高分子化学高分子的化学反应省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、高分子化学反应高分子化学反应 高分子化学是研究高分子化合物合成与反应一高分子化学是研究高分子化合物合成与反应一高分子化学是研究高分子化合物合成与反应一高分子化学是研究高分子化合物合成与反应一门科学门科学门科学门科学_研究高分子化学反应意义:研究高分子化学反应意义:研究高分子化学反应意义:研究高分子化学反应意义:扩大高分子品种和应用范围扩大高分子品种和应用范围扩大高分子品种和应用范围扩大高分子品种和应用范围 在理论上研究和验证高分子结构在理论上研究和验证高分子结构在理论上研究和验证高分子结构在理论上研究和验证高分子结构 研究影响老化原因和性能改变之间关系研究影响老化原因和性能改变之间关系研究影响
2、老化原因和性能改变之间关系研究影响老化原因和性能改变之间关系 研究高分子降解,有利于废聚合物处理研究高分子降解,有利于废聚合物处理研究高分子降解,有利于废聚合物处理研究高分子降解,有利于废聚合物处理_高分子化学反应分类高分子化学反应分类高分子化学反应分类高分子化学反应分类 聚合度基本不变反应,侧基和端基改变聚合度基本不变反应,侧基和端基改变聚合度基本不变反应,侧基和端基改变聚合度基本不变反应,侧基和端基改变 聚合度变大反应:交联、接枝、嵌段、扩链聚合度变大反应:交联、接枝、嵌段、扩链聚合度变大反应:交联、接枝、嵌段、扩链聚合度变大反应:交联、接枝、嵌段、扩链 聚合度变小反应:降解,解聚聚合度变
3、小反应:降解,解聚聚合度变小反应:降解,解聚聚合度变小反应:降解,解聚8第1页8.1 高分子官能团反应特点及影响原因高分子官能团反应特点及影响原因 高分子官能团能够起各种化学反应高分子官能团能够起各种化学反应高分子官能团能够起各种化学反应高分子官能团能够起各种化学反应 因为高分子存在链结构、聚集态结构,官能团反应因为高分子存在链结构、聚集态结构,官能团反应因为高分子存在链结构、聚集态结构,官能团反应因为高分子存在链结构、聚集态结构,官能团反应含有特殊性含有特殊性含有特殊性含有特殊性1.1.反应产物不均匀性反应产物不均匀性反应产物不均匀性反应产物不均匀性 高分子链上官能团极难全部起反应高分子链上
4、官能团极难全部起反应高分子链上官能团极难全部起反应高分子链上官能团极难全部起反应 一个高分子链上就含有未反应和反应后各种不一一个高分子链上就含有未反应和反应后各种不一一个高分子链上就含有未反应和反应后各种不一一个高分子链上就含有未反应和反应后各种不一样基团,类似共聚产物样基团,类似共聚产物样基团,类似共聚产物样基团,类似共聚产物 比如聚丙烯腈水解比如聚丙烯腈水解比如聚丙烯腈水解比如聚丙烯腈水解:第2页 反应不能用小分子反应不能用小分子反应不能用小分子反应不能用小分子“产率产率产率产率”一词来描述一词来描述一词来描述一词来描述 只能用只能用只能用只能用基团转化率基团转化率基团转化率基团转化率来表
5、征:来表征:来表征:来表征:即指起始基团生成各种基团百分数即指起始基团生成各种基团百分数即指起始基团生成各种基团百分数即指起始基团生成各种基团百分数 基团转化率不能到达百分之百,是由高分子反应基团转化率不能到达百分之百,是由高分子反应基团转化率不能到达百分之百,是由高分子反应基团转化率不能到达百分之百,是由高分子反应不均匀性和复杂性造成不均匀性和复杂性造成不均匀性和复杂性造成不均匀性和复杂性造成2.2.影响高分子化学反应原因影响高分子化学反应原因影响高分子化学反应原因影响高分子化学反应原因_化学原因化学原因化学原因化学原因_几率效应几率效应几率效应几率效应 高分子链上相邻基团作无规成对反应时,
