第1章合成用助剂ppt课件.ppt
77页第10章 合成用助剂目录1.溶剂2.引发剂3.分散剂4.乳化剂一、溶剂一、溶剂〔一〕溶剂及其分类〔一〕溶剂及其分类1. 溶剂及其分类溶剂及其分类 溶剂是能溶解其他物质的一类物质,水溶剂是能溶解其他物质的一类物质,水是最常用最普通的溶剂,乙醇、丙酮等是是最常用最普通的溶剂,乙醇、丙酮等是常用的有机溶剂常用的有机溶剂 有机溶剂种类很多,常按其构造与组成有机溶剂种类很多,常按其构造与组成分为脂肪烃溶剂.如汽油、正己烷;芳香分为脂肪烃溶剂.如汽油、正己烷;芳香烃溶剂如苯、甲苯、二甲苯;卤代烃溶剂,烃溶剂如苯、甲苯、二甲苯;卤代烃溶剂,如四氯化碳、二氯乙烷、氯苯;醇类溶剂,如四氯化碳、二氯乙烷、氯苯;醇类溶剂,如乙醇、正丁醇;醚类溶剂,如乙醚、四如乙醇、正丁醇;醚类溶剂,如乙醚、四氢呋喃、二氧六环;酮类溶剂,如环己酮;氢呋喃、二氧六环;酮类溶剂,如环己酮;酯类溶剂,如乙酸异戊酯;还有二硫化碳酯类溶剂,如乙酸异戊酯;还有二硫化碳等溶剂 按运用目的可将溶剂分类成合成用溶剂和加工按运用目的可将溶剂分类成合成用溶剂和加工用溶剂合成用溶剂有萃取用溶剂,如乙腈、二用溶剂。
合成用溶剂有萃取用溶剂,如乙腈、二甲基亚砜、甲基亚砜、N-N-甲基吡咯烷酮等和介质用溶剂两种甲基吡咯烷酮等和介质用溶剂两种所谓介质用溶剂是指在溶液聚合中运用的溶剂,所谓介质用溶剂是指在溶液聚合中运用的溶剂,它不仅起反响介质的作用,而且起稀释作用,使它不仅起反响介质的作用,而且起稀释作用,使反响缓和,反响温度易于控制,因此可防止部分反响缓和,反响温度易于控制,因此可防止部分过热景象,还可借助溶剂的挥发来移除反响热;过热景象,还可借助溶剂的挥发来移除反响热;加工用的溶剂是在聚合物资料的加工过程中为改加工用的溶剂是在聚合物资料的加工过程中为改动其流变性而参与的一类溶剂涂料工业和胶黏动其流变性而参与的一类溶剂涂料工业和胶黏剂工业中为了便于涂布而参与的溶剂称为稀释剂,剂工业中为了便于涂布而参与的溶剂称为稀释剂,化纤工业中用于湿法纺丝的溶剂称为纺丝用溶剂化纤工业中用于湿法纺丝的溶剂称为纺丝用溶剂〔二〕溶〔二〕溶〔二〕溶〔二〕溶剂剂的性的性的性的性质质1. 1. 极性极性极性极性溶溶溶溶剂剂的极性决的极性决的极性决的极性决议议着其运用范着其运用范着其运用范着其运用范围围,与聚合物极性一,与聚合物极性一,与聚合物极性一,与聚合物极性一样样或相近的溶或相近的溶或相近的溶或相近的溶剂剂才干才干才干才干较较好地溶解聚合物。
溶好地溶解聚合物溶好地溶解聚合物溶好地溶解聚合物溶剂剂的极的极的极的极性主要与溶性主要与溶性主要与溶性主要与溶剂剂分子中分子中分子中分子中组组成原子的成原子的成原子的成原子的电负电负性、分子的性、分子的性、分子的性、分子的对对称性有关由碳原子与称性有关由碳原子与称性有关由碳原子与称性有关由碳原子与氢氢原子原子原子原子组组成的成的成的成的烃类烃类溶溶溶溶剂剂属非极性溶属非极性溶属非极性溶属非极性溶剂剂,含有氧、,含有氧、,含有氧、,含有氧、氯氯、硫等、硫等、硫等、硫等杂杂原子的溶原子的溶原子的溶原子的溶剂剂普通普通普通普通为为极性溶极性溶极性溶极性溶剂剂含有杂杂原子的溶原子的溶原子的溶原子的溶剂剂假假假假设设分子呈分子呈分子呈分子呈对对称性那么也是非极性的例如:三称性那么也是非极性的例如:三称性那么也是非极性的例如:三称性那么也是非极性的例如:三氯氯甲甲甲甲烷烷是极是极是极是极性溶性溶性溶性溶剂剂,四,四,四,四氯氯化碳是非极性溶化碳是非极性溶化碳是非极性溶化碳是非极性溶剂剂溶剂剂的极性可的极性可的极性可的极性可用溶解度参数用溶解度参数用溶解度参数用溶解度参数(δ)(δ)来判来判来判来判别别,溶解度参数是与分子,溶解度参数是与分子,溶解度参数是与分子,溶解度参数是与分子间间作用力有关的常数。
分子作用力有关的常数分子作用力有关的常数分子作用力有关的常数分子间间的作用力能使分子聚的作用力能使分子聚的作用力能使分子聚的作用力能使分子聚集在一同,集在一同,集在一同,集在一同,这这种作用能称种作用能称种作用能称种作用能称为为内聚能,内聚能,内聚能,内聚能,单单位体位体位体位体积积的的的的内聚能称内聚能称内聚能称内聚能称为为内聚能密度内聚能密度内聚能密度内聚能密度(CED)(CED),定,定,定,定义义内聚能密度内聚能密度内聚能密度内聚能密度的平方根的平方根的平方根的平方根为为溶解度参数溶解度参数溶解度参数溶解度参数组成与构造不同的溶剂溶解度参数也不同,非极性或弱极性溶剂的溶解度参数小,极性或强极性溶剂的溶解度参数大,常见溶剂的溶解参数如表所示2. 2. 挥发性挥发性挥发性挥发性蒸发是指在液体外表发生的汽化景象,表示在同一蒸发是指在液体外表发生的汽化景象,表示在同一蒸发是指在液体外表发生的汽化景象,表示在同一蒸发是指在液体外表发生的汽化景象,表示在同一时间内从液面逸出的分子数多于由液面外进入液时间内从液面逸出的分子数多于由液面外进入液时间内从液面逸出的分子数多于由液面外进入液时间内从液面逸出的分子数多于由液面外进入液体的分子数。
蒸发过程在任何温度下都能进展.体的分子数蒸发过程在任何温度下都能进展.体的分子数蒸发过程在任何温度下都能进展.体的分子数蒸发过程在任何温度下都能进展.液体在蒸发时必需从其周围吸收热量,所以温度液体在蒸发时必需从其周围吸收热量,所以温度液体在蒸发时必需从其周围吸收热量,所以温度液体在蒸发时必需从其周围吸收热量,所以温度愈高,暴露面愈大,或在液面附近该物质的蒸气愈高,暴露面愈大,或在液面附近该物质的蒸气愈高,暴露面愈大,或在液面附近该物质的蒸气愈高,暴露面愈大,或在液面附近该物质的蒸气密度愈小,那么蒸发愈快密度愈小,那么蒸发愈快密度愈小,那么蒸发愈快密度愈小,那么蒸发愈快( (即一定时间内液体的蒸即一定时间内液体的蒸即一定时间内液体的蒸即一定时间内液体的蒸发量愈大发量愈大发量愈大发量愈大) )在一样条件下各种液体的蒸发速度是在一样条件下各种液体的蒸发速度是在一样条件下各种液体的蒸发速度是在一样条件下各种液体的蒸发速度是不同的,有机溶剂的蒸发速度受着多种要素的影不同的,有机溶剂的蒸发速度受着多种要素的影不同的,有机溶剂的蒸发速度受着多种要素的影不同的,有机溶剂的蒸发速度受着多种要素的影响,如溶剂本身及外界的温度,溶剂的热导率、响,如溶剂本身及外界的温度,溶剂的热导率、响,如溶剂本身及外界的温度,溶剂的热导率、响,如溶剂本身及外界的温度,溶剂的热导率、分子量、蒸气压、蒸发潜热以及溶剂的外表张力分子量、蒸气压、蒸发潜热以及溶剂的外表张力分子量、蒸气压、蒸发潜热以及溶剂的外表张力分子量、蒸气压、蒸发潜热以及溶剂的外表张力和密度,并要加上湿气影响、溶液中溶质的含量和密度,并要加上湿气影响、溶液中溶质的含量和密度,并要加上湿气影响、溶液中溶质的含量和密度,并要加上湿气影响、溶液中溶质的含量的影响,因此要准确地进展测定是比较困难的。
