-
第一章
绪论(
Int
roduction
)
高分子化合物(
High Molecular Compou
nd
):
所谓高分子化合物,系指那些由众多原子或原子团主<
/p>
要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
p>
单体(
Monomer
):
合成聚合物所用的
-
低分子的原料。如聚氯乙烯的单体
为氯乙烯
。
重复单元(
Repeating Unit
):
在聚合物的大分子链上重复出现的、组成相同的最小基本单元。如聚
氯乙烯的重复单元为
。
单体单元(
Monomer Unit
):
结构单元与原料相比,除了电子结构变化外,其原子种类和各种原子的
个数完全相同,这种结构单元又称为单体单元。
结构单元(
Structural Unit
< br>):
单体在大分子链中形成的单元。聚氯乙烯的结构单元为
。
聚合度(
DP
、
X
n
)
(Degree of Polymerization)
:
衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基
准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值,以
大分子链上所含结构单元数目的平均值,以
< br>表示;以结构单元数为基准,即聚合物
表示。聚合物是由一组不同聚合度和不同结
构形态的
、
。
同系物的混合物所组成,因此聚合度是一统计平均值,一般写成
聚合物分子量(
Molecular Weight of P
olymer
):
重复单元的分子量与重复单元数的乘积;或结
构
单元数与结构单元分子量的乘积。
数均分子量
(Number-average
Molecular Weight)
:
聚合物中用不同分子量
的分子数目平均的统计平
均分子量。
,
N
i
:相应分子所占的数量分数。
1
重均分子量(
Weight-
average Molecular Weight
):
聚合
物中用不同分子量的分子重量平均的统计
平均分子量。
,
W
i
:相应的分子所占的重量分数。
粘均分子量(
Viscosity-average
Molecular Weight
):
用粘度法测得的聚合物
的分子量。
分子量分布(
Molecular Weight
Distribution, MWD
):
由于高聚物一般由不
同分子量的同系物组成
的混合物,
因此它的分子量具有一定的分
布,
分子量分布一般
有分布指数和分
子量分布曲线两种表示
方法。
多分散
性(
Polydispersity
):
聚合物通常由一系列相对分子量不同的大分子同系物组成的混合物,
用以表达聚合物的
相对分子量大小并不相等的专业术语叫多分散性。
分布指数
(Distribution Index)
:
重均分子量与数均分子量的比值。即
分布的宽度或多分散性。
。用来表征
分子量
连锁聚合(
Chain Polymerization
):
活性中心引发单体,迅速连锁增长的聚合。烯类单体的加聚
反
应大部分属于连锁聚合。连锁聚合需活性中心,根据活性中心的不同可分为自由基聚合
、阳离子聚合
和阴离子聚合。
逐步聚合(
Step Polymerization
):
无活性中心,单体官能团之间相互反应而逐步增长。绝大多数
缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应(
Addition Polymerization
):
即加成聚合反应,
烯类单体经加成而聚合起来的反应。加
聚反应无副产物。
缩聚反应(
Condensation
Polymerization
):
即缩合聚合反应,
单体经多次缩合而聚合成大分子的
反
应。该反应常伴随着小分子的生成。
塑料(
< br>Plastics
):
具有塑性行为的材料,所谓塑性是
指受外力作用时,发生形变,外力取消后,仍
能保持受力时的状态。
塑料的弹性模量介于橡胶和纤维之间,
受力能发生一定形变。
软塑料接近橡胶,
2
硬塑料接近纤维。
橡胶(
Rubber
):
具有可逆形变的高弹性聚合物材
料。在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产
生较大形变,除去外力后能恢复原状。
橡胶属于完全无定型聚合物,它的玻璃化转变温度(
T
g
)低,
分子量往往很大,大于几十万。
纤维
(
Fiber
):
聚合物经一定的机械
加工(牵引、拉伸、定型等)后形成细而柔软的细丝,形成纤
维。纤维具有弹性模量大,
受力时形变小,强度高等特点,
有很高的结晶能力,分子量小
,一般为几
万。
热塑性聚合物(
Thermoplastics Polyme
r
):
聚合物大分子之间以物理力聚而成,加热时可熔融,并<
/p>
能溶于适当溶剂中。热塑性聚合物受热时可塑化,冷却时则固化成型,并且可以如此反复进
行。
热固性聚合物(
Thermosetting Polymer
):
许多线性或支链形大分子由化学键连接而成的交联体形
p>
聚合物,许多大分子键合在一起,已无单个大分子可言。这类聚合物受热不软化,也不易被溶
剂所溶
胀。
碳链聚合物(
Carbon-chain Polymer
p>
):
大分子主链完全由碳原子组成的聚合物。
杂链聚合物(
Hetero-chain
Polymer
):
聚合物的大分子主链中除了碳原子
外,还有氧、氮等杂原子。
元素有机聚合物