6、中间往往留有高分子链上相邻基团作无规成对反应时,中间往往留有高分子链上相邻基团作无规成对反应时,中间往往留有高分子链上相邻基团作无规成对反应时,中间往往留有孤立基团孤立基团孤立基团孤立基团,最高转化率受到几率限制,称为最高转化率受到几率限制,称为最高转化率受到几率限制,称为最高转化率受到几率限制,称为几率效应几率效应几率效应几率效应第3页 比如,比如,比如,比如,PVCPVC与与与与ZnZn粉共热脱氯,按几率计算只能到达粉共热脱氯,按几率计算只能到达粉共热脱氯,按几率计算只能到达粉共热脱氯,按几率计算只能到达86.5%86.5%,与试验结果相符,与试验结果相符,与试验结果相符,与试验结果相符l
7、 l邻近基团效应邻近基团效应邻近基团效应邻近基团效应 高分子链上邻近基团,包含反应后基团都能够改变未反高分子链上邻近基团,包含反应后基团都能够改变未反高分子链上邻近基团,包含反应后基团都能够改变未反高分子链上邻近基团,包含反应后基团都能够改变未反应基团活性,这种影响称为应基团活性,这种影响称为应基团活性,这种影响称为应基团活性,这种影响称为邻基效应邻基效应邻基效应邻基效应 如聚甲基丙烯酸酯类碱性水解有自动催化作用如聚甲基丙烯酸酯类碱性水解有自动催化作用如聚甲基丙烯酸酯类碱性水解有自动催化作用如聚甲基丙烯酸酯类碱性水解有自动催化作用第4页 有利于形成五元或六元环状中间体,都有促进效应有利于形成五
8、元或六元环状中间体,都有促进效应有利于形成五元或六元环状中间体,都有促进效应有利于形成五元或六元环状中间体,都有促进效应 邻基效应还与高分子构型相关,如邻基效应还与高分子构型相关,如邻基效应还与高分子构型相关,如邻基效应还与高分子构型相关,如 全同全同全同全同PMMAPMMA比无规、间同水解快,原因是全同基结构团比无规、间同水解快,原因是全同基结构团比无规、间同水解快,原因是全同基结构团比无规、间同水解快,原因是全同基结构团位置易于形成环酐中间体位置易于形成环酐中间体位置易于形成环酐中间体位置易于形成环酐中间体_物理原因物理原因物理原因物理原因l l聚集态影响聚集态影响聚集态影响聚集态影响 晶
9、态高分子晶态高分子晶态高分子晶态高分子低分子极难扩散入晶区,晶区不能反应低分子极难扩散入晶区,晶区不能反应低分子极难扩散入晶区,晶区不能反应低分子极难扩散入晶区,晶区不能反应官能团反应通常仅限于非晶区官能团反应通常仅限于非晶区官能团反应通常仅限于非晶区官能团反应通常仅限于非晶区第5页l l轻度交联聚合物,须适当溶剂溶胀,才易进行反应轻度交联聚合物,须适当溶剂溶胀,才易进行反应轻度交联聚合物,须适当溶剂溶胀,才易进行反应轻度交联聚合物,须适当溶剂溶胀,才易进行反应 如苯乙烯二乙烯基苯共聚物,用二氯乙烷溶胀后,如苯乙烯二乙烯基苯共聚物,用二氯乙烷溶胀后,如苯乙烯二乙烯基苯共聚物,用二氯乙烷溶胀后,
10、如苯乙烯二乙烯基苯共聚物,用二氯乙烷溶胀后,才易磺化才易磺化才易磺化才易磺化非晶态高分子非晶态高分子非晶态高分子非晶态高分子玻璃态,链段运动冻结,难以反应玻璃态,链段运动冻结,难以反应玻璃态,链段运动冻结,难以反应玻璃态,链段运动冻结,难以反应高弹态:链段活动增大,反应加紧高弹态:链段活动增大,反应加紧高弹态:链段活动增大,反应加紧高弹态:链段活动增大,反应加紧粘流态:可顺利进行粘流态:可顺利进行粘流态:可顺利进行粘流态:可顺利进行l l链构象影响链构象影响链构象影响链构象影响 高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团状态高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团状态高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团