的影响,因此要准确地进展测定是比较困难的的影响,因此要准确地进展测定是比较困难的的影响,因此要准确地进展测定是比较困难的蒸发速度普通用溶剂的沸点高低来判别,其中决蒸发速度普通用溶剂的沸点高低来判别,其中决蒸发速度普通用溶剂的沸点高低来判别,其中决蒸发速度普通用溶剂的沸点高低来判别,其中决议蒸发速度的最根本的要素是溶剂在该温度下的议蒸发速度的最根本的要素是溶剂在该温度下的议蒸发速度的最根本的要素是溶剂在该温度下的议蒸发速度的最根本的要素是溶剂在该温度下的蒸气压,其次是溶剂的分子量蒸气压,其次是溶剂的分子量蒸气压,其次是溶剂的分子量蒸气压,其次是溶剂的分子量3. 酸碱性酸碱性溶剂的酸碱性对其运用影响很大,常温下溶溶剂的酸碱性对其运用影响很大,常温下溶剂的酸碱性可用剂的酸碱性可用PKa表示,常见溶剂的表示,常见溶剂的PKa如表所示如表所示4. 4. 毒性毒性毒性毒性多数溶剂都具有一定的毒性长期接触溶剂或溶剂多数溶剂都具有一定的毒性长期接触溶剂或溶剂多数溶剂都具有一定的毒性长期接触溶剂或溶剂多数溶剂都具有一定的毒性长期接触溶剂或溶剂蒸气,对人体都将产生有害的影响毒性较大的蒸气,对人体都将产生有害的影响。
毒性较大的蒸气,对人体都将产生有害的影响毒性较大的蒸气,对人体都将产生有害的影响毒性较大的溶剂有芳香族化合物,如苯、甲苯、二甲笨、苯溶剂有芳香族化合物,如苯、甲苯、二甲笨、苯溶剂有芳香族化合物,如苯、甲苯、二甲笨、苯溶剂有芳香族化合物,如苯、甲苯、二甲笨、苯酚等;卤代烃,如四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙酚等;卤代烃,如四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙酚等;卤代烃,如四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙酚等;卤代烃,如四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷等;含氧化合物,如甲酚、甲酸、二氧六环等;烷等;含氧化合物,如甲酚、甲酸、二氧六环等;烷等;含氧化合物,如甲酚、甲酸、二氧六环等;烷等;含氧化合物,如甲酚、甲酸、二氧六环等;含硫化合物,如二硫化碳、二甲基亚砜;含氮化含硫化合物,如二硫化碳、二甲基亚砜;含氮化含硫化合物,如二硫化碳、二甲基亚砜;含氮化含硫化合物,如二硫化碳、二甲基亚砜;含氮化合物,如二甲基甲酰胺、乙腈、硝基甲烷等化合物,如二甲基甲酰胺、乙腈、硝基甲烷等化合物,如二甲基甲酰胺、乙腈、硝基甲烷等化合物,如二甲基甲酰胺、乙腈、硝基甲烷等化学毒物的毒性大小学毒物的毒性大小学毒物的毒性大小学毒物的毒性大小( (指急性中毒指急性中毒指急性中毒指急性中毒) )普通用半致死量普通用半致死量普通用半致死量普通用半致死量(LD50)(LD50)或吸入染毒时所用空气中所含有毒物质的或吸入染毒时所用空气中所含有毒物质的或吸入染毒时所用空气中所含有毒物质的或吸入染毒时所用空气中所含有毒物质的浓度来评价,很多国家还对施上现场空气中有害浓度来评价,很多国家还对施上现场空气中有害浓度来评价,很多国家还对施上现场空气中有害浓度来评价,很多国家还对施上现场空气中有害物质的浓度提出了详细限制。
物质的浓度提出了详细限制物质的浓度提出了详细限制物质的浓度提出了详细限制5. 可燃性与可爆性可燃性与可爆性大多数溶大多数溶剂都是由碳都是由碳氢(全部或大部分全部或大部分)两种元两种元素素组成,容易熄成,容易熄灭,在适当情况下,在适当情况下还会会发生爆炸代表可燃性的三生爆炸代表可燃性的三项目的是目的是闪点、点、着火点和自燃点着火点和自燃点闪点是指溶点是指溶剂外表上的外表上的蒸气和空气的混合物与火接触而初次蒸气和空气的混合物与火接触而初次发生生火焰的最低温度,火焰的最低温度,闪点低于点低于45℃℃的物的物质为易燃物,橡胶常用溶易燃物,橡胶常用溶剂大多属此列;着火大多属此列;着火点是指溶点是指溶剂外表的蒸气和空气的混合物与外表的蒸气和空气的混合物与火接触而火接触而发生的火焰能开生的火焰能开场继续熄熄灭不少不少于于5s时的温度,着火点也是衡量溶的温度,着火点也是衡量溶剂可燃可燃性的主要目的;自燃点是物性的主要目的;自燃点是物质在无火焰移在无火焰移近近时自行着火的温度此外,当空气中蒸自行着火的温度此外,当空气中蒸发的溶的溶剂蒸气蒸气浓度到达某种范度到达某种范围(即爆炸上即爆炸上限与爆炸下限之限与爆炸下限之间的范的范围)时,任何火种就,任何火种就可以引起爆炸.各种溶可以引起爆炸.各种溶剂的爆炸的爆炸浓度范度范围不同。
不同〔三〕溶剂的作用〔三〕溶剂的作用1. 溶解作用溶解作用溶解是一种物质均匀地分散到另一种物质中溶解是一种物质均匀地分散到另一种物质中的过程,这另一种物质就是溶剂低分子的过程,这另一种物质就是溶剂低分子量固体溶质溶解时,在溶剂的作用下,固量固体溶质溶解时,在溶剂的作用下,固体微粒向溶剂中分散,低分子量液体溶质体微粒向溶剂中分散,低分子量液体溶质溶解时,两种物质相互分散高分子化合溶解时,两种物质相互分散高分子化合物溶解时,溶剂分子向高分子化合物分散,物溶解时,溶剂分子向高分子化合物分散,然后钻进高分子化合物的空隙中起链间隔然后钻进高分子化合物的空隙中起链间隔离作用,降低分子链间作用力,逐渐使其离作用,降低分子链间作用力,逐渐使其溶胀,最后被溶剂完全隔开成为孤立的分溶胀,最后被溶剂完全隔开成为孤立的分子链,即完成溶解的过程子链,即完成溶解的过程2. 2. 溶剂化作用溶剂化作用溶剂化作用溶剂化作用溶剂与分子或离子经过静电引力结合的作用称为溶溶剂与分子或离子经过静电引力结合的作用称为溶溶剂与分子或离子经过静电引力结合的作用称为溶溶剂与分子或离子经过静电引力结合的作用称为溶剂化作用极性大的溶剂可使中性分子离解为离剂化作用。
极性大的溶剂可使中性分子离解为离剂化作用极性大的溶剂可使中性分子离解为离剂化作用极性大的溶剂可使中性分子离解为离子,或使离子更为稳定容易水化的无机离子的子,或使离子更为稳定容易水化的无机离子的子,或使离子更为稳定容易水化的无机离子的子,或使离子更为稳定容易水化的无机离子的盐常用作有机物的枯燥剂离子型有机化学反响盐常用作有机物的枯燥剂离子型有机化学反响盐常用作有机物的枯燥剂离子型有机化学反响盐常用作有机物的枯燥剂离子型有机化学反响中极性有机溶剂能使中间体因溶剂化而稳定,有中极性有机溶剂能使中间体因溶剂化而稳定,有中极性有机溶剂能使中间体因溶剂化而稳定,有中极性有机溶剂能使中间体因溶剂化而稳定,有利于反响的进展利于反响的进展利于反响的进展利于反响的进展3. 3. 萃取作用萃取作用萃取作用萃取作用利用物质在两种不相容的溶剂中的溶解度不同,使利用物质在两种不相容的溶剂中的溶解度不同,使利用物质在两种不相容的溶剂中的溶解度不同,使利用物质在两种不相容的溶剂中的溶解度不同,使物质从一种溶剂物质从一种溶剂物质从一种溶剂物质从一种溶剂( (溶液溶液溶液溶液) )内转移到另一种溶剂中去内转移到另一种溶剂中去内转移到另一种溶剂中去内转移到另一种溶剂中去的过程称为萃取。
反复萃取,能将大部分物质提的过程称为萃取反复萃取,能将大部分物质提的过程称为萃取反复萃取,能将大部分物质提的过程称为萃取反复萃取,能将大部分物质提取出来4. 4. 析出作用析出作用析出作用析出作用向一种溶液体系中参与一种可与其溶剂互混而不能向一种溶液体系中参与一种可与其溶剂互混而不能向一种溶液体系中参与一种可与其溶剂互混而不能向一种溶液体系中参与一种可与其溶剂互混而不能溶解其溶质的溶剂,而使溶质析出的过程称为析溶解其溶质的溶剂,而使溶质析出的过程称为析溶解其溶质的溶剂,而使溶质析出的过程称为析溶解其溶质的溶剂,而使溶质析出的过程称为析出,例如向过氧化苯甲酰的三氯甲烷溶液中参与出,例如向过氧化苯甲酰的三氯甲烷溶液中参与出,例如向过氧化苯甲酰的三氯甲烷溶液中参与出,例如向过氧化苯甲酰的三氯甲烷溶液中参与甲醇,即可使过氧化苯甲酰沉淀出来甲醇,即可使过氧化苯甲酰沉淀出来甲醇,即可使过氧化苯甲酰沉淀出来甲醇,即可使过氧化苯甲酰沉淀出来5. 5. 乳胶凝固作用乳胶凝固作用乳胶凝固作用乳胶凝固作用向乳胶中参与乙醇、丙酮之类的能与水混溶的有机向乳胶中参与乙醇、丙酮之类的能与水混溶的有机向乳胶中参与乙醇、丙酮之类的能与水混溶的有机向乳胶中参与乙醇、丙酮之类的能与水混溶的有机溶剂,可使乳胶立刻凝聚。
