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高分子合成技术的发展

发布时间:2018-09-22 08:13
一、导言
高分子组成就是将简略的有机物(单体)经过聚合反响使之成为高分子化合物(聚合物)的进程。自1907年世界上呈现榜首个组成聚合物——酚醛树脂[1]以来,人们对聚合办法及技能的研讨进行了很多的作业,从本世纪30~50时代.当今首要的通用高分子种类都相继呈现,并至60时代就逐步形成了一系列较为老练的聚合工艺办法和技能,[2]如本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合等出产加成聚合物的工业施行办法和熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚等出产缩合聚合物的工业施行办法。在此今后,尤其是70时代以来,跟着高分子科学和技能的开展以及人们研讨的深化。一方面,人们对传统的聚合办法和工艺不断进行改善,另一方面.各种聚合新技能、新办法不断涌现。然后使通用高分子的产值得以进步,功能得以延伸,许多结构新式、功能优异的新式聚合物不断呈现。现在,高分子组成已开端进入分子设计阶段,即依据高分子的功能要求,研讨聚合原理、挑选质料、寻觅引发剂、探究工艺条件,组成出预订结构的聚合物[2]。


二、通用高分子组成技能方面的开展
对面广量大的通用高分子,其组成技能方面的开展首要体现在以下两个方面:
榜首、 在组成工艺上,向着大型化、接连化、自动化、高速化、高效化及定向化开展[3],以到达节省质料和动力、降低成本和进步产品质量的意图。
第二、开发和开展新式高效催化剂(引发剂)。这也是改善传统聚合工艺进步产品质量的要害之一。


三、高分子组成是高分子科学的根底
组成不同链结构的聚合物将有不同的功能因而高分子组成(高分子化学)、高分子结构与功能(高分子物理)及高分子使用(高分子加工)三部分构成今天的高分子学科。在21世纪,高分子科学与生命、资料、环保等方面有严密的彼此联络。化学学科仍将处于中心的方位。高分子组成是指由人工的办法组成得到高分子化合物(简称高分子,也称聚合物)的办法。这包含由单体的聚合生成聚合物和使用高分子的官能团的化学反响二种途径。单体是一小分子化合物,如氯乙烯含碳一碳双键的烯类单体经过翻开双键加成聚合得到聚氯乙烯。由己二酸和己二胺两种单体的缩合聚合则得到尼龙66;由聚醋酸乙烯醋的水解得到聚乙烯醇和使用天然高分子纤维素的轻基官能团的反响则得到醋酸纤维素。[4]
因为聚合物的链结构其组成重复单元的成份,立体结构以及聚合物的分子量和分子量散布都直接会影响聚合物的功能。因而怎么操控聚合反响到达操控聚合产品的组成、单体基元的衔接办法、立体化学、分子量及分子量散布就成为高分子化学家研讨的热门之一。早在20世纪30-40时代就有用自由基聚合技能出产聚氮乙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯醋、丁苯橡胶等,因为自由基聚合进程对单体之间的加产品的立体结构不能很好的操控,所以对操控立体构型的研讨很少。直到50代时代呈现了丙烯定向聚合才开展起来,然后完建立体构型的操控组建立构规整性聚合物(定向聚合物)。
此外,续负(阴)离子活性聚合和正(阳)离子活性聚合的呈现络合催化聚烯烃活性聚合和活性自由基聚合已有端倪。所以在21世纪,活性聚合在高分子组成中将占有十分重要的方位。因而经过操控聚合能够组成均匀高分子(分子f散布为10)组成技能的要害。
高分子组成技能的要害在于怎么组成结构清晰的聚合物包含其链结构中单体单元的衔接办法、立体结构、链两头的官能基团(端基)。聚合物分子f和分子f散布,共聚物的组成、序列散布、链段的性质及长度等。
在组成窄分子t散布的聚合物和操控共聚物的序列及链段长度方面最重要的是活性负(阴)离子聚合的呈现。其要害是聚合反响的引发速率比增加速率快,活性链没有停止或搬运,所以无人为停止时一向坚持聚合活性是活性聚合。参加第二种单体进行聚合即得嵌段共聚物。活性负(阴)离子聚合得到的聚合物分子f实测值与理论值符分子t散布十分窄。活性聚组成为组成可操控链组成和链长度的共聚物的一重要技能。    
高分子组成首要得到的是聚合物;在塑料制品中它仅仅开始的树脂,还要参加各种助剂经过加工成型得到不同形状的塑料制品。因而树脂的加工功能是很重要的目标。高功能聚苯醚为一工程塑料,但其热加工功能差,要与聚苯乙烯共混后改善其塑性加工功能。现在正在研讨和中试出产的茂金属聚乙烯因分子t散布很窄加工性差,所以要改善使分子t散布变宽些。在薄膜和组成纤维的牵引加工进程也将影响其功能。因而不只聚合物的链结构、其集合态和加工技能都会影响制品的功能。


