第5章聚合物的化學(xué)反應(yīng)高分子課件

1、1. 聚合物化學(xué)反應(yīng)分類、特點(diǎn)及影響因素聚合物化學(xué)反應(yīng)分類、特點(diǎn)及影響因素(基團(tuán)轉(zhuǎn)化率、高分子效應(yīng)：基團(tuán)轉(zhuǎn)化率、高分子效應(yīng)：a位阻效應(yīng)；位阻效應(yīng)；b靜電效應(yīng)；靜電效應(yīng)；c概概率效應(yīng)率效應(yīng) )2. 聚合物的相似轉(zhuǎn)變及其應(yīng)用聚合物的相似轉(zhuǎn)變及其應(yīng)用(聚乙烯醇的合成、維尼綸的制備、離子交換樹(shù)脂聚乙烯醇的合成、維尼綸的制備、離子交換樹(shù)脂)3. 聚合度變大的化學(xué)轉(zhuǎn)變：交聯(lián)、接枝、嵌段、擴(kuò)鏈聚合度變大的化學(xué)轉(zhuǎn)變：交聯(lián)、接枝、嵌段、擴(kuò)鏈(橡膠的硫化、橡膠的硫化、SBS嵌段共聚物嵌段共聚物)4. 聚合度變小的化學(xué)轉(zhuǎn)變：各種降解反應(yīng)聚合度變小的化學(xué)轉(zhuǎn)變：各種降解反應(yīng)(聚合物老化、聚乳酸、綠色高分子聚合物老化、聚

2、乳酸、綠色高分子)5.1 概述概述 意義意義：研究和利用聚合物分子內(nèi)或聚合物分子間所發(fā)生的：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：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）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：離子交換樹(shù)脂；高分子試劑及高分子固物新的性能和用途：離子交換樹(shù)脂；高分子試劑及高分子固載催化劑；化學(xué)反應(yīng)的高分子載體；在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)及環(huán)境保載催化劑；化學(xué)反應(yīng)的高分子載體；在醫(yī)藥

3、、農(nóng)業(yè)及環(huán)境保護(hù)方面具有重要意義的可降解高分子；阻燃高分子等等。護(hù)方面具有重要意義的可降解高分子；阻燃高分子等等。（2）有助于了解和驗(yàn)證高分子的結(jié)構(gòu)）有助于了解和驗(yàn)證高分子的結(jié)構(gòu)。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)5.2 高分子化學(xué)反應(yīng)的分類、特性及其影響因素高分子化學(xué)反應(yīng)的分類、特性及其影響因素 根據(jù)高分子的功能基及聚合度的變化可分為兩大類：根據(jù)高分子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)變聚合物的相似轉(zhuǎn)變：反應(yīng)僅發(fā)生在聚合物分子的側(cè)基上，：反應(yīng)僅發(fā)生在聚合物分子的側(cè)基上，即側(cè)基由一種基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基團(tuán)，即側(cè)基由一種基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基團(tuán)，并不

4、會(huì)引起聚合度的明并不會(huì)引起聚合度的明顯改變。顯改變。（ii）聚合物的聚合度發(fā)生根本改變的反應(yīng)聚合物的聚合度發(fā)生根本改變的反應(yīng)，包括：，包括： 聚合度變大的化學(xué)反應(yīng)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)；，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)聚合度變小的化學(xué)反應(yīng)，如降解與解聚，如降解與解聚5.2.1 分類分類第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 雖然高分子的功能基能與小分子的功能基發(fā)生類似的化雖然高分子的功能基能與小分子的功能基發(fā)生類似的化學(xué)反應(yīng)，但學(xué)反應(yīng)，但由于高分子與小分子具有不同的結(jié)構(gòu)特性，因由于高分子與小分子具有不同的結(jié)構(gòu)特性，因而

5、其化學(xué)反應(yīng)也有不同于小分子的特性而其化學(xué)反應(yīng)也有不同于小分子的特性： （1）高分子鏈上可帶有大量的功能基，但并非所有功能高分子鏈上可帶有大量的功能基，但并非所有功能基都能參與反應(yīng)，基都能參與反應(yīng)，因此反應(yīng)產(chǎn)物分子鏈上既帶有起始功能因此反應(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基，也帶有新形成的功能基，并且每一條高分子鏈上的功，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)一樣可分離得到含單一功離開(kāi)來(lái)，因此很難象小分子反應(yīng)一樣可分離得到含單一功能基的反應(yīng)產(chǎn)物。能基的反應(yīng)產(chǎn)物。5.