向乳胶参与苯、四氯溶剂,可使乳胶立刻凝聚向乳胶参与苯、四氯溶剂,可使乳胶立刻凝聚向乳胶参与苯、四氯溶剂,可使乳胶立刻凝聚向乳胶参与苯、四氯化碳之类与水不混溶但可溶解聚合物的有机溶剂化碳之类与水不混溶但可溶解聚合物的有机溶剂化碳之类与水不混溶但可溶解聚合物的有机溶剂化碳之类与水不混溶但可溶解聚合物的有机溶剂后,胶乳会逐渐变黏,最后构成均质的凝聚物后,胶乳会逐渐变黏,最后构成均质的凝聚物后,胶乳会逐渐变黏,最后构成均质的凝聚物后,胶乳会逐渐变黏,最后构成均质的凝聚物6. 带出作用带出作用酰胺化或酯化反响中,常生成副产物水等物酰胺化或酯化反响中,常生成副产物水等物质,为了使平衡向产物挪动,就需去掉生质,为了使平衡向产物挪动,就需去掉生成的水,可选择适当的溶剂以便在溶剂的成的水,可选择适当的溶剂以便在溶剂的回流过程中将水带出来另外,放热反响回流过程中将水带出来另外,放热反响放出的热量也可利用回流的方法向外传送放出的热量也可利用回流的方法向外传送一部分7. 稀释作用稀释作用在消费实践中,有些物料黏度太大难以操作,在消费实践中,有些物料黏度太大难以操作,常需参与一些适用当的溶剂加以稀释用常需参与一些适用当的溶剂加以稀释。
用于稀释物料的溶剂工业上常称为惰性稀释于稀释物料的溶剂工业上常称为惰性稀释剂或简称稀释剂剂或简称稀释剂〔四〕溶剂的选择原那么〔四〕溶剂的选择原那么选择溶剂时应严厉留意溶剂与溶解物间的各选择溶剂时应严厉留意溶剂与溶解物间的各种相互关系,合成用的溶剂应对合成反响种相互关系,合成用的溶剂应对合成反响不产生不良影响;制备高分子溶液用的溶不产生不良影响;制备高分子溶液用的溶剂,应有最正确的溶解性能,还要思索适剂,应有最正确的溶解性能,还要思索适当的挥发性普通来说,选用溶剂可大致当的挥发性普通来说,选用溶剂可大致遵照以下几条原那么遵照以下几条原那么1. 1. 有利于合成反响有利于合成反响有利于合成反响有利于合成反响对于经自在基聚合的合成反响来说,应选择无或低对于经自在基聚合的合成反响来说,应选择无或低对于经自在基聚合的合成反响来说,应选择无或低对于经自在基聚合的合成反响来说,应选择无或低诱导分解和笼蔽效应的溶剂以增大引发剂的引发诱导分解和笼蔽效应的溶剂以增大引发剂的引发诱导分解和笼蔽效应的溶剂以增大引发剂的引发诱导分解和笼蔽效应的溶剂以增大引发剂的引发效率选用链转移常数较少的溶剂以免因大分子效率。
选用链转移常数较少的溶剂以免因大分子效率选用链转移常数较少的溶剂以免因大分子效率选用链转移常数较少的溶剂以免因大分子链自在基向溶剂链转移而降低聚合物的分子量链自在基向溶剂链转移而降低聚合物的分子量链自在基向溶剂链转移而降低聚合物的分子量链自在基向溶剂链转移而降低聚合物的分子量( (具具具具有比较活泼的氢原子或卤原子的溶剂普通易引起有比较活泼的氢原子或卤原子的溶剂普通易引起有比较活泼的氢原子或卤原子的溶剂普通易引起有比较活泼的氢原子或卤原子的溶剂普通易引起链转移链转移链转移链转移) )选用良溶剂那么可使聚合反响在均相中选用良溶剂那么可使聚合反响在均相中选用良溶剂那么可使聚合反响在均相中选用良溶剂那么可使聚合反响在均相中进展,推迟或消除凝胶效应对于由离子型聚合进展,推迟或消除凝胶效应对于由离子型聚合进展,推迟或消除凝胶效应对于由离子型聚合进展,推迟或消除凝胶效应对于由离子型聚合的合成反响来说,由于溶剂能够影响离子对的存的合成反响来说,由于溶剂能够影响离子对的存的合成反响来说,由于溶剂能够影响离子对的存的合成反响来说,由于溶剂能够影响离子对的存在与性能而对反响速度和聚合物分子量都有影响在与性能而对反响速度和聚合物分子量都有影响。
在与性能而对反响速度和聚合物分子量都有影响在与性能而对反响速度和聚合物分子量都有影响极性和溶剂化才干大的溶剂能使自在离子和琉松极性和溶剂化才干大的溶剂能使自在离子和琉松极性和溶剂化才干大的溶剂能使自在离子和琉松极性和溶剂化才干大的溶剂能使自在离子和琉松离子对的比例都添加,结果聚合速度和聚合物分离子对的比例都添加,结果聚合速度和聚合物分离子对的比例都添加,结果聚合速度和聚合物分离子对的比例都添加,结果聚合速度和聚合物分子量均增大虽然高极性溶剂有利于链增长,聚子量均增大虽然高极性溶剂有利于链增长,聚子量均增大虽然高极性溶剂有利于链增长,聚子量均增大虽然高极性溶剂有利于链增长,聚合速度快,但作为离子型聚合的溶剂,还要求不合速度快,但作为离子型聚合的溶剂,还要求不合速度快,但作为离子型聚合的溶剂,还要求不合速度快,但作为离子型聚合的溶剂,还要求不与中心离子反响,在低温下能溶解反响物,坚持与中心离子反响,在低温下能溶解反响物,坚持与中心离子反响,在低温下能溶解反响物,坚持与中心离子反响,在低温下能溶解反响物,坚持流动性,因此,常选用低极性的溶剂如卤代烷而流动性,因此,常选用低极性的溶剂如卤代烷而流动性,因此,常选用低极性的溶剂如卤代烷而流动性,因此,常选用低极性的溶剂如卤代烷而不用含氧化物的如四氢呋喃等。
不用含氧化物的如四氢呋喃等不用含氧化物的如四氢呋喃等不用含氧化物的如四氢呋喃等2. 有适当的有适当的挥发性性合成反响的溶合成反响的溶剂普通来普通来说,,挥发性可稍低些,性可稍低些,但不能但不能过低,否那么,脱溶低,否那么,脱溶剂比比较困困难在合成反响中有水等小分子物需用溶在合成反响中有水等小分子物需用溶剂回回流流带出出时,溶,溶剂的的挥发性可适当高些,性可适当高些,详细选择时应结合合成反响温度等要素合合成反响温度等要素对于涂料工于涂料工业、胶黏、胶黏剂工工业及橡胶工及橡胶工业所用所用的溶的溶剂的的挥发性更性更应适当挥发过快,将快,将使外表使外表过快枯燥影响内快枯燥影响内层溶溶剂正常正常挥发,,影响影响结晶聚合物的再晶聚合物的再结晶或使胶晶或使胶层、涂、涂层起皮或起起皮或起皱,,还会因会因挥发太快而降低外表太快而降低外表温度而吸潮;温度而吸潮;挥发太慢,影响工效普通太慢,影响工效普通来来说沸点低的溶沸点低的溶剂挥发性要大些,但沸点性要大些,但沸点低并不低并不阐明明挥发性就一定大,例如苯的沸性就一定大,例如苯的沸点点为80℃℃,乙醇的沸点,乙醇的沸点为78..4℃℃,但在室,但在室温下苯的温下苯的挥发速度是乙醇的速度是乙醇的2—3倍。
