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大分子的形成 |
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聚合物是分子量不低于5000的大分子物质,它们是由许多个称为"单体"的低分子量化合物通过聚合反应而形成的。
形成大分子有两种基本方法-加成聚合反应和缩合聚合反应。下面就用两种方法简单介绍。
加成聚合是指一种或几种含双健的单体经过同种分子相加或异种分子相加的加成反应面彼此连接起来成为大分子的一种聚合方法。在反映过程中,没有低分子物质析出来,因此聚合物的组成与单体组成完全相同。如聚乙烯就是有许多个乙烯分子经加成聚合而成。
乙烯怎么会发生聚合反应呢?这是内因和外因共同作用的结果。所谓内因就是单体中含有双健,它犹如一个人的两只空闲着的手,有可能与其它人的手拉起来一样。然而这两只手在一般情况下是不会轻易地拉别人的手的,而是要给他一个刺激才行,这个刺激就是外因。我们使乙烯的双健打开的外因就是对它加热,加压并添加引发剂,只有这样,才能向人一样,伸出两只手,与其他人彼此拉起来,排成"一字长蛇阵"。使单体具有反应能力的过程叫"活化",或叫"引发"。经活化的单体便有"活性",可以与其它单体发生反应,使单体一个接一个地连起来,于是形成聚合物分子的长链。逐个单体连起来的过程称为大分子链的增长过程。这种链增长过程是否会无限止的持续下去呢?实践告诉我们是不会的,通常两个活性单体发生反应,链的增长就结束了,这称为"链的终止"。上述形成大分子的整个过程就是加成聚合反应。
加成聚合反应中,如果只有一种单体进行聚合的,叫做均聚,所得的聚合物叫均聚物。聚乙烯就是均聚物。如有两种或三种单体在一起进行的聚合的,叫做共聚,所得的聚合物叫共聚物。聚全氟乙丙烯和六氟丙烯两种单体共聚生成的共聚物;ABS树脂是苯乙烯、丁二烯和丙烯腈三种单体共聚形成的共聚物。
在合成树脂的工业生产中,即使采用相同的聚合方法-加成聚合,生产的方法还可以有气相,液相,固相等几种聚合方法。其中液相聚合是通用的方法。液相聚合中又分为多种类型:溶液聚合,即将单体溶于溶剂中进行聚合,如生产低压聚乙烯就采用这种方法;乳液聚合,以水为介质,加上乳化剂,在搅拌下成为乳助液后进行聚合,如生产聚氯乙烯人造革用的树脂就采用此法;悬浮聚合,就是单体在水介质中,经搅拌形成的小滴,然后在小滴内进行聚合,国内生产薄膜,管子等制品用的聚氯乙烯大多是用此法生产的;还有本体聚合,即在没有其它溶剂或介质的情况下进行加成聚合,如生产聚甲基丙烯酸甲酯板(有机玻璃)就是用这种方法。气相和固相聚合使用的较少,这里就不介绍了。
缩聚反应是合成聚合物的另一方法。它与加成聚合不同,不是依靠单体中的双键进行反应,而且借助与单体中的反应性基团(又称官能团),如羟基(-OH),羧基(-COOH),氨基(-NH2)等进行化学反应,从面形成高分之化合物。在聚合反应过程中,会不断地放出某种小分子化合物,如水、氨、甲醇、氯化氢等,酚醛树脂、环氧树脂和尼龙66等就是应用制成的。
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