯乙烯上接枝聚苯乙烯：聚苯乙烯的陽(yáng)碳離子鏈末端與聚對(duì)甲氧基苯乙烯的苯環(huán)發(fā)生反應(yīng)，形成接枝

18、鏈。 這一類的接枝反應(yīng)在生成接枝聚合物的同時(shí)，難以避免地同時(shí)生成均聚物，接枝率一般不高，常用于聚合物改性，特別適合于不需分離接枝聚合物的場(chǎng)合，如制造涂料、膠粘劑等。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第36頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四要避免均聚物生成，選用不能引發(fā)單體聚合的引發(fā)劑，如用鈰鹽（Ce4+）作引發(fā)劑，在含羥基的聚合物上接枝聚丙烯腈，由于Ce4+很難引發(fā)丙烯腈的均聚反應(yīng)，因此接枝效率高。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第37頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（ii）大分子引發(fā)劑法 所謂大分子引發(fā)劑法就是在主鏈大分子上

19、引入能產(chǎn)生引發(fā)活性種的側(cè)基功能基，該側(cè)基功能基在適當(dāng)條件下可在主鏈上產(chǎn)生引發(fā)活性種引發(fā)第二單體聚合形成支鏈。 主鏈上由側(cè)基功能基產(chǎn)生的引發(fā)活性種可以是自由基、陰離子或陽(yáng)離子。取決于引發(fā)基團(tuán)的性質(zhì)。（a）自由基型 在主鏈高分子上引入易產(chǎn)生自由基的基團(tuán)，如-OOH，-CO-OOR，-N2X，-X等，然后在光或熱的作用下在主鏈上產(chǎn)生自由基在引發(fā)第二單體聚合形成支鏈。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第38頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四如在聚苯乙烯的a-C上進(jìn)行溴代，所得a-溴代聚苯乙烯在光的作用下C-Br鍵均裂為自由基，可引發(fā)第二單體聚合形成支鏈：第 六 章 聚

20、合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第39頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 此外還可以通過(guò)臭氧化反應(yīng)在聚合物主鏈上引入過(guò)氧化氫基團(tuán)，如：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第40頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（b）陰離子型 如聚1,4-丁二烯與丁基鋰反應(yīng)、聚酰胺與鈉反應(yīng)可在主鏈上產(chǎn)生陰離子引發(fā)活性中心，可引發(fā)能進(jìn)行陰離子聚合的單體聚合形成接枝聚合物：反應(yīng)實(shí)施時(shí)，一般先在聚合物上形成活性中心后，再加入第二單體進(jìn)行接枝聚合，這樣可避免引發(fā)第二單體的均聚反應(yīng)。陰離子接枝聚合的優(yōu)點(diǎn)：由于陰離子聚合一般無(wú)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，因此可避免均聚物的生成，獲得高的接枝效

21、率。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第41頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（c）陽(yáng)離子型 如聚氯乙烯等含氯聚合物可在BCl3、R2AlCl或AgSbF6等的作用下，在主鏈上產(chǎn)生碳陽(yáng)離子引發(fā)活性種，引發(fā)可進(jìn)行陽(yáng)離子聚合的單體聚合形成支鏈：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第42頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四陽(yáng)離子接枝聚合反應(yīng)易發(fā)生向單體的脫質(zhì)子鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)導(dǎo)致均聚物的生成，為了提高接枝率可在體系中加入“質(zhì)子阱”或Lewis堿等抑制向單體的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)（iii）輻射接枝法 利用高能輻射在

22、聚合物鏈上產(chǎn)生自由基引發(fā)活性種是應(yīng)用廣泛的接枝方法。如聚醋酸乙烯酯用 射線輻射接枝聚甲基丙烯酸甲酯：第43頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（iv）功能基偶聯(lián)法 通過(guò)功能基反應(yīng)把帶末端功能基的支鏈接到帶側(cè)基功能基的主鏈上。 如果單體和聚合物一起加入時(shí)，在生成接枝聚合物的同時(shí)，單體也可因輻射而均聚。因此必須小心選擇聚合物與單體組合，一般選擇聚合物對(duì)輻射很敏感，而單體對(duì)輻射不很敏感的接枝聚合體系。 此外為了減少均聚物的生成，可采用先對(duì)聚合物進(jìn)行輻射，然后再加入單體。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第44頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 功