四、高分子组成技能的使用与开展    
高分子组成中对烯烃聚合最有影响的是所用的引发(或催化)系统,催化剂的活性不只影响催化剂的功率,高功率确保得到低残留催化剂灰分可免除水洗除掉残留物的后处理工艺。催化剂的结构对聚合物组成重复单元的立体结构也有明显影响,已成功出产的有等规聚丙烯。等规及间规聚丙烯:丙烯是一重要石油化工产品,但在五十年前未有聚丙烯产品,直到定向聚合技能呈现后,才干用由过渡金属级化物三氯化钦与烷基铝组成的齐格勒一纳塔催化剂引发丙烯聚合出产等规聚丙烯。也就是说只要操控丙烯聚合,使其聚合物分子链上的丙烯单体的结构单元中每一个甲基都处在同一侧的方位即具有等规(全同立构)的结构时这种聚丙烯有高的熔点600℃和杰出的力学功能。当甲基替换呈现在两边时,得到间规(间同立构)聚丙烯,但只要在特别条件下才干得到这产品,所以未有工业产品;而甲基呈现的方位是无规则时,则为无规聚丙烯它无力学强度,往往是出产等规聚丙烯时的副产品。
此外,因为茂金属催化剂在线型低密度聚乙烯组成中起到越来越重要的效果。茂金属聚烯烃和后过渡金属催化聚合的聚烯烃将在21世纪得到开展。线型低密度聚乙烯与茂金属聚乙烯是用齐格勒一纳塔催化剂,经过乙烯和1-烯烃如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等共聚合,出产的一类聚乙烯产品,因为聚合物分子链为线型,而1-烯烃聚合后,其烷基存在于聚合物分子链的一侧,然后降低了聚乙烯的结晶度和密度,因而透明性、力学强度都比用高压法自由基聚合聚乙烯好。相同也可用茂金属催化剂进行乙烯的共聚合出产茂金属聚乙烯。与前法比较.茂金属聚乙烯具有较窄的分子量散布、共聚单体单元散布均匀和具有较好的透明度及开裂伸长率等长处。当共聚物中辛烯含t大于时,得到的为茂金属聚烯烃弹性体。可用于聚丙烯的抗冲击改性剂,作为热塑性弹性体资料等。现在用后过渡金属复合催化剂进行乙烯聚合,在原位先使一部分乙烯低聚合形生长链烯烃,然后再与乙烯共聚合出产支化的聚乙烯,其功能与线型低密度聚乙烯附近。这些优势使得茂金属聚烯烃和后过渡金属催化聚合的聚烯烃的开展前景看好


五、总结:
综上所述,高分子组成技能还将持续向纵深开展,关于通用高分子种类,除持续向寻觅高效引发剂。简化工艺流程、进步出产能力和劳动出产率等方向开展外,还将经过共聚、共混、复合等反响及加工技能来扩展种类,进步功能。传统的施行办法将被不断改进和完善,新单体、新引发剂、新的组成办法和技能将不断呈现,然后制造出更多的新式高分子及特别高分子。


参考文献:
[1].R B 西摩;C E 卡接赫;宋家琪.聚合物化学导论.1988.
[2.]潘主仁. 高分子化学. 1997.
[3].林尚安. 高分子化学. 1984.
[4]高分子组成技能在纺织范畴使用.我国纺织, China Textile, 2005年05期
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