Get documents about "Polymers are synthesized from simple molecules called monomer single part by a process called polymerization
Document Sample
第一章 BASIC PRINCIPLES
觀念一
Polymers are synthesized from simple molecules called monomer (single part) by a
process called polymerization.
上述英文所指的意思為以下所示：
單體 反應 聚合物
monomers polymers
CH2=CH2 ( CH2 CH )n
2
觀念二
與烯類加成和開環不同，此官能度至少需要 2 個才能形成聚合物。
Ex:
O
CO2H + CH CH2OH
3 COCH2CH3 + H O
2
單官能基只能合成化合物， 並不能聚合
觀念三
Oligomer(寡聚物)
一些單體單位連結在一起，所形成的低分子量聚合物。
觀念四
Repeating unit(重複單位)
聚合物重複的單體單位，例如 單體 反應 聚合物
monomers polymers
CH2=CH2 ( CH2 CH )n
2
觀念五
End groups(末端基)
指的是高分子鏈末端的結構單位，乃為末端基
觀念六
Degree of polymerization(DP)(聚合度)
聚合度的意思是指所有結構單位(structure unit)的數目，包括末端基及重複單位數，就
是 n，因此聚合度與鏈長和分子量有關。
＊總分子量＝ DP × 重複單位分子量
觀念七
-A-A-A-A-A-A-A-A-A- Homopolymer(均齊共聚物)
-A-B-B-A-B-A-A-B-B- Random copolymer(亂排共聚物)
-A-B-A-B-A-B-A-B-A- Alternating copolymer(交替共聚物)
-A-A-A-A-B-B-B-B- Block copolymer(嵌段共聚物)
-A-A-A-A-A-A-A-A-A- Graft copolymer(接枝共聚物)
B-B-B-B-B-B-
觀念八
Crosslinking(交聯)
係由線性或分枝高分子鏈以共價鍵連結者，此程序稱為交聯。
觀念九
高分子聚合反應主要分為加成聚合及縮合聚合。如何區分為何種反應？
Condensation polymerization：當聚合物中重複單位原子數較反應單體原子數少時即
， ，
為縮合聚合反應 可看是否有副產物來區分 反應若有出現副產物的為縮合聚合反應。
例如：
HO R CO2H [ O R
O
C ] + H2O
Addition polymerization：當聚合物中重複單位原子數與反應單體原子數相同時即為加
成聚合反應，反應若無副產物的為加成聚合反應。
例如 O
O
R
C [ O R C ]
O
觀念十
開環聚合可以是逐步聚合也能是鏈鎖聚合。
逐步聚合：任意單體分子，均可以形成二量體、三量體或更高單元，而逐步形成高分
子鏈。
Ex：
OCN R NCO + HO R' OH
二異氰酸酯 二醇
[ O
CNH R
O
NHCO R' O ]
逐步加成
鏈鎖聚合：分子量的增加，建立在單體成功的連接至成長鏈的末端。
觀念十一
N0 - N
P=
N0
1 N0
Dp = =
1-P N
P：轉化率
N0：初始分子
N：反應一段時間之後，分子的總數
N0 - N：反應掉的分子數
觀念十二
起始劑：包含了形成自由基、陰離子、陽離子、配位錯合體。
大部分的逐步反應是縮合反應；大部分的鏈鎖反應是加成反應。
例外：
鏈成長縮合
CH2N2
BF3
[ CH ] 2 + N2
觀念十三
比較逐步聚合及鏈鎖聚合的優缺點：
逐步聚合 鏈鎖聚合
1. 成長發生於整個基質中的任何單位 1. 成長發生於單體，加成至有限的成
寡聚物或聚合物 長鏈上
2. DP 值低到中度 2. DP 值能夠非常的高
3. 單體快速消耗，分子量增加緩慢， 3. 單體消耗緩慢，但分子量初期增加
長時間反應才能獲得高分子量 快速，此後即變化不大，長時間反應，
，
可獲得高產率 但對於分子量影響不大
4. 不需要起始劑，從頭到尾皆相同的 4. 起始和成長機制不同
反應機制
5. 無終止步驟，末端基仍然具有活性 5. 通常包含鏈終止步驟不同
6. 聚合速率隨官能基之消耗，逐漸穩 6. 聚合速率剛開始隨著起始劑的產生
定的降低 量而增加，並保持一個常數關係減少
觀念十四
Polyethylene 聚乙烯(PE)
[ CH2CH2 ]
Polytetrafluoroethylene 聚四氟乙烯(PTFE)
[ CF2CF2 ]
Polystyrene(PS)
[ ] CH2CH
Poly(acrylic acid)聚丙烯酸
[ CH 2CH
CO 2H ]
Poly(α-methylstyrene)聚 α 甲基苯乙烯
[ ]
CH3
CH2C
Poly(1-petene)聚 1-戊烯
[ CH2CH ]
CH2CH2CH3
觀念十五
＊ Low-density polyethylene LDPE 低密度聚乙烯
＊ High-density polyethylene HDPE 高密度聚乙烯
＊ Polypropylene PP 聚丙烯
＊ Poly(vinyl chloride) PVC 聚氯乙烯
＊ Polystyrene PS 聚苯乙烯
＊ Poly(ethylene terephthalate) PETE 聚酯
＊ Phenol-formaldehyde PF 酚-甲醛
＊ Urea-formaldehyde UF 聚尿樹脂
＊ Unsaturated polyester UP 不飽和聚酯