6、 2. 2 聚合物的化學(xué)反應(yīng)特性聚合物的化學(xué)反應(yīng)特性第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) （2）聚合物化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性。由于聚合物化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性。由于聚合物本身是聚合度聚合物本身是聚合度不一的混合物不一的混合物，而且每條高分子鏈上的功能基轉(zhuǎn)化程度不一，而且每條高分子鏈上的功能基轉(zhuǎn)化程度不一樣，因此所得產(chǎn)物是不均一的，復(fù)雜的。其次，聚合物的化樣，因此所得產(chǎn)物是不均一的，復(fù)雜的。其次，聚合物的化學(xué)反應(yīng)可能導(dǎo)致聚合物的物理性能發(fā)生改變，從而影響反應(yīng)學(xué)反應(yīng)可能導(dǎo)致聚合物的物理性能發(fā)生改變，從而影響反應(yīng)速率甚至影響反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。速率甚至影響反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。（1）物理因

7、素物理因素：如聚合物的結(jié)晶度、溶解性、溫度等。：如聚合物的結(jié)晶度、溶解性、溫度等。 結(jié)晶性結(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)：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，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)只小分子不易擴(kuò)散進(jìn)晶區(qū)，因此反應(yīng)只能發(fā)生在非晶區(qū)能發(fā)生在非晶區(qū)； 5. 2. 3 聚合物的化學(xué)反應(yīng)的影響因素聚合物的化學(xué)反應(yīng)的影響因素第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 溶解性溶解性：聚合物的溶解性隨化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行可能不斷發(fā)

8、：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；增大，反而使反應(yīng)速率增大； 溫度溫度：一般溫度提高有利于反應(yīng)速率的提高，但溫度太：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)致高可能導(dǎo)致不期望發(fā)生的氧化、裂解等副反應(yīng)不期望發(fā)生的氧化、裂解等副反應(yīng)。（2）結(jié)構(gòu)因素結(jié)構(gòu)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，稱為高高分子效應(yīng)分

9、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互作用引起的。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 高分子效應(yīng)主要有以下幾種：高分子效應(yīng)主要有以下幾種： (i) 鄰近基團(tuán)效應(yīng)鄰近基團(tuán)效應(yīng) a. 位阻效應(yīng)位阻效應(yīng)：由于新生成的功能基的立體阻礙，導(dǎo)致其鄰：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)。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)，由于新引入的龐大的三如聚乙烯醇的三苯乙?；磻?yīng)，由于新引入的龐大的三苯乙?；奈蛔栊?yīng)，使其鄰近的苯乙?；奈蛔栊?yīng)，使其鄰近的-OH難以再與三苯乙

10、酰氯難以再與三苯乙酰氯反應(yīng)：反應(yīng)：CH2CHOH+C COClCH2CH CH2OHCHOCH2CHOHCO第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) b. 靜電靜電效應(yīng)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：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。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，其原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，其原因是因是水解生成的羧基水解生成的羧基與與鄰近的未水解的酰胺基鄰近的未水解的酰胺基反應(yīng)生成反應(yīng)生成酸酐環(huán)酸酐環(huán)狀過(guò)渡態(tài)狀過(guò)渡態(tài)，從而促進(jìn)了酰胺基中，從而促進(jìn)了酰胺基中-NH2的離去加速水解。的離去加速水解

11、。CHCOCCHH2COOHNH2 - +CHCH2CHCCOOOHOHH+, H2O+ NH3第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 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)速率比甲基丙烯酸對(duì)硝基反應(yīng)，其中的對(duì)硝基苯酯的水解反應(yīng)速率比甲基丙烯酸對(duì)硝基苯酯均聚物快，這是由于鄰近的羧酸根離子參與形成苯酯均聚物快，這是由于鄰近的羧酸根離子參與形成酸酐環(huán)狀酸酐環(huán)狀過(guò)渡態(tài)過(guò)渡態(tài)促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行：促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)CH2