(Element Organic Poly
mer)
:
聚合物的大分子主链中没有碳原子孙,主要由硅、硼
、
铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。
无机高分子(
Inorganic Polymer
):
主链与侧链均无碳原子的高分子。
聚合反应
(Polymerization)
:
由低分子单体合成聚合物的反应。
第二章
自由基聚合
(Free-Radical
Polymerization)
活性种(
Reactive Species
< br>):
打开单体的
π
键,使链引发
和增长的物质,活性种可以是自由基,
3
也可以是阳离子和阴离子。
均裂(
Homolysis
):
化合物共价键
的断裂形式,均裂的结果,共价键上一对电子分属两个基团,使
每个基团带有一个独电子
,这个带独电子的基团呈中性,称为自由基。
异裂
(Heterolysis)
:
化合物共价键的断
裂形式,异裂的结果,共价键上一对电子全部归属于其中一
个基团,这个基团形成阴离子
,而另一缺电子的基团,称为阳离子。
自由基聚合(
Radical Polymerization
):
以自由基作为活性中心的连锁聚合。
离子聚合(
Ionic Polymerization<
/p>
):
活性中心为阴、阳离子的连锁聚合。
阳离子聚合
(Cationic Polymerizatio
n)
:
以阳离子作为活性中心的连锁聚合。
阴离子聚合
(Anionic Polymerizat
ion)
:
以阳离子作为活性中心的连锁聚合。
诱导效应
(Induction Effect)<
/p>
:
单体的取代基的供电子、吸电子性。
共轭体系
(Resonance System)
:
在某些有机化合物分子中,由于双键、
p
电子或空的
p
轨道的相互影
响与作用,使得电子云不能仅仅局限在某个碳原子上,而是分散在一定范围内多个原子上的离域体系
中,这种离域体系就是共扼体系。
共轭效应
(Resonance Effect)
:
共扼效应存在于共扼体系中,它是由于轨道相互交盖而引起共扼体系
中各键上的电子云密度发生平均化的一种电子效应。共扼效应使体系的键长趋于平均化,体系能
量降
低,分子趋于稳定。可分为
σ
-<
/p>
π
共轭、
p-
π
共轭、
π
-
π
共轭、
σ
-p
共轭。
空间位阻效应
(Steric
Effect)
:
由取代基的体积、数量、位置所引起的效应,
它对单体聚合能力有
显著的影响,但它不涉及对活性种的选择。
链引发(
Chain Initiation
< br>):
形成单体自由基活性种的反应。链引发包括两步:初级自由基的形成
4
(即引发剂的分解),单体自由基的形成。
链增长(
Chain Propagation
)
:单体自由基形成后,它仍具有活性,能打开第二个烯类分子的
π
双
键,形成新的自由基,新自由基的活性并不随着
链段的增加而衰减,与其它单体分子结合成单元更多
的链自由基,即链增长。
链终止(
Chain Termination
):
自由基活性高,有相互作用终止而失去活性的倾向。
链自由基失去
活性形成稳定聚合物的反应称
为链终止反应
。
偶合终止(
Coupling Termination
):
两链自由基的独电子相互结合成共价键的终止反应,偶合终止
p>
的结果是大分子的聚合度为链自由基重复单元数的两倍。
歧化终止(
Disproportionation
Termination
):
某链自由基夺取另
一自由基的氢原子或其他原子终
止反应。歧化终止的结果是聚合度与链自由基的单元数相
同。
单基终止(
Mono-
radical Termination
):
链自由基从单体
、溶剂、引发剂等低分子或大分子上夺取
一个原子而终止,这些失去原子的分子可能形成
新的自由基继续反应,也可能形成稳定的自由基而停
止聚合。
双基终止(
Bi-radical Termination<
/p>
):
链自由基的独电子与其它链自由基中的独电子或原子作用形<
/p>
成共价键的终止反应。
链转移
(Chain Transfer)
:
在自由基聚合过程中,链自由基可能从单体
(M)
、溶剂
(S)
、引发剂
(I)
等
低分子或大分子上夺取原子而终止,使失去原子的分
子成为自由基,继续新链的增长,这一反应叫链
转移反应。
<
/p>
引发剂
(Initiator)
:
在聚合体系中能够形成活性中心的物质,使单体在其上连接分为自由基引发剂,
离子引发剂。
半衰期(
Half Life
):
p>
物质分解至起始浓度(计时起点浓度)一半时所需的时间。诱导期:聚合初
< br>5
期初级自由基为阻聚杂质所终止,无聚合物形成,
聚合速率为零的时期。
诱导分解(
Induced Decomposition
p>
):
诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应,其结果使引
p>
发剂效率降低。
笼蔽效应(
Cage Effect
)
:
在溶液聚合反应中,浓度较低的引发剂分子及其分解出的初级自由基始
终处于含大量溶剂分子的高黏度聚合物溶液的包围之中,一部分初级自由基无法与单本分子接触而更
p>
容易发生向引发剂或溶剂的转移反应,从而使引发剂效率降低。
引发剂效率
(Initiator Efficiency)<
/p>
:
引发聚合部分引发剂占引发剂分解消耗总量的分率称为引发剂<
/p>
效率。
转化率