倍3. 3. 较好的溶解性较好的溶解性较好的溶解性较好的溶解性用于制备高分子溶液的溶剂,鉴于高分子溶解比较用于制备高分子溶液的溶剂,鉴于高分子溶解比较用于制备高分子溶液的溶剂,鉴于高分子溶解比较用于制备高分子溶液的溶剂,鉴于高分子溶解比较复杂,影响要素很多,尚无比较成熟的实际指点复杂,影响要素很多,尚无比较成熟的实际指点复杂,影响要素很多,尚无比较成熟的实际指点复杂,影响要素很多,尚无比较成熟的实际指点溶剂的选择,以下几种规律可以运用溶剂的选择,以下几种规律可以运用溶剂的选择,以下几种规律可以运用溶剂的选择,以下几种规律可以运用〔〔〔〔1 1〕类似相溶规律〕类似相溶规律〕类似相溶规律〕类似相溶规律 按照阅历,聚合物与溶剂构造类似时,易于溶解,按照阅历,聚合物与溶剂构造类似时,易于溶解,按照阅历,聚合物与溶剂构造类似时,易于溶解,按照阅历,聚合物与溶剂构造类似时,易于溶解,如天然橡胶可溶于烃类溶剂聚乙烯醇可溶于水如天然橡胶可溶于烃类溶剂聚乙烯醇可溶于水如天然橡胶可溶于烃类溶剂聚乙烯醇可溶于水如天然橡胶可溶于烃类溶剂聚乙烯醇可溶于水〔〔〔〔2 2〕溶解度参数相近规律〕溶解度参数相近规律〕溶解度参数相近规律〕溶解度参数相近规律 溶剂与聚合物的溶解度参数差小于溶剂与聚合物的溶解度参数差小于溶剂与聚合物的溶解度参数差小于溶剂与聚合物的溶解度参数差小于1515那么可以溶那么可以溶那么可以溶那么可以溶解,否那么不溶。
解,否那么不溶解,否那么不溶解,否那么不溶〔〔〔〔3 3〕混合溶剂协同效应规律〕混合溶剂协同效应规律〕混合溶剂协同效应规律〕混合溶剂协同效应规律 有时两种单独不能溶解某聚合物的溶剂,按一定有时两种单独不能溶解某聚合物的溶剂,按一定有时两种单独不能溶解某聚合物的溶剂,按一定有时两种单独不能溶解某聚合物的溶剂,按一定比例混合后,可以较好地溶解该聚合物比例混合后,可以较好地溶解该聚合物比例混合后,可以较好地溶解该聚合物比例混合后,可以较好地溶解该聚合物4. 较低的毒性较低的毒性应防止运用高毒性的溶剂例如橡胶工业常应防止运用高毒性的溶剂例如橡胶工业常用汽油、乙酸乙酯、丙酮等低毒件溶剂替用汽油、乙酸乙酯、丙酮等低毒件溶剂替代苯、卤代烃等毒性溶剂代苯、卤代烃等毒性溶剂二、引发剂二、引发剂能引发聚合物单体聚合成聚合物的物质能引发聚合物单体聚合成聚合物的物质为引发剂,常用的引发剂有自在基聚为引发剂,常用的引发剂有自在基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离子聚合引发剂和配位聚合引发剂广子聚合引发剂和配位聚合引发剂广义地讲,那些能引发连锁低分子反响义地讲,那些能引发连锁低分子反响的物质也称引发剂。
由于自在基聚合的物质也称引发剂由于自在基聚合引发剂种类多,运用广,研讨得也比引发剂种类多,运用广,研讨得也比较完善,因此有时将自在基聚合引发较完善,因此有时将自在基聚合引发剂直接称为引发剂,而将其他聚合引剂直接称为引发剂,而将其他聚合引发剂称为催化剂,本节将重点讨论自发剂称为催化剂,本节将重点讨论自在基聚合的引发剂自在基聚合引发在基聚合的引发剂自在基聚合引发剂是在一定条件下容易分解出自在基剂是在一定条件下容易分解出自在基从而能引发聚合反响的物质,它们多从而能引发聚合反响的物质,它们多为含有弱共价键的物质,例如有机过为含有弱共价键的物质,例如有机过氧化物、偶氮化合物等氧化物、偶氮化合物等〔一〕自在基聚合引〔一〕自在基聚合引发剂的种的种类作作为引引发剂的化合物要求在聚合物反响温度的化合物要求在聚合物反响温度(普通在普通在100℃℃以下以下)下能以适当的速度分解,下能以适当的速度分解,否那么将不利于聚合反响,因此,要求引否那么将不利于聚合反响,因此,要求引发剂分解活化能在分解活化能在104..6—146..4Kj/mol之之间,根据,根据这一要求,所用的引一要求,所用的引发剂主要主要是偶氮化合物和是偶氮化合物和过氧化合物两氧化合物两类。
1. 偶氮偶氮类引引发剂偶氮偶氮类引引发剂是分子中含有偶氮是分子中含有偶氮(-N=N-)基的基的一一类化合物,最常用的偶氮二异丁化合物,最常用的偶氮二异丁腈,其,其分解活化能分解活化能为125.5KJ/mol,普通在,普通在45-65℃℃下运用,也可作光聚合的光敏下运用,也可作光聚合的光敏剂,其,其分解反响如下:分解反响如下:偶氮化合物作引偶氮化合物作引发剂与与过氧化物相比有很多氧化物相比有很多优点,它氧化才干小,在点,它氧化才干小,在50-80℃℃能以适宜能以适宜的速度分解,其分解速度受溶的速度分解,其分解速度受溶剂影响影响较小,小,无无诱导分解,碰撞分解,碰撞时也不也不发生爆炸,生爆炸,产品品容易提容易提纯,价,价钱比比较廉价,但是假廉价,但是假设聚合聚合物中残存物中残存该引引发剂会有一定的毒性会有一定的毒性2. 2. 有机有机有机有机过过氧化物引氧化物引氧化物引氧化物引发剂发剂有机有机有机有机过过氧化物分子中存在氧化物分子中存在氧化物分子中存在氧化物分子中存在过过氧弱氧弱氧弱氧弱键键,可了解,可了解,可了解,可了解为过为过氧氧氧氧化化化化氢氢的衍生物其中的衍生物其中的衍生物其中的衍生物。
其中1 1个个个个氢氢原子被取代的称原子被取代的称原子被取代的称原子被取代的称氢过氢过氧氧氧氧化物和化物和化物和化物和过过氧化氧化氧化氧化氢氢物,两个物,两个物,两个物,两个氢氢都被取代了的称都被取代了的称都被取代了的称都被取代了的称过过氧氧氧氧化物合成化物合成化物合成化物合成过过氧化物是可作引氧化物是可作引氧化物是可作引氧化物是可作引发剂发剂的一的一的一的一类类化合物,化合物,化合物,化合物,按构造与性能特点常将有机按构造与性能特点常将有机按构造与性能特点常将有机按构造与性能特点常将有机过过氧化物分成以下几氧化物分成以下几氧化物分成以下几氧化物分成以下几个个个个类类型〔〔〔〔1 1〕〕〕〕氢过氢过氧化物氧化物氧化物氧化物(ROOH) (ROOH) 常常常常见见的的的的氢过氢过氧化物有异丙苯氧化物有异丙苯氧化物有异丙苯氧化物有异丙苯过过氧化氧化氧化氧化氢氢、叔丁基、叔丁基、叔丁基、叔丁基过过氧化氧化氧化氧化氢氢两种这类过这类过氧化物活化能都很高,常用氧化物活化能都很高,常用氧化物活化能都很高,常用氧化物活化能都很高,常用于高温聚合体系中,也可与复原于高温聚合体系中,也可与复原于高温聚合体系中,也可与复原于高温聚合体系中,也可与复原剂剂配合运用构成配合运用构成配合运用构成配合运用构成氧化氧化氧化氧化——复原引复原引复原引复原引发发体系,用于高温或低温聚和体系体系,用于高温或低温聚和体系体系,用于高温或低温聚和体系体系,用于高温或低温聚和体系中。
中这类过这类过氧化物常以以下三种方式氧化物常以以下三种方式氧化物常以以下三种方式氧化物常以以下三种方式进进展分解〔2〕过氧化二酰 二酰基过氧化物分解时,普通按两步进展,首先分解成酰氧自在基,假设有单体存在那么引发反响,假设无单体存在,那么进一步分解,生成更稳定的碳自在基,并放出二氧化碳,但分解并不完全,如过氧化苯甲酰的分解:二酰基过氧化物引发剂活性较高,活性与其构造关系很大芳酰类比较稳定,脂酰类活性大些,其中α-H越少活性越大不对称二酰过氧化物的活性很高,如过氧化乙酰基环已烷磺酰在50℃以下能快速分解,常在聚合反响的低转化率阶段就分解终了而使反响停顿,普通不单独运用〔3〕过氧化二烷类(ROOR) 常用的过氧化二烷类有过氧化二异丙苯和过氧化二叔丁基,活性比氢过氧化物高,但仍属低活性类,需在高温下引发聚合反响,其分解反响为:〔4〕过氧酸酯类(RCOOOR’) 过氧酸酯类引发剂中的R’常为能构成稳定自在基的烷基,活性比二酰基过氧化物低,属中偏低活性引发剂,热分解时有二氧化碳放出〔〔5〕过氧化二碳酸酯类〕过氧化二碳酸酯类 过氧化二碳酸酯类过氧化物是一类高活性过氧化二碳酸酯类过氧化物是一类高活性的过氧化物,稳定性差,加热分解时也有的过氧化物,稳定性差,加热分解时也有二氧化碳生成。
