聚合反应与聚合物薄膜制备课件

聚合反应与聚合物薄膜制备聚合反应与聚合物薄膜制备张伯平4.16聚合反应与聚合物薄膜制备张伯平高分子与聚合反应高分子与聚合反应 1920年，德国化学家H.Staudinger首次给出了“大分子”的概念，他认为：天然橡胶、聚苯乙烯、聚甲醛是具有长链结构的大分子，这些长链大分子是由小分子化合物相互之间以共价键重复链接而成的。这种通过共价键将小分子相互作用连接成长链大分子的过程称为“聚合”。聚合反应高分子与聚合反应 1920年，德国化学家H.聚合反应逐步聚合连锁聚合逐步缩聚逐步加成开环聚合自由基聚合阴离子聚合阳离子聚合1+1=22+2=4 2+1=34+4 4+2 4+3.1+1=22+1=33+1=44+1=5.逐步聚合：尼龙、涤纶、聚碳酸酯、酚醛树脂.连锁聚合：聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、丁苯橡胶.聚合反应逐步聚合连锁聚合逐步缩聚自由基聚合1+1=21+1=逐步聚合反应聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET逐步聚合反应聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET260275-290在真空下反应排除小分子260275-290在真空下反应排除小分子熔融缩聚熔融缩聚反应物在熔融的状态下进行聚合聚合温度通常比单体和聚合物熔点高1025优点：反应物浓度高，有利于线性聚合，产物纯度高缺点：散热困难，在反应后期不利于平衡右移，易发生链裂解等副反应产物可直接进行纺丝、成片、切粒 不适合熔融温度较高（300）的聚合物 溶液缩聚溶液缩聚反应物在溶剂中进行反应优点：反应过程缓和平稳，有利于热量交换，副反应较少缺点：设备使用率较低，使用溶剂成本高，需要将产物分离精制聚合物溶液可以直接作为涂料成膜，这种情况下可以省去提纯过程熔融缩聚溶液缩聚连锁聚合聚丙烯 PP连锁聚合聚丙烯 PP链引发链引发链增长链增长链引发链增长本体聚合本体聚合只有单体在引发剂的作用下进行聚合优点：杂质少、纯度高、适合实验室研究缺点：散热困难，容易局部过热，易温度失控引起暴聚可以采用两段聚合：预聚-转化率在10%40%左右 聚合-薄层聚合溶液聚合溶液聚合单体和引发剂在溶液中聚合优点：粘度低，混合和传热容易缺点：单体起始浓度低，聚合速率慢，分子量相对较低，成本高，需要提纯产物多用于聚合物溶液直接使用的场合，如涂料，合成纤维纺丝液本体聚合溶液聚合聚合物薄膜制备方法聚合物薄膜制备方法1、溶液浇铸法2、静电纺丝成膜3、压延法聚合物薄膜制备方法1、溶液浇铸法溶液浇铸法 将聚合物溶解后，直接倒在玻璃、聚四氟乙烯、钢板、培养皿等平面上，让溶剂挥发，聚合物成膜。可以通过刮刀和溶液浓度来控制膜的厚度。缺点：溶剂蒸发速率过快会使膜中有小孔溶液浇铸法 将聚合物溶解后，直接倒在玻璃、聚四氟静电纺丝成膜 将聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米纤维膜。静电纺丝成膜 将聚合物溶液或熔体在强电场中进行 静电纺丝纤维膜具有很大的比表面积，在成型的网上有很多微孔，因此膜具有很强的吸附力。与其他膜相比，静电纺丝纤维膜对气象水分扩散的阻力最小，另外,静电纺纤维膜的孔状结构为内外贯通的微孔,这有利于毛细吸水性，利用这些特性可以将静电纺纤维膜做成吸附材料和过滤材料等，并可有效地用于原子工业、精密工业、涂饰行业和无菌生产等,其过滤效率和效果也会大大提高。此外，利用静电纺纳米纤维还可以做成抗静电、抗紫外、防辐射、抗氧化服装。静电纺丝纤维膜具有很大的比表面积，在成型的网压延法将聚合物通过一系列加热的压辊，使其连续成为薄膜或板材的一种成型方法。主要用于加工聚氯乙烯薄膜，可以在薄膜上压上一些花纹。压延法将聚合物通过一系列加热的压辊，使其连续成为薄膜或板谢谢！谢谢！