(Conversion)
:
单体转化为聚合物的分率,等于转
化为聚合物的单体量比去用去单体总量。
热引发聚合
(Thermal-Initiation Pol
ymerization)
:
聚合单体中不加入引发剂,单体只
在热的作用
下,进行的聚合称为热引发聚合。
光引发聚合
(Photo-Initiation Polym
erization)
:
单体在光的激发下(不加入引发剂),
发生的聚
合称为光引发聚合。可分为直接光引发聚合和光敏聚合两种。
< br>
光引发效率
(Photo-Initiation E
fficiency)
:
又称为自由基的量子产率,表示每吸收
一个光量子产
生的自由基对数。
辐射聚合
(Radiation Polymerizatio
n)
:
以高能辐射线引发单体聚合,即为辐射聚合。
辐射剂量
(Radiation Dosage
)
:
指辐射线传给物质的能量,一般将每克物质吸收
10-5J
的能量作为辐
射吸收剂量的单体。辐射
吸收剂量与剂量率可用于衡量辐射聚合效应的大小。
剂量率
(Dose Rate)
:
p>
是指单体时间内的吸收剂量。
自动加速现象
(Auto-accelerative Phe
nomena)
:
聚合中期随着聚合的进行,聚合速率逐渐增加
,出
6
现自动加速现象,自动加速现象主要是体系粘度增加所引起的。
聚合动力学
(Kinetics of Polymeriza
tion)
:
指聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚
合温
度等因素间的定量关系。
动力学链长
(Kinetics Chain Length)
:
每个活性种从引发阶段到终止阶段所消耗的单体分子数定义<
/p>
为动力学链长,动力学链在链转移反应中不终止。
链转移常数
(Chain Transfer Constan
t)
:
是链转移速率常数和增长速率常数之比,代表链转移反应
与链增长反应的竞争能力。
链转移剂
(Chain
Transfer
Agent)
:<
/p>
聚合物生产过程中人为地加入的一种自由基能够向其转移的试剂,
用于调节聚合物分子量。常用的链转移剂有脂肪族硫醇等。
阻
聚剂(
Inhibitor
):
能够使
每一自由基都终止,形成非自由基物质,或形成活性低、不足以再引
发的自由基的试剂,
它能使聚合完全停止。按机理可分为加成型阻聚剂(如苯醌等)、链转移型阻聚
剂(如<
/p>
DPPH
等)和电荷转移型阻聚剂(如
F
eCl3
等)等。
缓聚剂(
Retarder
):
能够使一部分自由基终止
,聚合减慢的试剂。通常不出现诱导期。
阻聚常数
(Inhibition Constant)
:
阻聚反应速率常数与增长速率常数的比值称为阻聚常数,可用来
p>
衡量阻聚效率。
自由基捕捉剂
(Radical
Ca
tcher)
:
指
1
< br>,
1-
二苯基
-2-
三硝基苯肼(
DPPH
)和
FeCl
3
这两种高效阻聚剂,
它们
能够化学计量的
1
对
1
消灭自由基。
自由基寿命
(Radical Lifetime)
:
指自由基从产生到终止所经历的时间,可由稳态时的自由基浓度与
自由基消失速率相除求得。
聚合上限温度
(Ceiling Temperature
of Polymerization)
:
Δ
< br>G=0
,聚合和解聚处于平衡状态时的温
度即为聚合上限
温度,在此温度以下进行的聚合反应无热力学障碍;超过聚合上限温度聚合就无法进
7
行。
第三章
自由基共聚合
(Free-Radical Co-
polymerization)
均聚合(
Homo-polymerization
):
由一种单体进行的聚合反应。
共聚合
(Co-polymerization)
:
由两种或两种以上单体共同参加的连锁聚合反应。形成的聚合物中含
有两种或多种单体单元。
均聚物
(Homo-polymer)
:
由均聚合所形成的聚合物。
共聚物
(Copolymer)
:
由共聚合形
成的聚合物。
无规共聚物
(Random Copolymer)
:
聚合物中组成聚合物的结构单元呈无规排列。
交替共聚物
(Alternating Copolymer)
:
聚合物中两种或多种结构单元严格相间。
嵌段共聚物
(Block Copolymer)
:
聚合物由较长的一种结构单元链段和其它结构单元链段构成,每链<
/p>
段由几百到几千个结构单元组成。
接枝共聚物
(Graft Copolymer)
:
聚合物主链只由某一种结构单元组成,而支链则由其它单元组成。
共聚合组成方程
(Equation of
Copolymer Composition)
:
表示共聚物
组成与单体混合物(原料)组
成间的定量关系。
理想共聚(
Ideal Co-polymerization
):
该聚合竞聚率
r
< br>1
*
r
2
=1
,共聚物某瞬间加上的单体中1组
分所占分率
F
1
=
r
1
f
1
/(r
1
f
1
+f
< br>2
)
,并且其组成曲线关于另一对角线成对称(非恒比对
角线)。
理想恒比共聚
(
Ideal Azeotropic Co-polymerization)
:
该聚合的竞聚率
r
1
=r
2
=1
,这种聚合不论配
比和转化率如何,共聚物组成和单体组成完全相同,
F
< br>1
=
f
1
,并且随着聚合的进行,
F
1
、
p>
f
1
,
的值保持<
/p>
恒定不变。
8