11、状态高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团状态 溶剂改变,链构象亦改变,官能团反应性会发生显溶剂改变,链构象亦改变,官能团反应性会发生显溶剂改变,链构象亦改变,官能团反应性会发生显溶剂改变,链构象亦改变,官能团反应性会发生显著改变著改变著改变著改变l l即使均相反应,高分子溶解情况发生改变时,反应即使均相反应,高分子溶解情况发生改变时,反应即使均相反应,高分子溶解情况发生改变时,反应即使均相反应,高分子溶解情况发生改变时,反应速率也会发生对应改变速率也会发生对应改变速率也会发生对应改变速率也会发生对应改变第6页纤维素结构以下纤维素结构以下纤维素结构以下纤维素结构以下l l粘胶纤维粘胶纤维粘胶纤维
12、粘胶纤维l l纤维素硝酸酯纤维素硝酸酯纤维素硝酸酯纤维素硝酸酯l l纤维素醋酸酯纤维素醋酸酯纤维素醋酸酯纤维素醋酸酯l l纤维素醚类:纤维素醚类:纤维素醚类:纤维素醚类:甲基、乙基、羧甲基、乙基、羧甲基、乙基、羧甲基、乙基、羧甲基纤维素甲基纤维素甲基纤维素甲基纤维素_纤维素化学反应纤维素化学反应纤维素化学反应纤维素化学反应 纤维素是第一个进行化学改性天然高分子纤维素是第一个进行化学改性天然高分子纤维素是第一个进行化学改性天然高分子纤维素是第一个进行化学改性天然高分子 纤维素有许多主要衍生物纤维素有许多主要衍生物纤维素有许多主要衍生物纤维素有许多主要衍生物8.2 聚合度相同化学转变聚合度相同化学
13、转变第7页 粘胶纤维制造粘胶纤维制造粘胶纤维制造粘胶纤维制造20%NaOH20%NaOH浸渍浸渍浸渍浸渍 1 12 h2 h碱纤维素碱纤维素碱纤维素碱纤维素CSCS2 220 20 30 30 2 h 2 h纤维素黄酸钠纤维素黄酸钠纤维素黄酸钠纤维素黄酸钠(0.5 0.5 0.5 0.5 个黄酸根个黄酸根个黄酸根个黄酸根/3/3/3/3个羟基)个羟基)个羟基)个羟基)18 18 30 30 40 h40 h将部分黄酸盐水解成羟基,将部分黄酸盐水解成羟基,将部分黄酸盐水解成羟基,将部分黄酸盐水解成羟基,成为粘度较大纺前粘胶液成为粘度较大纺前粘胶液成为粘度较大纺前粘胶液成为粘度较大纺前粘胶液101
14、01515 H H2 2SOSO4 4 喷丝喷丝303045 45 CSCS2 2第8页_ 聚醋酸乙烯酯反应聚醋酸乙烯酯反应聚醋酸乙烯酯反应聚醋酸乙烯酯反应 聚乙烯醇只能从聚醋酸乙烯酯水解得到聚乙烯醇只能从聚醋酸乙烯酯水解得到聚乙烯醇只能从聚醋酸乙烯酯水解得到聚乙烯醇只能从聚醋酸乙烯酯水解得到聚乙烯醇缩醛化反应可得到主要高分子产品聚乙烯醇缩醛化反应可得到主要高分子产品聚乙烯醇缩醛化反应可得到主要高分子产品聚乙烯醇缩醛化反应可得到主要高分子产品缩甲醛:维尼纶缩甲醛:维尼纶缩丁醛:良好玻璃粘合剂缩丁醛:良好玻璃粘合剂第9页_芳环取代反应芳环取代反应芳环取代反应芳环取代反应 聚苯乙烯几乎年进行芳烃一
15、切反应聚苯乙烯几乎年进行芳烃一切反应聚苯乙烯几乎年进行芳烃一切反应聚苯乙烯几乎年进行芳烃一切反应 以苯乙烯二乙烯苯共聚物为母体离子交换树脂,以苯乙烯二乙烯苯共聚物为母体离子交换树脂,以苯乙烯二乙烯苯共聚物为母体离子交换树脂,以苯乙烯二乙烯苯共聚物为母体离子交换树脂,是芳环取代反应经典例子是芳环取代反应经典例子是芳环取代反应经典例子是芳环取代反应经典例子强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂阴离子交阴离子交换树脂换树脂第10页8.4 聚合度变大反应聚合度变大反应 包含:交联、接枝、嵌段、扩链包含:交联、接枝、嵌段、扩链包含:交联、接枝、嵌段、扩链包含:交联、接枝、嵌段、扩链 线型高分子链之间进
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