这类过氧化物的特点是烃二氧化碳生成这类过氧化物的特点是烃基构造对其活性影响较小,并存在较高的基构造对其活性影响较小,并存在较高的溶剂效应溶剂效应3. 无机无机过氧化物引氧化物引发剂常用作引常用作引发剂的无机的无机过氧化物有氧化物有过硫酸硫酸盐(Ea=140.2KJ/mol),和,和过氧化氧化氢(Ea=221.8KJ/mol),,过氧化氧化氢活化能太高,活化能太高,不能不能单独作引独作引发剂用,可配成氧化用,可配成氧化-复原引复原引发体系,用于水溶液聚合、乳液聚合中体系,用于水溶液聚合、乳液聚合中过硫酸硫酸盐在在50℃℃左右就能左右就能发生均裂生均裂产生自生自在基离子而引在基离子而引发聚合反响聚合反响4. 氧化氧化-复原引复原引发体系体系在自在基聚合反响中由在自在基聚合反响中由过氧化物与一定的复氧化物与一定的复原原剂配合运用所配合运用所组成的引成的引发体系体系为氧化氧化—复原引复原引发体系由于运用了复原体系由于运用了复原剂,,过氧氧化物的分解活化能大大降低了化物的分解活化能大大降低了(约为41..8—62..8KJ/mol),可在,可在较低温度低温度时(0-50 ℃℃)引引发聚合,而且有聚合,而且有较快的聚合速率。
氧快的聚合速率氧化化—复原引复原引发体系内体系内组分可以是无机和有分可以是无机和有机化合物,性机化合物,性质可以是水溶性和油溶性的,可以是水溶性和油溶性的,反响机理那么可以是直接反响机理那么可以是直接电荷荷转移或先构移或先构成成络合物〔1〕水溶性氧化—复原引发体系 这类体系的氧化剂有过氧化氢、过硫酸盐、氢过氧化物等.复原剂有硫酸亚铁、亚硫酸钠等无机物和醇、胺、草酸等有机物,常组成以下几个引发体系〔2〕油溶性氧化—复原引发体系 这类引发体系的氧化剂有氢过氧化物、过氧化二烷基、过氧化二酰基等用作复原剂的有叔胺、环烷酸盐、硫醇及有机金属化合物等 氧化—复原引发体系的最大优点是大大降低了聚合反响的温度,为构成室温快聚合体系打下了根底缺乏之处是复原剂要耗费一些自在基使引发效能降低,适用时应加大引发剂的用量表为常用有机过氧化物的性能〔二〕自在基聚合引发剂分解动力学〔二〕自在基聚合引发剂分解动力学在自在基聚合的三步主要基元反响中,引发在自在基聚合的三步主要基元反响中,引发速度最小,是反响速度的决议步骤研讨速度最小,是反响速度的决议步骤研讨引发剂及其作用时,研讨其动力学是很有引发剂及其作用时,研讨其动力学是很有必要的。
必要的〔略〕〔略〕〔三〕自在基聚合引发剂的引发效率〔三〕自在基聚合引发剂的引发效率引发剂的引发效率是指单位时间内用于引发引发剂的引发效率是指单位时间内用于引发单体聚合的自在基数目与引发剂分解产生单体聚合的自在基数目与引发剂分解产生的初级自在基数目之比,常用的初级自在基数目之比,常用 f 表示引发剂的引发效率与引发剂和单体的构造、引发剂的引发效率与引发剂和单体的构造、浓度、溶剂种类、反响介质的性质、聚合浓度、溶剂种类、反响介质的性质、聚合体系的黏度和反响温度等诸多要素有关体系的黏度和反响温度等诸多要素有关在大多数场所,引发效率在大多数场所,引发效率 f 都小于都小于1,其缘,其缘由能够是在聚合过程中,发生某些与引发由能够是在聚合过程中,发生某些与引发竞争的副反响,导致一部分引发剂或初级竞争的副反响,导致一部分引发剂或初级自在基被耗费普通地说,影响引发效率自在基被耗费普通地说,影响引发效率的要素有如下几种的要素有如下几种1. 引引发剂类型型过氧化物引氧化物引发剂的引的引发效率常低于偶氮效率常低于偶氮类引引发剂,其,其缘由是由于由是由于过氧化物容易氧化物容易发生生诱导分解产生的自在基易于巧合以及某些生的自在基易于巧合以及某些过氧化物可直接氧化物可直接发生双分子反响减少自在生双分子反响减少自在基的数目。
例如:基的数目例如:2. 聚合方法聚合方法普通地普通地说,溶液聚合,溶液聚合时引引发剂引引发效率小于效率小于本体聚合或本体聚合或悬浮聚合,浮聚合,这是由于引是由于引发剂分分子分解后子分解后产生两个自在基,必需冲破溶生两个自在基,必需冲破溶剂“笼子〞,才干与子〞,才干与单体体结合而引合而引发聚合反响,聚合反响,在自在基冲出在自在基冲出“笼子〞之前,有能子〞之前,有能够相互相互结合成合成稳定化合物定化合物3. 3. 单单体的活性体的活性体的活性体的活性偶氮二异丁偶氮二异丁偶氮二异丁偶氮二异丁腈腈(AIBN)(AIBN)对对丙丙丙丙烯腈烯腈和苯乙和苯乙和苯乙和苯乙烯烯的引的引的引的引发发效率效率效率效率较较高,而高,而高,而高,而对对醋酸乙醋酸乙醋酸乙醋酸乙烯酯烯酯和甲基丙和甲基丙和甲基丙和甲基丙烯烯酸甲酸甲酸甲酸甲酯酯的引的引的引的引发发效率效率效率效率较较低这这能能能能够够是由于前两种是由于前两种是由于前两种是由于前两种单单体的相体的相体的相体的相对对活性活性活性活性较较大,容易同初大,容易同初大,容易同初大,容易同初级级自在基自在基自在基自在基结结合而引合而引合而引合而引发发,从而能防,从而能防,从而能防,从而能防止上述副反响。
止上述副反响止上述副反响止上述副反响4. 4. 单单体体体体浓浓度和体系黏度度和体系黏度度和体系黏度度和体系黏度在溶液聚合中,当在溶液聚合中,当在溶液聚合中,当在溶液聚合中,当单单体体体体浓浓度低度低度低度低时时,溶,溶,溶,溶剂剂的的的的“ “笼笼子〞效子〞效子〞效子〞效应应明明明明显显....f f较较低随着单单体体体体浓浓度的提高,度的提高,度的提高,度的提高,f f迅速到达迅速到达迅速到达迅速到达定定定定值值介质质的黏大或随着的黏大或随着的黏大或随着的黏大或随着转转化率的提高,体系的化率的提高,体系的化率的提高,体系的化率的提高,体系的黏度增大黏度增大黏度增大黏度增大时时,初,初,初,初级级自在基的自在基的自在基的自在基的扩扩展减慢,使展减慢,使展减慢,使展减慢,使“ “笼笼子〞子〞子〞子〞效效效效应应明明明明显显,从而,从而,从而,从而f f也下降〔四〕自在基聚合引发剂的选择〔四〕自在基聚合引发剂的选择引发剂的选择是一个比较复杂的问题.需求引发剂的选择是一个比较复杂的问题.需求从多方面思索例如引发剂能否稳定和易从多方面思索例如引发剂能否稳定和易于储存、运用能否平安、毒性和价钱如何,于储存、运用能否平安、毒性和价钱如何,当然最重要的还是运用场所和引发活性。
当然最重要的还是运用场所和引发活性选择引发剂时要留意以下几个问题选择引发剂时要留意以下几个问题1. 引引发剂的溶解性要的溶解性要顺应聚合体系聚合体系大多数大多数烯类单体不溶于水而溶于有机溶体不溶于水而溶于有机溶剂,,因此在本体、因此在本体、悬浮或溶液聚合中宜采用油浮或溶液聚合中宜采用油溶性偶氮溶性偶氮类或或过氧化合物引氧化合物引发剂,在乳液,在乳液或水溶液聚合中那么或水溶液聚合中那么应选用用过硫酸硫酸盐类水水溶性的引溶性的引发剂对于乳液聚合要于乳液聚合要选用氧化用氧化—复原体系复原体系时,氧化,氧化剂可以是水溶性的也可以是水溶性的也可以是油溶性的、但复原可以是油溶性的、但复原剂普通是水溶性普通是水溶性的对于溶于水的于溶于水的单体体(如如CH2==CHCOOH、、 CH2==CHCONH2 、、CH2==CHSO3Na等等)宜宜选用水溶性引用水溶性引发剂2. 2. 引发剂应与聚合体系的其他组分无副反响引发剂应与聚合体系的其他组分无副反响引发剂应与聚合体系的其他组分无副反响引发剂应与聚合体系的其他组分无副反响例如丙烯腈在例如丙烯腈在例如丙烯腈在例如丙烯腈在NaSCNNaSCN浓溶液中聚合,假设采用强氧浓溶液中聚合,假设采用强氧浓溶液中聚合,假设采用强氧浓溶液中聚合,假设采用强氧化性引发剂化性引发剂化性引发剂化性引发剂( (如有机或无机过氧化物如有机或无机过氧化物如有机或无机过氧化物如有机或无机过氧化物) )常会把常会把常会把常会把NaSCNNaSCN氧化成二硫氰氧化成二硫氰氧化成二硫氰氧化成二硫氰(SCN)2(SCN)2,所以只能采用无氧,所以只能采用无氧,所以只能采用无氧,所以只能采用无氧化特性的偶氮类引发剂。