12、CCH3CCHOOC OOCH2CCH3CH2CHCOCOO+NO2ONO2OH-CH2CCH3CCH2CHOOC OOCH2酸酐環(huán)狀過(guò)渡態(tài)酸酐環(huán)狀過(guò)渡態(tài) 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，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，由于由于靜電相斥作用靜電相斥作用，阻礙反應(yīng)試劑與聚合物分子的接觸，使反阻礙反應(yīng)試劑與聚合物分子的接觸，使反應(yīng)難以充分進(jìn)行應(yīng)難以充分進(jìn)行。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 如聚丙烯酰胺在強(qiáng)堿條件下水解，當(dāng)其中某個(gè)酰胺基鄰近的如聚丙烯酰胺在強(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，基團(tuán)都已轉(zhuǎn)

13、化為羧酸根后，由于進(jìn)攻的由于進(jìn)攻的OH-與高分子鏈上生成與高分子鏈上生成的的-COO-帶相同電荷，相互排斥，因而難以與被進(jìn)攻的酰胺基帶相同電荷，相互排斥，因而難以與被進(jìn)攻的酰胺基接觸接觸，不能再進(jìn)一步水解，因而聚丙烯酰胺的水解程度一般在，不能再進(jìn)一步水解，因而聚丙烯酰胺的水解程度一般在70%以下：以下：CH2CHC ONH2OH-CH2CH CH2CH CH2CHCCCONH2OOOOOH-OH- (ii) 官能團(tuán)孤立化效應(yīng)（概率效應(yīng)）官能團(tuán)孤立化效應(yīng)（概率效應(yīng)） 當(dāng)高分子鏈上的當(dāng)高分子鏈上的相鄰功能基成對(duì)相鄰功能基成對(duì)參與反應(yīng)時(shí)，由于成對(duì)參與反應(yīng)時(shí)，由于成對(duì)基團(tuán)反應(yīng)存在概率效應(yīng)，即反應(yīng)過(guò)程中

14、間或會(huì)產(chǎn)生孤立的基團(tuán)反應(yīng)存在概率效應(yīng)，即反應(yīng)過(guò)程中間或會(huì)產(chǎn)生孤立的單個(gè)功能基，單個(gè)功能基，由于單個(gè)功能基難以繼續(xù)反應(yīng)，因而不能由于單個(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)程度轉(zhuǎn)化，只能達(dá)到有限的反應(yīng)程度。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 如聚乙烯醇的縮醛化反應(yīng)，最多只能有約如聚乙烯醇的縮醛化反應(yīng)，最多只能有約80%的的-OH能能縮醛化：縮醛化：CH2CHOHRCHOOOOOOHOORRR5.3 聚合物的相似轉(zhuǎn)變及其應(yīng)用聚合物的相似轉(zhuǎn)變及其應(yīng)用5. 3. 1 引入新功能基引入新功能基 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，聚合物經(jīng)

15、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)用如重要的實(shí)際應(yīng)用如聚乙烯的氯化與氯磺化聚乙烯的氯化與氯磺化：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)CH2CH2Cl2- HClCH2CHClCH2CH2Cl2, SO2- HClCH2CHSO2ClCH2CH2CH2CH2 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)：由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：Cl2光或有機(jī)過(guò)氧化物2 ClCH2CH2+ClCH2CH+ HClCH2CH+ Cl2CH2CHCl+ Cl第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)

16、應(yīng) 聚乙烯是塑料，在二氧化硫條件下經(jīng)氯化及氯磺化處理聚乙烯是塑料，在二氧化硫條件下經(jīng)氯化及氯磺化處理可用作彈性體可用作彈性體(橡膠橡膠) 聚苯乙烯的功能化、改性聚苯乙烯的功能化、改性：聚苯乙烯：聚苯乙烯芳環(huán)上易發(fā)生各種芳環(huán)上易發(fā)生各種取代反應(yīng)取代反應(yīng)（硝化、磺化、氯磺化等），（硝化、磺化、氯磺化等），可被用來(lái)合成功能可被用來(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)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)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。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)化為許多其他的功能成的芐基氯易進(jìn)行

