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文档简介
OverviewofStep LinearStepCondensation Non-linearStepCondensationABrief
AdditionCondensationRingRadicalRadical
AnionicAnionicBulkBulkABrief (chain
(step ABrief (chainABrief (step。ABriefAABrief 1.StepStep CharacteristicsofStep ClassificationofStep1.Step1.Step 1.StepPolymerization 产 度
1.Step 1.Step 1.Step 等Step +Step EquilibriumofLinearCondensation KineticsofLinearCondensation EffectsonMolecularWeightandDistributionLinearCondensation Non-LinearCondensation CondensationPolymerization 缩聚反应没有特定的反应活性中心,每个单体都可以看缩聚反应无所谓链、链增长和链终止,缩聚反应的 4050C,所以在一般聚合温度下是可逆平衡反应。nHOOC(CH2)4COOH n CO(CH2)4COOCH2CH2OnH+(2n-1)H 平衡缩聚:大多数缩聚反应是可逆平衡反应,即反应进行一段不平衡缩聚:即不可逆缩聚,当单体活性较高时,逆反应速。 nHO O n
(n-1) nHO O n
(n-1) n
n
n
> nH2N R COOH H HN R n
(n- 官能团取代基的电负性:羧酸衍生物的活性取决于酰基取代基的 丙三醇,季戊醇 双酚
异酸酯: 苯二异酸酯,甲苯二异酸酯醛:- 氯:- MonomerMonomer:FunctionalityandNumberof 成新键的数目,numberoffunctionalities,f表示nH2N R COOH H HN R n
nHOOC(CH2)4COOH n CO(CH2)4COOCH2CH2OnH+(2n-1)H 聚合物,如n ORCO +(n-1) 2HOCH
OOO*CCO* 聚酰胺-6(锦纶-TypicalCondensationPolymers
COOOC
O OH+O OOO3.EquilibriumLinearCondensationMechanismMechanismofLinearCondensation 单体 二聚体
n--聚体 3.EquilibriumLinearCondensationMechanismMechanismofLinearCondensation OH
+Hk K [OCO][H2O]k- 3.EquilibriumLinearCondensationMechanismMechanismofLinearCondensation 己二酸300~320庚二酸290~310辛二酸340~360壬二酸320~340己二酸300~320庚二酸290~310辛二酸340~360壬二酸320~340 H(OROCOR`CO)m(OROCOR`CO)nH
3.EquilibriumLinearCondensationMechanismMechanismofLinearCondensation H(OROCOR`CO)m(OROCOR`CO)n (OROCOR`CO)qH(OROCOR`CO)m HO(COR`COORO)q
(OROCOR`CO)n(COR`COORO)p3.EquilibriumLinearCondensationMechanismMechanismofLinearCondensation
产 度
3.EquilibriumLinearCondensationMechanismMechanismofLinearCondensationN:为t时残留的羧基或羟基数 N0-
N0
p[M]0[M 或[M(1p)[M3.EquilibriumLinearCondensationMechanismMechanismofLinearCondensation Xn
=N
P=N0-N=- XP=-Xn
Xn
- 所以,当P0.9,XnXP=0.99~Xn
=100~
0.00.20.40.60.8Xn p3.EquilibriumLinearCondensationMechanismMechanismofLinearCondensation 例:a/b=则:pa=100%时,pb=例:2
+H2O 4.KineticsofLinearCondensationTheoryTheoryofEquivalentActivityof 4.KineticsofLinearCondensation k OH+ OH+
+ +4.KineticsofLinearCondensation Rp=-d[COOH
=k3[C+(OH)2][OH [C+(OH)2][A-
[C+(OH
k1[COOH][,K=k2,
[COOH][
2]k
2[代入R=
d[COOH
=k1k3[COOH][OH][ k2[4.KineticsofLinearCondensation KHA
[H+][A-][HA]d[COOH
[A-] k1k3[COOH][OH][H+] Rp=
4.KineticsofLinearCondensation ,并令kd[COOH k1k3[COOH][OH][H+] Rp=
– –
=kC
= = P=1N羧基数用羧基浓度C代替,C=C0(1-P)4.KineticsofLinearCondensation 1-1-P=2Ck20P~tXn
-
0n ~t0n
—)2—)2以—t2K4.KineticsofLinearCondensation d[COOH k1k3[COOH][OH][