化特性的偶氮类引发剂化特性的偶氮类引发剂化特性的偶氮类引发剂3. 3. 根据聚合温度选择活性或半衰期适宜的引发剂根据聚合温度选择活性或半衰期适宜的引发剂根据聚合温度选择活性或半衰期适宜的引发剂根据聚合温度选择活性或半衰期适宜的引发剂使自在基构成速率和聚合速率适中,引发剂的温度使自在基构成速率和聚合速率适中,引发剂的温度使自在基构成速率和聚合速率适中,引发剂的温度使自在基构成速率和聚合速率适中,引发剂的温度运用范围例如如表运用范围例如如表运用范围例如如表运用范围例如如表如引发剂分解活化能过高或半衰期过长,那么分如引发剂分解活化能过高或半衰期过长,那么分解速度过低,将使聚合时间延伸;但活化能过低,解速度过低,将使聚合时间延伸;但活化能过低,半衰期过短,那么引发过快,温度难以控制,有半衰期过短,那么引发过快,温度难以控制,有能够引起爆聚,或引发剂过早分解终了,在低转能够引起爆聚,或引发剂过早分解终了,在低转化率阶段即停顿聚合普通应选择半衰期与聚合化率阶段即停顿聚合普通应选择半衰期与聚合时间同数量级或相当的引发剂为了使聚合反响时间同数量级或相当的引发剂为了使聚合反响在继续均匀的速度下进展,在消费中常采用复合在继续均匀的速度下进展,在消费中常采用复合引发剂,即把两种不同的引发剂混合运用,这样引发剂,即把两种不同的引发剂混合运用,这样半衰期短的引发剂在聚合前期发扬作用,半衰期半衰期短的引发剂在聚合前期发扬作用,半衰期长的引发剂在后期发扬较大的作用。
长的引发剂在后期发扬较大的作用4. 应留意反响介留意反响介质的的PH值在乳液聚合中采用氧化在乳液聚合中采用氧化—复原体系复原体系时应留意留意反响介反响介质的的pH值,特,特别是当是当H+参与氧化复参与氧化复原反响原反响时,由于,由于pH值能影响氧化复原的能影响氧化复原的电位,从而影响氧化复原的速率例如由位,从而影响氧化复原的速率例如由NaClO3和和NaSO3组成的氧化成的氧化—复原体系.复原体系.只需当只需当pH<<4..5时才干起引才干起引发作用;假作用;假设pH>>5那么无引那么无引发作用作用,因此,丙因此,丙烯腈在水在水中采用上述氧化中采用上述氧化—复原体系复原体系进展聚合展聚合时,,利用利用调理介理介质的的PH值就可控制聚合的就可控制聚合的进展展或停或停顿〔五〕阳离子聚合引发剂〔五〕阳离子聚合引发剂阳离子聚合引发剂都是亲电试剂,常用的有阳离子聚合引发剂都是亲电试剂,常用的有以下几种以下几种:〔〔1〕质子酸〕质子酸 普通的质子酸普通的质子酸H2SO4、、H3PO4、、HClO4、、Cl3CCOOH等在水溶液中能离解产生等在水溶液中能离解产生H+,,使烯烃质子化而引发阳离子聚合。
所用的使烯烃质子化而引发阳离子聚合所用的酸要求有足够的强度以产生酸要求有足够的强度以产生H+,其酸根的,其酸根的亲核性不能太强,否那么易与活性中心结亲核性不能太强,否那么易与活性中心结合而终止链反响合而终止链反响 这类这类引引发剂发剂的活性的活性还还与反响温度、介与反响温度、介质质的极性的极性有关 酸根阴离子酸根阴离子亲亲核性核性过强过强的的强强酸酸( (如如氢卤氢卤酸酸) )在非极在非极性溶性溶剂剂中引中引发发聚合只能得到低分子量聚合只能得到低分子量产产物,可作物,可作汽油、柴油、光滑油等用在汽油、柴油、光滑油等用在强强极性溶极性溶剂剂中,中,这这类类酸根阴离子可因溶酸根阴离子可因溶剂剂化作用而化作用而稳稳定化,不易定化,不易发发生生链终链终止作用,可得到分子量止作用,可得到分子量较较高的聚合物用高的聚合物用质质子酸作引子酸作引发剂时发剂时,普通,普通载载在惰性物在惰性物质质上,同上,同时时要在要在较较高温度高温度( (如如200~300200~300℃℃) )下聚合〔2〕Lewis酸 最常见的lewis酸有AlCl;BF3,SnCl4,ZnCl2,TiBr4等。
绝大多数Lewis酸作引发剂引发阳离子聚合时都需求水,卤代烷等物质作共引发剂,以提供质子或碳阳离子 例如: 引发剂与共引发剂的用量有一个最正确比,共引发剂量过低难以提供足够的质子或碳阳离子,过高那么能够使产生的阳离子溶剂化而降低共引发活性〔六〕阴离子聚合引发剂〔六〕阴离子聚合引发剂 阴离子聚合引发剂为一类亲核性物质,常阴离子聚合引发剂为一类亲核性物质,常用的有以下几种用的有以下几种〔〔1〕碱金属〕碱金属 碱金属很易经过电子转移而引发聚合:碱金属很易经过电子转移而引发聚合: 由于碱金属普通不溶于单体和溶剂,属非由于碱金属普通不溶于单体和溶剂,属非均相引发体系,聚合反响只在碱金属细粒均相引发体系,聚合反响只在碱金属细粒外表进展,因此引发剂利用率不高外表进展,因此引发剂利用率不高〔2〕有机金属化合物 可用于阴离子聚合的有机金属化合物很多,主要有胺基化合物、烷基化合物、格氏试剂等视金属和溶剂的不同,其引发活性差别很大 金属胺基化合物是研讨得最早的一种,对于金属原子来说,其金属性的极性越强,其引发活性越大 金属烷基化合物的活性那么与金属碳键的极性关系亲密M—C键的极性越强,其引发活性越大。
〔3〕其他亲核试剂 其他亲核试剂如R3P、R3N、ROH等,在引发和增长过程中均能够生成电荷分别的两性离子用于引发聚合,但其引发活性很弱,只需很活泼的单体才干用它们引发聚合,例如水可以引发α—氰基丙烯酸酯快速聚合〔七〕配位聚合引〔七〕配位聚合引发剂 配位聚合的引配位聚合的引发剂常称常称为配位配位(或或络合合)引引发剂,主要有遏由,主要有遏由Ziegler-Natta引引发剂,,π烯丙基丙基过渡金属型引渡金属型引发剂和和烷基基锂引引发剂三三种其中Ziegler-Natta引引发剂种种类最多,最多,组分多分多变,运用最广,,运用最广,还有均相与非均相有均相与非均相引引发之分配位引之分配位引发剂的作用有二,其一的作用有二,其一是提供引是提供引发聚合的活性物种,其二是引聚合的活性物种,其二是引发剂的剩余部分的剩余部分(经常是含常是含过渡金属的反离子渡金属的反离子)紧邻引引发中心提供独特的配位才干,中心提供独特的配位才干,这种种配位能促使配位能促使单体按一定构型体按一定构型进入增入增长链,,也就是也就是说单体可体可经过配位而被定位当反配位而被定位当反离子和增离子和增长链间的配位的配位键断裂断裂时,立刻在,立刻在增增长链端与端与单体之体之间构成构成σ键。