17、親核取代反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為許多其他的功能基。基。CH2CHCH3OCH2ClAlCl3CH2CHCH2Cl+ CH3OH第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)5. 3. 2 功能基轉(zhuǎn)化功能基轉(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)化為其他功能基，常用來(lái)對(duì)聚合物進(jìn)行改性。典型的有：其他功能基，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：）聚乙烯醇的合成及其縮醛化：CH2CHOCCH3OCH3OH CH2CHOH+ CH3CO2CH3RCHOCH2CHOCH2CHORR=H，維尼綸第第 五五 章章

18、 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)聚乙酸乙烯酯聚乙酸乙烯酯聚乙烯醇聚乙烯醇（2）纖維素的化學(xué)改性）纖維素的化學(xué)改性（i）黏膠纖維的合成黏膠纖維的合成OCH2OHOHOHONaOHOCH2OHOHONaOCS2OCH2OHOHOOCSSNa纖維素黃原酸酯H2SO4纖維素 + Na2SO4 + CS2紡絲第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（ii）纖維素酯的合成纖維素酯的合成 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：素酯。重要的有：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反

19、 應(yīng)應(yīng)OCH2OHOHOHOHNO3OCH2OHOHONO2O硝化纖維 a. 硝化纖維素硝化纖維素：纖維素經(jīng)硝酸和濃硫酸的混合酸處理可制：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：得硝化纖維素： b. 纖維素乙酸酯纖維素乙酸酯：常稱醋酸纖維素，物性穩(wěn)定：常稱醋酸纖維素，物性穩(wěn)定、不燃，除不燃，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：下與纖維素反應(yīng)而得：P OH+ CH3COOHP OCOCH3+ H2O第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（iii）纖維素醚的合成纖維素醚的合

20、成 將堿纖維素與鹵代甲烷、鹵代乙烷反應(yīng)可分別制得將堿纖維素與鹵代甲烷、鹵代乙烷反應(yīng)可分別制得甲甲基、乙基纖維素基、乙基纖維素，主要用做分散劑：，主要用做分散劑：P OH+ NaOH + CH3ClP OCH3+ NaCl + H2OP OH+ NaOH + CH3CH2ClP OCH2CH3+ NaCl + H2O甲基纖維素乙基纖維素 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：素：P OH + NaOH + ClCH2COONaP

21、 OCH2COONa+ NaCl + H2O第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（3）離子交換樹(shù)脂的合成）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：不溶不熔的三維三維網(wǎng)狀骨架網(wǎng)狀骨架、固定在骨架上的、固定在骨架上的功能基功能基和功能基所帶的和功能基所帶的可交換離子可交換離子。 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

22、：代反應(yīng)及功能基轉(zhuǎn)化而制成：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 離子交換樹(shù)脂的離子交換過(guò)程也是化學(xué)反應(yīng)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，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)作用時(shí)，由于樹(shù)脂上的脂上的H+濃度大，而濃度大，而-SO3-對(duì)對(duì)Na+的親合力比對(duì)的親合力比對(duì)H+的親合力強(qiáng)，的親合力強(qiáng)，因此樹(shù)脂上的因此樹(shù)脂上的H+便與便與Na+發(fā)生交換，起到消除水中發(fā)生交換，起到消除水中Na+的作用。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：交換完的樹(shù)脂又可用高濃度的鹽酸處理再

23、生重復(fù)使用：PSO3-H+Na+交換HCl，再生PSO3-Na+ HCl5.4 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)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)。鏈反應(yīng)。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)5. 4. 1 交聯(lián)（交聯(lián)（crosslinking)(1) 橡膠硫化橡膠硫化（vulcanization): 含雙鍵橡膠的硫化和不含雙含雙鍵橡膠的硫化和不含雙鍵橡膠的硫化。鍵橡膠的硫化。（i）含雙鍵橡膠的硫化含雙鍵橡膠的硫化 工業(yè)上多采用硫或含硫有機(jī)化合物進(jìn)行交聯(lián)，以天然工業(yè)上多采用