＊ Epoxy -- 環氧樹脂
＊ Melamine-formaldehyde MF 三聚氰胺-甲醛
觀念十六
Table 1.2
單體 聚合物
CH3CH=CH2
propylene(丙烯) [ CH 2CH
CH 3 ]
polypropylene(聚丙烯)
CH2=CHCl
Vinyl chloride(氯乙烯) [ CH 2CH
Cl ]
poly(vinyl chloride) (聚氯乙烯)
CH2=C(CH3) 2
[ ]
Isobutylene(異丁烯) CH3
CH2C
CH3
polyisobutylene(聚異丁烯)
CH2=CHCN
Acrylonitrile(丙烯晴) [ CH 2CH
CN ]
polyacrylonitrile(聚丙烯晴)
CH 3
CH 2=CCO 2CH 3
Methyl methacrylate(甲基丙烯酸甲酯)
[ ]CH2C
CH3
CO2CH3
Poly(methyl methacrylate)
(聚甲基丙烯酸甲酯)
O
[ ]
CH2=CHOCCH3
CH2CH
Vinyl acetate(醋酸乙烯酯)
OCCH3
O
Poly(vinyl acetate)(聚醋酸乙烯酯)
CH=CH 2
N
2-Vinylpyridine(吡啶乙烯)
[ ] CH2CH
N
Poly(2-vinylpyridine)(聚吡啶乙烯)
CH3
CH2=C-CH=CH2
Isoprene(異戊烯) [ CH2
CH3
C=C
CH2
H ]
Cis-1,4-polyisoprene(聚異戊烯)
Cl
CH 2=C-CH=CH
Chloroprene(氯丁烯)
2
[ CH2CH
ClC=CH2 ]
3,4-polychloroprene(聚氯丁烯)
觀念十七
需要背的聚合反應
1.
O
O
R
C [ O R C
O
]
2.
HO R CO2H [ O R
O
C ] + H2O
3.
NH
O
C [ NH R
O
C ]
R
4.
H2N R CO 2H [ NH R
O
C ] + H2O
5.
OCN R NCO + HO R' OH
二異氰酸酯 二醇
[ O
CNH R
O
NHCO R' O ]
逐步加成
6.
二胺 二氯醯
O O
H 2N R NH2 + ClCO R' OCCl
[ O
CNH R
O
NHCO R' O ] + 2HCl
7.
CH2 = CH2 [ CH2CH2 ]
8.
O O
(CH2)6 +
O
[ (CH2)6
O
]
9. O
CH2 CH2 [ CH2CH2O ]
Ethylene oxide (氧乙烯) Poly (ethylene oxide) (聚氧乙烯)
10.
HOCH 2CH 2OH [ CH 2CH 2O ]
Ethylene glycol (乙二醇) Poly(ethylene glycol) (聚乙二醇)
11.
CH2O [ CH2O ]
Formadehyde (甲醛) Polyformadehyde (聚甲醛)
12.
CH 3CHO [ ]
CHO
CH 3
Acetaldehyde (乙醛) Polyacetaldehyde (聚乙醛)
13.
O
O [ O
OCH2CH2C ]
β-Propiolactone (丙內酯) Poly(β-propiolactone) (聚丙內酯)
14.
HO(CH 2)9CO 2H [ O
O(CH 2)9C ]
10-Hydroxydecanoic acid (10-羥基癸酸) Poly(10-decanoate) (聚10癸酸酯)
15.
HOCH 2CH2OH + HO 2C CO2H
Ethylene glycol (乙二醇) Terephthalic acid (對苯甲酸)
[ OCH2CH2OC
O O
C ]
Poly(ethylene terephthalate) (聚對苯二甲酸乙烯酯)
16.
O
NH
[ NH(CH2)5C
O
]
Caprolactam (己內醯胺) Polycaprolactam (聚己內醯胺)
17.
H2N(CH2)10CO2H [ NH(CH2)10C
O
]
18.
H2N(CH2)6NH2 + HO 2C(CH2)8CO2H
Hexamethylenediamine (六甲烯二胺)Sebacic acid (癸二酸)
O O
[ NH(CH2)6NHC(CH2)8C ]
Poly(hexamethylenesebacamide)
19.
O O H2N NH2
ClC CCl +
Terephthaloylchloride (對苯二醯氯) m-Phenylenediamine (間苯二胺)
[ ]
O O
NH NHC C
Poly(m-Phenyleneterephthalamide)
20.
ClO 2S SO2Cl
H2N(CH2)4NH2 +
Tetramethylenediamine (四甲烯二胺) m-Benzenedisulfonylchloride (間苯二磺基氯)
[ NH(CH2)4NHO 2S SO2
]
Poly(tetramethylene-m-benzenedisulfonamide)
觀念十八
需記的各種主要聚合物之化學通式，特別注意官能基結構，英文亦需記住
Polyethers(聚醚)
[ OR ]
Polyesters(聚酯)
[ ] O
OCR
Polyamides(聚醯胺)
H O
[ ] NRC
Polycarbonate(聚碳酸酯)
[ O
OCOR ]
Polyurethane(聚胺基甲酸酯)
[ OH H O
C-N-R-N-C-OR'O ]
Polyhydrocarbon
[ R]
polyimide 聚醯亞胺 O O
C C
N N CH2
C C
O O