23、能基偶聯(lián)法的可用通式示意如下： 如已經(jīng)商品化的噁唑啉取代聚苯乙烯，所帶的噁唑啉側(cè)基可與多種功能基發(fā)生加成反應(yīng)，如羧酸、酸酐、醇、胺、環(huán)氧基以及酚類等。因此利用噁唑啉取代聚苯乙烯與帶以上末端基聚合物反應(yīng)合成接枝聚合物，如：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第45頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)6.4. 3 擴(kuò)鏈反應(yīng) 所謂擴(kuò)鏈反應(yīng)是通過(guò)鏈末端功能基反應(yīng)形成聚合度增大了的線形高分子鏈的過(guò)程。 末端功能化聚合物可由自由基、離子聚合等各種聚合方法合成，特別是活性聚合法。 擴(kuò)鏈反應(yīng)的一個(gè)重要應(yīng)用是嵌段共聚物的合成?？煞忠韵聨最悾海?/p>

24、1）末端引發(fā)功能基引發(fā)第二單體聚合第46頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（2）末端功能化聚合物偶合第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第47頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 聚合物的降解反應(yīng)是指聚合物分子鏈在機(jī)械力、熱、高能輻射、超聲波或化學(xué)反應(yīng)等的作用下，分裂成較小聚合度產(chǎn)物的反應(yīng)過(guò)程。 聚合物的降解可分為三種基本形式：（1）熱降解；（2）化學(xué)降解和（3）光降解。（4）機(jī)械降解6.5 聚合度變小的化學(xué)轉(zhuǎn)變聚合物的降解第48頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四熱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)：標(biāo)準(zhǔn)條件下加熱失重50%的溫度來(lái)評(píng)價(jià)。標(biāo)

25、準(zhǔn)條件：1、樣品處于真空；2、升溫均勻緩慢；3、加熱控制在40分鐘，此時(shí)失重剛好是一半。第49頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第50頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第51頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第52頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（1）熱降解 指聚合物在單純熱的作用下發(fā)生的降解反應(yīng)，可有三種類型：a. 無(wú)規(guī)斷鏈反應(yīng)：在這類降解反應(yīng)中，高分子鏈從其分子組成的弱鍵發(fā)生斷裂，分子鏈斷裂成數(shù)條聚合度減小的分子鏈。難以揮發(fā)，因此重量損失較慢。如聚乙烯的熱降解：第 六 章 聚 合 物 的 化

26、學(xué) 反 應(yīng)第53頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四b. 解聚反應(yīng)：在這類降解反應(yīng)中，高分子鏈的斷裂總是發(fā)生在末端單體單元，導(dǎo)致單體單元逐個(gè)脫落生成單體，是聚合反應(yīng)的逆反應(yīng)。 發(fā)生解聚反應(yīng)時(shí)，由于是單體單元逐個(gè)脫落，因此聚合物的分子量變化很慢，但由于生成的單體易揮發(fā)導(dǎo)致重量損失較快。 典型的例子如聚甲基丙烯酸甲酯的熱降解：解聚反應(yīng)主要發(fā)生于1,1-二取代單體所得的聚合物。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第54頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四c. 側(cè)基脫除熱降解：聚合物熱降解時(shí)主要以側(cè)基脫除為主，并不發(fā)生主鏈斷裂。比較平緩，側(cè)基鍵能較低。

27、第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第55頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（2）化學(xué)降解：聚合物曝露在空氣中易發(fā)生氧化作用在分子鏈上形成過(guò)氧基團(tuán)或含氧基團(tuán)，從而引起分子鏈的斷裂及交聯(lián)，使聚合物變硬、變色、變脆等。 可在較低溫條件下發(fā)生。 化學(xué)降解包括熱氧化降解和光氧化降解。 飽和聚合物的化學(xué)降解較慢，飽和聚合物在發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)，三級(jí)碳最易被進(jìn)攻。而不飽和聚合物的氧化反應(yīng)要快的多，因?yàn)樗南┍惶家自馐苓M(jìn)攻，并形成穩(wěn)定的自由基。 化學(xué)降解過(guò)程是一個(gè)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第56頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，