24、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：橡膠的硫化為例：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)SSS交聯(lián)交聯(lián)3D效果圖效果圖（ii）不含雙鍵橡膠的硫化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，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)過(guò)鏈自由基的偶合產(chǎn)生交聯(lián)鏈自由基的偶合產(chǎn)生交聯(lián)：第第 五五 章章 聚

25、聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)RO+CH2CH2CHCH2+ ROHCHCH22CHCH2CHCH2(2) 聚合物的高能輻射交聯(lián)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，聚合物可在高能輻射下產(chǎn)生鏈自由基，鏈自由基偶合鏈自由基偶合便產(chǎn)生交聯(lián)便產(chǎn)生交聯(lián)。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（3）離子交聯(lián)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)：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)：CH2CHSO2ClPbO， H2OCH2

26、CHSO2CH2CHSO2Pb2 再如已被再如已被Du Pont公司商品化的乙烯公司商品化的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的二甲基丙烯酸共聚物的二價(jià)金屬鹽。價(jià)金屬鹽。 CH2CH2CH2CCH3COOCH2CH2CH2CCOOCH3M2+第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)這一類離子交聯(lián)的聚合物通常叫這一類離子交聯(lián)的聚合物通常叫離聚物離聚物（Ionomers）。）。5. 4. 2 接枝反應(yīng)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：鏈，可分為兩種方式：（1）在高分子主鏈上引入引發(fā)活性中

27、心在高分子主鏈上引入引發(fā)活性中心引發(fā)第二單體聚合形成引發(fā)第二單體聚合形成支鏈支鏈，包括有，包括有(i)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)法；鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)法； (ii)大分子引發(fā)劑法；大分子引發(fā)劑法； (iii)輻射接輻射接枝法；枝法；（2）通過(guò)功能基反應(yīng)把帶末端功能基的支鏈通過(guò)功能基反應(yīng)把帶末端功能基的支鏈連接連接到帶側(cè)基功能到帶側(cè)基功能基的主鏈上。基的主鏈上。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（i）鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)法鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)法 鏈轉(zhuǎn)移接枝反應(yīng)體系含鏈轉(zhuǎn)移接枝反應(yīng)體系含三個(gè)必要組分三個(gè)必要組分：聚合物、單體和：聚合物、單體和引發(fā)劑。引發(fā)劑。利用引發(fā)劑產(chǎn)生的活性種向高分子鏈轉(zhuǎn)移形成鏈活利用引發(fā)劑

28、產(chǎn)生的活性種向高分子鏈轉(zhuǎn)移形成鏈活性中心性中心，再引發(fā)單體聚合形成支鏈。，再引發(fā)單體聚合形成支鏈。 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。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，加入BPO做引發(fā)劑。做引發(fā)劑。 第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)R + n StR St聚聚苯苯乙乙烯烯鏈鏈自自由由基基的的形形成成初級(jí)自由基的生成OO OO

29、OO2（R ）R +CH2CH=CHCH2RH +CHCH=CH2CH2R +CH2CH=CHCH2CH2CCHRCH2R StCH2CH=CHCH2+R StCHCH=CHCH2+主鏈自由基的形成HR +RH +R +R St+R St+H第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)R St雙雙基基終終止止聚聚苯苯乙乙烯烯均均聚聚物物聚聚苯苯乙乙烯烯均均聚聚物物的的生生成成CHCH=CHCH2StCH2CH CHRCH2St接枝反應(yīng)CHCH=CHCH2CH2CH CHRCH2+ n St+ n StSt+CHCH=CHCH2CHCH=CHCH2St再如以再如以BF3為引發(fā)

30、劑在為引發(fā)劑在聚對(duì)甲氧基苯乙烯聚對(duì)甲氧基苯乙烯上接枝聚苯乙烯：上接枝聚苯乙烯：CH2CH+BF3OH-+CH2CHOCH3CH2CHOCH3H2CHC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Friedel-Crafts反應(yīng)，形成接枝鏈。反應(yīng)，形成接枝鏈。 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，接枝率一般不高，常用于聚合物改性，特別適合于適合于不需分離接枝聚合物不需分離接枝聚合物的場(chǎng)合，如制造涂料、膠粘