三、分散剂三、分散剂悬浮聚合时,为了使聚合体系可以坚持稳定悬浮聚合时,为了使聚合体系可以坚持稳定的分散珠滴的分散珠滴(粒径为粒径为0.01一一0.5mm)而添加的而添加的物质,称为分散剂或悬浮剂它的作用是物质,称为分散剂或悬浮剂它的作用是使聚合物单体液滴不易聚集,坚持分散形使聚合物单体液滴不易聚集,坚持分散形状,从而使聚合反响顺利进展广泛地讲,状,从而使聚合反响顺利进展广泛地讲,分散剂是使不溶性固体微粒均匀地分散于分散剂是使不溶性固体微粒均匀地分散于液体中的物质液体中的物质〔一〕分散剂的分类〔一〕分散剂的分类 工业上采用的分散剂,早期是具有阻止聚工业上采用的分散剂,早期是具有阻止聚结作用的高聚物,以后发现参与少量不溶结作用的高聚物,以后发现参与少量不溶于水的无机物也能起到类似的分散作用于水的无机物也能起到类似的分散作用因此按根本性能可将分散剂分类为水溶性因此按根本性能可将分散剂分类为水溶性高分子物和水不溶性无机物高分子物和水不溶性无机物2类如今普通类如今普通按其组成与性质分类成天然高分子化合物按其组成与性质分类成天然高分子化合物如明胶、果胶、淀粉、阿拉伯树胶、甲基如明胶、果胶、淀粉、阿拉伯树胶、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等;合成高分子化合物羟丙基甲基纤维素等;合成高分子化合物如聚乙烯醇、苯乙烯如聚乙烯醇、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、顺丁烯二酸酐共聚物、聚丙烯酸及其盐类、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸及其盐类、聚乙烯基吡咯烷酮、磺化聚苯乙烯等;难溶性盐如硫酸钡、碳磺化聚苯乙烯等;难溶性盐如硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、磷酸钙等;无机酸钙、碳酸钡、碳酸镁、磷酸钙等;无机高分子化合物及金属氧化物如滑石粉、膨高分子化合物及金属氧化物如滑石粉、膨润土、矾土、高岭土、硅藻土、石灰石等。
润土、矾土、高岭土、硅藻土、石灰石等表为常用的分散剂性能与用途表为常用的分散剂性能与用途〔二〕分散原理 高分子分散剂的作用机理是吸附在液滴外表如图,其分子链或亲油部分进入液滴中,亲水部分伸出在外构成一层维护膜,使液滴不易聚集或破碎无机分散剂的作用机理是不溶于水的无机粉末吸附在液滴外表构成一机械隔离层,使液滴不能聚集〔三〕分散剂的选用〔三〕分散剂的选用工业上悬浮聚合所运用的分散剂情况大致如下工业上悬浮聚合所运用的分散剂情况大致如下聚氯乙烯:可用明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素及羟聚氯乙烯:可用明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素及羟丙基甲基纤维素作分散剂丙基甲基纤维素作分散剂聚苯乙烯:可用碱性金属的磷酸盐、碳酸盐和硅酸聚苯乙烯:可用碱性金属的磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐、淀粉、明胶、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、磺盐、淀粉、明胶、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、磺化聚苯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯酸及其化聚苯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯酸及其盐类作分散剂盐类作分散剂聚醋酸乙烯:可用聚乙烯醇、淀粉、苯乙烯聚醋酸乙烯:可用聚乙烯醇、淀粉、苯乙烯- -顺丁烯顺丁烯二酸酐共聚物盐类、醋酸乙烯二酸酐共聚物盐类、醋酸乙烯- -顺丁烯二酸酐共聚顺丁烯二酸酐共聚合物及其盐类作分散剂。
合物及其盐类作分散剂聚甲基丙烯酸甲酯:可用明胶、果胶、阿拉伯树胶、聚甲基丙烯酸甲酯:可用明胶、果胶、阿拉伯树胶、淀粉、藻酸盐、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧淀粉、藻酸盐、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、高岭土、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、高岭土、膨润土、石灰石、矾土、滑石粉、碳酸镁和磷酸膨润土、石灰石、矾土、滑石粉、碳酸镁和磷酸钙作分散剂钙作分散剂四、乳化剂四、乳化剂能使两种或两种以上互不相溶或部分相溶的能使两种或两种以上互不相溶或部分相溶的液体构成稳定的分散体系乳状液的物质称液体构成稳定的分散体系乳状液的物质称作乳化剂,其主要作用是降低延续相与分作乳化剂,其主要作用是降低延续相与分散相之间的界面张力,使它们易于乳化,散相之间的界面张力,使它们易于乳化,并阻止液滴之间的相互凝结,使乳化液稳并阻止液滴之间的相互凝结,使乳化液稳定化乳化剂是乳液聚合中不可短少的化定化乳化剂是乳液聚合中不可短少的化学助剂〔一〕乳化剂的分类〔一〕乳化剂的分类任何乳化剂分子中都含有亲水基团和亲油基任何乳化剂分子中都含有亲水基团和亲油基团,常按乳化剂分子中亲水基团的性质将团,常按乳化剂分子中亲水基团的性质将乳化剂分成阴离子型、阳离子型、非离子乳化剂分成阴离子型、阳离子型、非离子型和两性乳化剂四种类型。
可简示如下型和两性乳化剂四种类型可简示如下〔二〕乳化剂在乳液聚合中的作用 乳化剂在乳液聚合中虽然普通不参入化学反响,但是却起着极其重要的作用〔1〕降低外表张力 每种液体都具有一定的外表张力,当向水中参与乳化剂以后,其外表张力会明显下降,并且乳化剂种类不同、用量不同其外表张力下降的程度也不一样 水中参与乳化剂后,由于乳化剂的亲水基团溶于水,而亲油基团却被水推开指向空气,部分或全部水面被亲油基团覆盖,将部分水—空气界面变成了亲油基团—空气界面,油的外表张力小于水,故乳化剂水溶液的外表张力,即在乳液聚合体系中水相的外表张力小于纯水的外表张力〔2〕降低界面张力 油即单体和水之间的界面张力很大假设在水中参与少量乳化剂,其亲油基团必伸向油相.而亲水端那么在水相中由于在油水相界面上的油相一侧,附着一层乳化剂分子的亲油端,所以就将部分油—水界面变成亲油基团—油界面,这样就降低了界面张力〔3〕乳化作用 乳液聚合所采用的单体和水互不相溶,单凭搅拌不能构成稳定的体系当有乳化剂存在时,在搅拌作用下,单体构成许多珠滴,在这些单体珠滴的外表上吸附上一层乳化剂,其亲油基团伸向单体珠滴内部,亲水基团那么露在水相。
假设所采用的阴(阳)离子型乳化剂,那么在单体珠滴外表上就会带上一层负(正)电荷,由于在单体珠滴之间存在着静电推斥力,故小珠滴之间难以撞合成大珠滴,于是就构成了稳定的乳状液体系,这就是乳化剂的乳化作用〔4〕分散作用 单纯的聚合物小颗粒和水的混合物,由于密度不同及颗粒相互黏结的结果,不能构成稳定的分散体系但是在参与少量乳化剂后,就会在聚合物颗粒外表上吸附上一层乳化剂分子,在每一个小颗粒上都带上一层同号电荷,因此使每个小颗粒能稳定地分散并悬浮在介质中,在合成乳胶中乳胶粒之所以能稳定地悬浮在水中而不凝聚,就是由于乳化剂的分散作用所致〔5〕构成胶束的作用 向体系中参与的乳化剂首先以单分子方式溶解在水中成为真溶液,真溶液的浓度超越临界胶束浓度(CMC)以后,大约50-100个乳化剂分子聚集在一同,亲油基团彼此靠在一同,亲水基团向外伸向水相,这种球状、层状或棒状的乳化剂聚集体就是胶束,是聚合反响发生的主要地方乳化剂浓度越大时,胶束浓度也越大,所生成的乳胶粒数目也越多,聚合反响速度也就越快〔〔6 6〕增溶作用〕增溶作用 在乳化剂的水溶液和单体的混合物中,部分单体在乳化剂的水溶液和单体的混合物中,部分单体按其在水中的溶解度,以单分子分散在水中构成按其在水中的溶解度,以单分子分散在水中构成真溶液。