–
=kC3+ka[H+]C2Rp=
–
=(kC+
a[H+作为催化剂,[H+]不变,且可忽略自催化,即kaH+并令k`ka[H+] –
=
4.KineticsofLinearCondensation
=C=C0(1-P)1-
=k`C0t+
–Xn=k`C0t+—
Xntk`k4.KineticsofLinearCondensation COOH+
+ tCCCC
—
=1C
1(-C)2
=k
(-C)n 4.KineticsofLinearCondensation PN0-NC0- C
CC0-P)1(C0=引入平衡常数:K=k1/k-1,k-1=k1/K
dP=k dt=
-P-P2-P)Pnw 4.KineticsofLinearCondensation 密闭体系:在可逆缩聚反应中,平衡常数对P和 dP=k
PP2KP KP=
Xn= = = KK+ KKXnXn K+
4.KineticsofLinearCondensation 平衡常数p平衡常数p125KP K+KXXn K+4.KineticsofLinearCondensation dt=
-P)Pnw K
-P)2
K ∴Xn=-
(-P)2 P1 PXXnKP1(XnK线型平衡缩聚反应方程
>4.KineticsofLinearCondensation K温度
Xn= P4.KineticsofLinearCondensation — nW(mol/4<4×10-4(高真空度<4×10-2(稍低真空度5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond. 控制方法:端基 5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond. r q=(Nb-Na)/2=Nb-Na=∴r
Na/1
r-q—下一步要求出聚合度Xn与r(或q)、反应程度P5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond.设官能团a的反应程度为则aNaP(也是b官能团的反应数a官能团的残留数为b官能团的残留数为a、b官能团的残留总数为(Na+Nb-2NaP)/体系中结构单元数等于单体分子数(Na+Nb)/(Na+Nb)/ Xn=( = +-2—表示了Xn与P、rq
(P5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond.+r2rPP当原料单体等当量比时r=1(q=0)Xn
2(-
1+ Xn
5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond.+r2r+r2rPP 例题:当过量摩尔百分数0.1r=1000/1001和100/在100%的反应程度下,根 Xn(1r)(1Xn 2001和99%的反应程度下,Xn 95.3和98Xn 48.8和
Xn
11r2r5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond.r
q=2
=
=
Nb-NaP= 2(Na-NaP)2
=体系中的结构单元数(即单体数)(Na+Nb)/2+NcNa5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond. Xn=
2 =(2)2NaP=+r2rPrq5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond.r
q体系中的大分子数:Na-NaP体系中的结构单元数(即单体数):Na+r2rPP—三种情况都说明,XnP、r(q)形缩聚中,要得到高分子量,必须保持严格的等当量5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond.例题:生产尼龙-66,想获得Mn13500的产品,采用己二酸过量的办法若使反应程度P0994,试求己二胺和己二酸 CO(CH2)4CONH(CH2)6NHn
=
Xn
1350146 1185.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond. 当反应程度P=0.994时,求r值 +r2rPP
+r1+己二胺和己二酸的配料比:rq+118=q+2(0.994)
q=5.05.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond. P=起始反应的羧基数=-P
=起始反应的羧基数= 总乘积为:Px-1(-P)5.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond. Nx=Px-1Nx=Px-1-P)N
反应程度 N1数Nx=Nx=N1-P)N0-若起始单体总数为N0,则反应程度为PPNx=Nx0-P)2Nx=Nx0-P)2
1
0N1=N0(-P)25.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond. xM0 xN0Px1-P)2Wx=xPx1-P)2W00W=Wx=xPx1-P)2W005.MolecularWeightandDistributionofLinearCond.EffectsEffectsonMolecularWeightandDistributionofLinearCond.
NxNpx1(1wxxNxxpx1(1p)2N0
Xn1(1Xw11分子量分布宽度:Xw1
p许多逐步聚合的Xw实验值接近于2,间接证明了理论分布 5.MolecularWeightandDistributi
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