31、劑等。的場(chǎng)合，如制造涂料、膠粘劑等。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 要避免均聚物的生成，應(yīng)選用不能引發(fā)單體聚合的引發(fā)劑，要避免均聚物的生成，應(yīng)選用不能引發(fā)單體聚合的引發(fā)劑，如用鈰鹽（如用鈰鹽（Ce4+）作引發(fā)劑，在含羥基的聚合物上接枝聚丙烯作引發(fā)劑，在含羥基的聚合物上接枝聚丙烯腈，由于腈，由于Ce4+很難引發(fā)丙烯腈的均聚反應(yīng)，因此接枝效率高。很難引發(fā)丙烯腈的均聚反應(yīng)，因此接枝效率高。Ce4+ +CH2CHOHCe3+ +CH2COH+ H+ANCH2COHCH2CHCN第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（ii）大分子引發(fā)劑法大分子

32、引發(fā)劑法 所謂大分子引發(fā)劑法就是在主鏈大分子上引入能產(chǎn)生所謂大分子引發(fā)劑法就是在主鏈大分子上引入能產(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。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、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)。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)，如在主鏈高分子上引入易產(chǎn)生自由基的基團(tuán)，如-OOH，-CO-OOR

33、，-N2X，-X等，然后在光或熱的作用下在主鏈上等，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。產(chǎn)生自由基在引發(fā)第二單體聚合形成支鏈。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)如在聚苯乙烯的如在聚苯乙烯的a a-C上進(jìn)行溴代，所得上進(jìn)行溴代，所得a a-溴代聚苯乙烯在光溴代聚苯乙烯在光的作用下的作用下C-Br鍵均裂為自由基，可引發(fā)第二單體聚合形成鍵均裂為自由基，可引發(fā)第二單體聚合形成支鏈：支鏈：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)CH2CCH2CBrh CH2Cn BCH2CBBBNBSH 此外還可以通過(guò)臭氧化反應(yīng)在聚合物

34、主鏈上引入過(guò)氧化此外還可以通過(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：氫基團(tuán)，如：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)CH2CHC(CH3)2OnBCH2CHC(CH3)2OBCH2CH+ CHCl(CH3)2AlCl3CH2CHCH(CH3)2O3CH2CHC(CH3)2OOH（b）陰離子型陰離子型 如聚如聚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：聚合形成接枝聚合物：CH2CH C

35、H CH2BuLiCHCH CH CH2NHCONaNCO 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)。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)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)，：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，獲得高的接枝效率。因此可避免均聚物的生成，獲得高的接枝效率。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)例例1：例例2：（c）陽(yáng)離子型陽(yáng)離子型 如聚氯乙烯等含氯聚合物可在如聚氯

36、乙烯等含氯聚合物可在BCl3、R2AlCl或或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：進(jìn)行陽(yáng)離子聚合的單體聚合形成支鏈：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)CH2HCCl+ AgSbF6CH2HCSbF6-+ AgClIB(異異丁丁烯烯)CH2HCCH2CH3CCH3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均聚物的生成，為了提高接枝率可在體系中加入“質(zhì)子阱質(zhì)

37、子阱”或或Lewis堿等抑制向單體的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。堿等抑制向單體的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（iii）輻射接枝輻射接枝法法 利用高能輻射在聚合物鏈上產(chǎn)生自由基引發(fā)活性種是利用高能輻射在聚合物鏈上產(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 射線輻射接枝聚射線輻射接枝聚甲基丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸甲酯：CH2CHOCOCH3 射線CH2COCOCH3MMACH2COCOCH3MMA（iv）功能基偶聯(lián)功能基偶聯(lián)法法 通過(guò)功能基反應(yīng)把帶通過(guò)功能基反應(yīng)把帶末端功能基末端功能基的支鏈接到帶的支鏈接到帶側(cè)基功能

38、側(cè)基功能基基的主鏈上。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。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。射，然后再加入單體。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 功能基偶聯(lián)法的可用