另外还将有更多的单体被溶解在胶束内真溶液另外还将有更多的单体被溶解在胶束内( (约约1010一一5050个单体分子个单体分子) ),这种溶解是由于单体与,这种溶解是由于单体与胶束中心的亲油部位类似相溶呵斥的,并非像真胶束中心的亲油部位类似相溶呵斥的,并非像真溶液中那样是以单分子方式分散在水中的,因此溶液中那样是以单分子方式分散在水中的,因此称为乳化剂的增溶作用由引发剂分解产生的初称为乳化剂的增溶作用由引发剂分解产生的初级自在基与水中的单体反响生成的单体自在基进级自在基与水中的单体反响生成的单体自在基进入增溶胶束中与增溶的单体反响聚合是乳液聚合入增溶胶束中与增溶的单体反响聚合是乳液聚合反响的主要组成都分乳化剂浓度越大,生成的反响的主要组成都分乳化剂浓度越大,生成的胶束越多,越大,增溶作用越显著,聚合反响速胶束越多,越大,增溶作用越显著,聚合反响速度也越大度也越大〔7〕发泡作用 出于参与乳化剂后降低了水的外表张力,与纯水相比乳化剂溶液更容易扩展外表积,即容易起泡起泡在乳液聚合中是有害的,常参与少量的消泡剂加以排除〔三〕常用乳化剂的性能与特点〔三〕常用乳化剂的性能与特点 各类乳化剂分子的构造与组成不同,乳化各类乳化剂分子的构造与组成不同,乳化作用与适用范围均不一样。
作用与适用范围均不一样1. 阴离子型乳化剂阴离子型乳化剂 阴离子型乳化剂是种类最多、运用最广的阴离子型乳化剂是种类最多、运用最广的一类乳化剂其中运用最广泛的是有机羧一类乳化剂其中运用最广泛的是有机羧酸的金属皂类,其主链通常为酸的金属皂类,其主链通常为C12-C20的的脂肪酸这类乳化剂的活性处在碱性范围脂肪酸这类乳化剂的活性处在碱性范围内内(PH=9-11),对于丙烯酸酯类易皂化的单,对于丙烯酸酯类易皂化的单体不适用体不适用2. 阳离子型乳化剂 阳离子乳化剂用来制取带正电荷的聚合物乳液,这种乳液用于浸渍织物是比较好的,由于织物常带负电,对带负电荷的乳胶粒有排斥作用实践上阳离子乳液的运用并不广泛,在这方面做的任务也比较少,但是阳离子乳化剂不怕硬水,能在酸性条件下运用,其用途也逐渐在扩展3. 非离子型乳化剂非离子型乳化剂不带电荷,可在较宽的pH值范围内运用,在数量上是仅次于阴离子型乳化剂而被大量运用的重要种类,单独运用时聚合反响慢4. 两性型乳化剂 两性离子乳化剂是指分子中同时含有酸性和碱性亲水基团,在酸性介质中起阳离子乳化剂的作用,在碱性介质中起阴离子乳化剂作用的一类乳化剂。
其分子中起阳离子乳化剂作用的亲水基团为氮正离子(由酰胺基、氨基质子化得来或直接是季铵离子),作阴离子乳化剂的亲水基团为酸根负离子(羧酸盐、磷酸酯盐、硫酸盐和磺酸盐等)〔四〕乳化剂的选择 选择乳化剂常用两种方法,一种是阅历法,即按乳化剂的构造、组成及与被乳化物和乳液聚合反响的相对关系进展分析断定;另—种就是以亲水亲油平衡值(HLB)来分析断定,常将两种方法结合运用1. 阅历法选择乳化剂 阅历法是以实际阅历为根底的一种选择方法.可归纳成以下几点〔1〕优先选用离子型乳化剂,因其可使分散粒子带电,利用静电斥力使乳液具有较大的稳定性〔2〕选择与被乳化物构造类似的乳化剂可获得较好的乳化效果〔3〕在被乳化物中易溶解的乳化剂乳化效果较好〔4〕按每个乳化剂分子在乳胶粒外表上覆盖面积来选择对于离子型乳化剂来说,覆盖面积越大,乳胶粒外表上的电荷密度越小,其乳胶倾向于不稳定;对于非离子乳化剂来说,覆盖面积越大,乳化剂所占的空间越大,粒子聚集的空间位阻越大,胶乳倾向于稳定〔〔5 5〕非离子型乳化剂与离子型乳化剂配合运用能够〕非离子型乳化剂与离子型乳化剂配合运用能够产生协同效应,效果更好产生协同效应,效果更好。
〔〔6 6〕乳化剂对单体应具有较大的增溶才干增溶才〕乳化剂对单体应具有较大的增溶才干增溶才干大时,增溶的单体就多,胶束直径就大,这样干大时,增溶的单体就多,胶束直径就大,这样就使乳液聚合的第一阶段的速率更大,但对第二就使乳液聚合的第一阶段的速率更大,但对第二阶段的反响速率没有影响阶段的反响速率没有影响〔〔7 7〕选用的乳化剂不应干扰聚合反响〕选用的乳化剂不应干扰聚合反响〔〔8 8〕结合消费工艺选择乳化剂,例如消费合成橡胶〕结合消费工艺选择乳化剂,例如消费合成橡胶过程中不宜选择磺酸盐和非离子型乳化剂等,由过程中不宜选择磺酸盐和非离子型乳化剂等,由于这些乳化剂所制成的胶乳不易凝聚,而橡胶聚于这些乳化剂所制成的胶乳不易凝聚,而橡胶聚合以后需求凝聚合以后需求凝聚〔〔9 9〕在满足以上要求的条件下,尽量选择〕在满足以上要求的条件下,尽量选择CMCCMC小小的乳化剂以便充分利用乳化剂的乳化剂以便充分利用乳化剂〔〔1010〕选择乳化剂时应留意价廉易得〕选择乳化剂时应留意价廉易得2. 以HLB为根据选择乳化剂 HLB值是用来衡量乳化剂分子中亲水部分和亲油部分对其性质所作奉献大小的物理量每一种乳化剂部有特定的HLB值,对于大多数乳化剂来说,HLB值在1一40之间,HLB值低,阐明其亲油性大,HLB值高阐明其亲水性大。
复习题1. 简述理想增塑剂应满足的条件?2. 简述增塑剂的增塑机理?对抗塑化作用的主要要素?3. 按化学构造分,增塑剂主要分成哪几类?简述DOP的主要性能特征?4. 简述对抗氧剂性能的根本要求是什么?5. 链终止型抗氧剂按作用机理分成哪几类?并简述其作用机理?6. 简述热稳定剂的根本功能?7. 简述金属皂类热稳定剂的作用机理?8. 8. 在工业运用中,选择适宜的光稳定剂应符合什么在工业运用中,选择适宜的光稳定剂应符合什么条件?条件?9. 9. 按照光稳定的作用机理将光稳定剂分哪几类?简按照光稳定的作用机理将光稳定剂分哪几类?简述这几类光稳定剂的主要作用机理?述这几类光稳定剂的主要作用机理?10. 10. 简述外部抗静电剂的作用机理简述外部抗静电剂的作用机理? ?11. 11. 以聚氯乙烯为例,简述抗静电剂的运用?以聚氯乙烯为例,简述抗静电剂的运用?12. 12. 简述阻燃剂的作用机理简述阻燃剂的作用机理? ? 13. 13. 举例阐明阻燃剂在聚合物资料中的运用?举例阐明阻燃剂在聚合物资料中的运用?14. 14. 简述硫化曲线对研讨硫化过程有何指点意义?简述硫化曲线对研讨硫化过程有何指点意义?15. 15. 什么是橡胶的焦烧景象?理想的防焦剂应具备什么是橡胶的焦烧景象?理想的防焦剂应具备什么样的功能?什么样的功能?16. 16. 硫化剂包括那些主要类型?硫黄及硫黄给予体硫化剂包括那些主要类型?硫黄及硫黄给予体在运用上有何异同?在运用上有何异同?17. 17. 理想的促进剂的应具备什么样的功能?理想的促进剂的应具备什么样的功能?18. 18. 什么是化学发泡剂?简述分解温度及发气量对什么是化学发泡剂?简述分解温度及发气量对发泡剂性能的影响?发泡剂性能的影响?19. 19. 简述聚合反响溶剂的选择原那么?简述聚合反响溶剂的选择原那么?20. 20. 如何选择自在基聚合引发剂?如何选择自在基聚合引发剂?21. 21. 选择及运用助剂是应留意那些根本问题?选择及运用助剂是应留意那些根本问题?联络方式:gaocai97sina。