28、星期四第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第57頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四鏈終止：各種自由基發(fā)生偶合或歧化反應(yīng)。在高溫條件或光照條件下，還將發(fā)生過(guò)氧化氫的分解、主鏈斷裂等反應(yīng)：第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)聚合物的結(jié)構(gòu)與其耐氧化性之間有關(guān)聯(lián)，一般地：（i）飽和聚合物的耐氧化性 不飽和聚合物 ；（ii）線形聚合物 支化聚合物；（iii）結(jié)晶聚合物在其熔點(diǎn)以下比非結(jié)晶性聚合物耐熱性好；（iv）取代基、交聯(lián)都會(huì)改變聚合物的耐氧化性能。第58頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 化學(xué)降解的根本原因是氧化反應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)氧自由基，因此可

29、在聚合物中加入能與過(guò)氧自由基迅速反應(yīng)形成不活潑自由基的化合物，以防止聚合物的化學(xué)降解，這類化合物常稱抗氧劑。常用的抗氧劑是一些酚類和胺類化合物。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第59頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（3）光降解：聚合物受光照，當(dāng)吸收的光能大于鍵能時(shí)，便會(huì)發(fā)生斷鍵反應(yīng)使聚合物降解。 光降解反應(yīng)存在三個(gè)要素：聚合物受光照；聚合物吸收光子被激發(fā)；被激發(fā)的聚合物發(fā)生降解。 第60頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 由于聚合物對(duì)太陽(yáng)光輻射的吸收速度慢，量子產(chǎn)率低，因而光降解的過(guò)程一般較緩

30、慢，為了加快聚合物的光降解（包括光氧化降解），可加入吸收光子速度快、量子產(chǎn)率高的光敏劑，通過(guò)光敏劑首先吸收光子被激發(fā)形成激發(fā)態(tài)，再與聚合物反應(yīng)生成自由基。 但在聚合物的使用過(guò)程中，一般希望其性能穩(wěn)定，必須防止或延緩聚合物的光降解，為此可在聚合物中加入光穩(wěn)定劑。第61頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四光穩(wěn)定劑對(duì)應(yīng)聚合物的光降解反應(yīng)的三個(gè)要素可分三類：（i）光屏蔽劑 又分兩類，一類是防止光照透入聚合物內(nèi)，如聚合物外表面的鋁粉涂層；另一類是能降低光能的吸收的紫外線吸收劑，如炭黑和一些有機(jī)紫外線吸收劑：如鄰羥基二苯甲酮等。（ii）猝滅劑 這類穩(wěn)定劑能與被激發(fā)的聚合物分子作用，把

31、激發(fā)能轉(zhuǎn)移給自身并無(wú)損害地耗散能量，使被激發(fā)的聚合物分子回復(fù)原來(lái)的基態(tài)。常用的有過(guò)渡金屬的絡(luò)合物。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第62頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（iii）過(guò)氧化氫分解劑 能分解光氧化降解過(guò)程中生成的過(guò)氧化氫基團(tuán)，從而終止斷鏈反應(yīng)的發(fā)生。如(RO)3P等。 另外一類光穩(wěn)定劑是自由基清除劑（或抗紫外光氧化劑），它們并不吸收光能，但能有效地捕捉自由基防止光氧化降解反應(yīng)的發(fā)展。第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)第63頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四（4）機(jī)械降解聚合物在塑煉或熔融擠出、聚合物的溶液在強(qiáng)力攪拌或超聲波作用下都可能發(fā)生大分子斷裂。第64頁(yè)，共70頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)14分，星期四 熱、光、電、高能輻射和機(jī)械應(yīng)力等物理因素以及氧化、酸堿、水等化學(xué)作用，以及生物霉菌等都可導(dǎo)致聚合物的老化。因此聚合物的老化是多種因素綜合的結(jié)果，并無(wú)單一的防老化方法。 第 六 章 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)6.6 聚合物的防老化 聚合物的老化：是指聚合物在加工、貯存及使用過(guò)程中，其物理化學(xué)性能及力學(xué)性能發(fā)生不可