39、通式示意如下：功能基偶聯(lián)法的可用通式示意如下： 如已經(jīng)商品化的如已經(jīng)商品化的惡惡唑啉取代聚苯乙烯，所帶的唑啉取代聚苯乙烯，所帶的惡唑啉惡唑啉側(cè)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、環(huán)氧基以及酚類等。因此利用惡唑啉惡唑啉取代聚苯乙烯與帶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：以上末端基聚合物反應(yīng)合成接枝聚合物，如：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)ON+HOOCCONHCH2CH2O COAAAGGG+GBAAABBB側(cè)基聚合物端基聚合物接枝聚合物第第 五五

40、 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)5. 4. 3 擴(kuò)鏈反應(yīng)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了的線形高分子鏈線形高分子鏈的過(guò)程。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。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?。可分以下幾類：下幾類：（1）末端引發(fā)功能基引發(fā)第二單體聚合）末端引發(fā)功能基引發(fā)第二單體聚合AnI+ m BAnBmI: 引發(fā)功

41、能基（2）末端功能化聚合物偶合）末端功能化聚合物偶合AnG+BmGAnBm第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)5. 5 聚合度變小的化學(xué)轉(zhuǎn)變聚合物的降解聚合度變小的化學(xué)轉(zhuǎn)變聚合物的降解 聚合物的降解反應(yīng)是指聚合物分子鏈在機(jī)械力、熱、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。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：（聚合物的降解可分為三種基本形式：（1）熱降解；）熱降解；（2）化學(xué)降解；（）化學(xué)降解；（3）光降解。）光降解。（1）熱

42、降解）熱降解 指聚合物在指聚合物在單純熱的作用單純熱的作用下發(fā)生的降解反應(yīng)，可有三種類下發(fā)生的降解反應(yīng)，可有三種類型：型：a. 無(wú)規(guī)斷鏈反應(yīng)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：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。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。分子量下降迅速，但產(chǎn)物是仍具有一定分子量的低聚物，難分子量下降迅速，但產(chǎn)物是仍具有一定分子量的低聚物，難以揮發(fā)，因此重量損失較慢。如聚乙烯的熱降解：以揮發(fā)，因此重量損失較慢。如聚乙烯的熱降解：CH2CH2CH2CH2CH2CH2+H2CH2CCH=CH2+H3CH

43、2C第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)b. 解聚反應(yīng)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：在這類降解反應(yīng)中，高分子鏈的斷裂總是發(fā)生在在末端單體單元末端單體單元，導(dǎo)致單體單元逐個(gè)脫落生成單體，是，導(dǎo)致單體單元逐個(gè)脫落生成單體，是聚合反聚合反應(yīng)的逆反應(yīng)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：典型的例子如聚甲基丙烯酸甲酯的熱降解：

44、CH2CCH3COOCH3CH2CCH3COOCH3CH2CCH3COOCH3+CH2CCH3COOCH3解聚反應(yīng)主要發(fā)生于解聚反應(yīng)主要發(fā)生于1,1-二取代單體所得的聚合物。二取代單體所得的聚合物。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)c. 側(cè)基脫除熱降解側(cè)基脫除熱降解：聚合物熱降解時(shí)主要以：聚合物熱降解時(shí)主要以側(cè)基脫除側(cè)基脫除為主，為主，并并不發(fā)生主鏈斷裂不發(fā)生主鏈斷裂。典型的如聚氯乙烯的脫。典型的如聚氯乙烯的脫HCl、聚醋酸聚醋酸乙烯酯的脫酸反應(yīng)：乙烯酯的脫酸反應(yīng)：CH2CHClCH=CH+ HCl CH2CHOCOCH3 CH=CH+ CH3COOH第第 五五

45、章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（2）氧化降解氧化降解：聚合物暴露在空氣中易發(fā)生氧化作用在：聚合物暴露在空氣中易發(fā)生氧化作用在分子鏈上形成分子鏈上形成過(guò)氧基團(tuán)或含氧基團(tuán)過(guò)氧基團(tuán)或含氧基團(tuán)，從而引起分子鏈的，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。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?？稍谳^低溫條件下發(fā)生。 氧化降解包括氧化降解包括熱氧化降解熱氧化降解和和光氧化降解光氧化降解。 飽和聚合物的氧化降解較慢，飽和聚合物在發(fā)生氧飽和聚合物的氧化降解較慢，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化反應(yīng)時(shí)，三級(jí)碳最易被

46、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。成穩(wěn)定的自由基。 氧化氧化降解過(guò)程是一個(gè)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。降解過(guò)程是一個(gè)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)鏈引發(fā)CH2CHXO2或RCH2CX+ OOH （或RH）鏈增長(zhǎng)CH2CX+ O2CH2CXOOCH2CXOO+CH2CHXCH2CXOOH+CH2CX第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)鏈終止：各種自由基發(fā)生偶合或歧化反應(yīng)。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

47、下，還將發(fā)生過(guò)氧化氫的分解、主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)：鏈斷裂等反應(yīng)：第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)聚合物的結(jié)構(gòu)與其耐氧化性之間有關(guān)聯(lián)聚合物的結(jié)構(gòu)與其耐氧化性之間有關(guān)聯(lián)，一般地：，一般地：（i）飽和聚合物的耐氧化性飽和聚合物的耐氧化性 不飽和聚合物不飽和聚合物 ；（ii）線形聚合物線形聚合物 支化聚合物；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；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。取代基、交聯(lián)都會(huì)改變聚合物的耐氧化性能。CH2HCXCH

48、2CXCH2OOHHCXCH2HCXCH2CXCH2OHCX+ OH 氧化降解的根本原因是氧化降解的根本原因是氧化反應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)氧自由基氧化反應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)氧自由基，因此，因此可在聚合物中加入能與過(guò)氧自由基迅速反應(yīng)形成不活潑自由可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，這類化合物常稱抗抗氧劑氧劑。常用的抗氧劑是一些酚類和胺類化合物。常用的抗氧劑是一些酚類和胺類化合物。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（3）光降解光降解：聚合物受光照，當(dāng)吸收的光能大于鍵能時(shí)，便：聚合物受光照，

49、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。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；聚合物聚合物光降解反應(yīng)存在三個(gè)要素：聚合物受光照；聚合物聚合物吸收光子被激發(fā)；被激發(fā)的聚合物發(fā)生降解。吸收光子被激發(fā)；被激發(fā)的聚合物發(fā)生降解。 以含羰基聚合物的光降解反應(yīng)為例，羰基易吸收光能被激以含羰基聚合物的光降解反應(yīng)為例，羰基易吸收光能被激發(fā)，然后發(fā)生分解，其斷鍵機(jī)理有發(fā)，然后發(fā)生分解，其斷鍵機(jī)理有Norrish I和和Norrish II型兩型兩種。種。CH2CH2COCH2CH2Norrish INorrish IICH2CH2CO+ CH2CH2CH2CH2COC

50、H3CH2CH+第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)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)程一般較緩慢，為了加快聚合物的光降解（包括光光降解的過(guò)程一般較緩慢，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，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)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。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，必須防但在聚合物的使

51、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)定劑光穩(wěn)定劑。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：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。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）猝滅劑猝滅劑 這類

52、穩(wěn)定劑能與被激發(fā)的聚合物分子作用，把激發(fā)能轉(zhuǎn)這類穩(wěn)定劑能與被激發(fā)的聚合物分子作用，把激發(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)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。原來(lái)的基態(tài)。常用的有過(guò)渡金屬的絡(luò)合物。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)（iii）過(guò)氧化氫分解劑過(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。如而終止斷鏈反應(yīng)的發(fā)生。如(RO)3P等。等。 另外一類光穩(wěn)定劑是自由基清除劑（或抗紫外光氧化另外一類光穩(wěn)定劑是自

53、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。光氧化降解反應(yīng)的發(fā)展。第第 五五 章章 聚聚 合合 物物 的的 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)5. 6 聚合物的防老化聚合物的防老化 聚合物的老化聚合物的老化：是指聚合物在加工、貯存及使用過(guò)程：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)生不可逆壞變的現(xiàn)象。中，其物理化學(xué)性能及力學(xué)性能發(fā)生不可逆壞變的現(xiàn)象。 熱、光、電、高能輻射和機(jī)械應(yīng)力等物理因素以及氧化、酸熱、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。堿、水等化學(xué)作用，以