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文檔簡(jiǎn)介
1、第一單元 什么是高聚物?什么是高聚物?首先,他們是合成物和大分子,而且不同于低分子化合物,譬如說(shuō)普通的鹽。與低分子化合物不同的是,普通鹽的分子量?jī)H僅是58.5,而高聚物的分子量高于105,甚至大于106。這些大分子或“高分子”由許多小分子組成。小分子相互結(jié)合形成大分子,大分子能夠是一種或多種化合物。舉例說(shuō)明,想象一組大小相同并由相同的材料制成的環(huán)。當(dāng)這些環(huán)相互連接起來(lái),可以把形成的鏈看成是具有同種分子量化合物組成的高聚物。另一方面,獨(dú)特的環(huán)可以大小不同、材料不同,相連接后形成具有不同分子量化合物組成的聚合物。許多單元相連接給予了聚合物一個(gè)名稱,poly意味著“多、聚、重復(fù)”,mer意味著“鏈節(jié)
2、、基體”(希臘語(yǔ)中)。例如:稱為丁二烯的氣態(tài)化合物,分子量為54,化合將近4000次,得到分子量大約為200000被稱作聚丁二烯(合成橡膠)的高聚物。形成高聚物的低分子化合物稱為單體。下面簡(jiǎn)單地描述一下形成過(guò)程:丁二烯 丁二烯丁二烯聚丁二烯(4000次)因而能夠看到分子量?jī)H為54的小分子物質(zhì)(單體)如何逐漸形成分子量為200000的大分子(高聚物)。實(shí)質(zhì)上,正是由于聚合物的巨大的分子尺寸才使其性能不同于象苯這樣的一般化合物。例如,固態(tài)苯,在5.5熔融成液態(tài)苯,進(jìn)一步加熱,煮沸成氣態(tài)苯。與這類簡(jiǎn)單化合物明確的行為相比,像聚乙烯這樣的聚合物不能在某一特定的溫度快速地熔融成純凈的液體。而聚合物變得越
3、來(lái)越軟,最終,變成十分粘稠的聚合物熔融體。將這種熱而粘稠的聚合物熔融體進(jìn)一步加熱,不會(huì)轉(zhuǎn)變成各種氣體,但它不再是聚乙烯(如圖1.1)。固態(tài)苯液態(tài)苯氣態(tài)苯加熱,5.5 加熱,80固體聚乙烯熔化的聚乙烯各種分解產(chǎn)物-但不是聚乙烯加熱 加熱圖1.1 低分子量化合物(苯)和聚合物(聚乙烯)受熱后的不同行為發(fā)現(xiàn)另一種不同的聚合物行為和低分子量化合物行為是關(guān)于溶解過(guò)程。例如,讓我們研究一下,將氯化鈉慢慢地添加到固定量的水中。鹽,代表一種低分子量化合物,在水中達(dá)到點(diǎn)(叫飽和點(diǎn))溶解,但,此后,進(jìn)一步添加鹽不進(jìn)入溶液中卻沉到底部而保持原有的固體狀態(tài)。飽和鹽溶液的粘度與水的粘度不是十分不同,但是,如果我們用聚合
4、物替代,譬如說(shuō),將聚乙烯醇添加到固定量的水中,聚合物不是馬上進(jìn)入到溶液中。聚乙烯醇顆粒首先吸水溶脹,發(fā)生形變,經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間以后進(jìn)入到溶液中。同樣地,我們可以將大量的聚合物加入到同樣量的水中,不存在飽和點(diǎn)。將越來(lái)越多的聚合物加入水中,認(rèn)為聚合物溶解的時(shí)間明顯地增加,最終呈現(xiàn)柔軟像面團(tuán)一樣粘稠的混合物。另一個(gè)特點(diǎn)是,在水中聚乙烯醇不會(huì)像過(guò)量的氯化鈉在飽和鹽溶液中那樣能保持其初始的粉末狀態(tài)??傊覀兛梢灾v(1)聚乙烯醇的溶解需要很長(zhǎng)時(shí)間,(2)不存在飽和點(diǎn),(3)粘度的增加是典型聚合物溶于溶液中的特性,這些特性主要?dú)w因于聚合物大分子的尺寸。如圖1.2說(shuō)明了低分子量化合物和聚合物的溶解行為。氯化鈉
5、晶體加入到水中晶體進(jìn)入到溶液中.溶液的粘度不是十分不同于充分?jǐn)嚢杷恼扯刃纬娠柡腿芤?剩余的晶體維持不溶解狀態(tài).加入更多的晶體并攪拌氯化鈉的溶解聚乙烯醇碎片加入到水中碎片開始溶脹碎片慢慢地進(jìn)入到溶液中允許維持現(xiàn)狀 充分?jǐn)嚢栊纬烧吵淼木酆衔锶芤?溶液粘度十分高于水的粘度繼續(xù)攪拌聚合物的溶解圖1.2 低分子量化合物(氯化鈉)和聚合物(聚乙烯醇)不同的溶解行為第二單元 鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)Staudinger第一個(gè)發(fā)現(xiàn)一例現(xiàn)象,許多烯烴和不飽和烯烴通過(guò)打開雙鍵可以形成鏈?zhǔn)酱蠓肿印6N以同樣的方式聚合,然而,僅限于兩個(gè)雙鍵中的一個(gè)。這類反應(yīng)是通過(guò)單體分子首先加成到引發(fā)劑自由基或引發(fā)劑離子上而進(jìn)行的,靠這些反
6、應(yīng)活性中心由引發(fā)劑轉(zhuǎn)移到被加成的單體上。以同樣的方式,借助于鏈?zhǔn)椒磻?yīng),單體分子一個(gè)接一個(gè)地被加成(每秒200020000個(gè)單體)直到活性中心通過(guò)不同的反應(yīng)類型而終止。聚合反應(yīng)是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的原因有兩種:因?yàn)榉磻?yīng)動(dòng)力學(xué)和因?yàn)樽鳛榉磻?yīng)產(chǎn)物它是一種鏈?zhǔn)椒肿?。鏈分子的長(zhǎng)度與動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)成正比。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以概括為以下過(guò)程(R·相當(dāng)與引發(fā)劑自由基):略因而通過(guò)上述過(guò)程由氯乙烯得到聚氯乙烯,或由苯乙烯獲得聚苯乙烯,或乙烯獲得聚乙烯,等等。借助于聚合度估算的分子鏈長(zhǎng),在一個(gè)大范圍內(nèi)可以通過(guò)選擇適宜的反應(yīng)條件被改變。通常,通過(guò)大量地制備和利用聚合物,聚合度在10005000范圍內(nèi),但在許多情況下可低于500
7、、高于10000。這不應(yīng)該把所有聚合物材料的分子量理解為由500,或1000,或5000個(gè)單體單元組成。在幾乎所有的事例中,聚合物材料由不同聚合度的聚合物分子的混合物組成。聚合反應(yīng),鏈?zhǔn)椒磻?yīng),依照與眾所周知的氯(氣)-氫(氣)反應(yīng)和光氣的分解機(jī)理進(jìn)行。雙鍵活化過(guò)程的引發(fā)劑反應(yīng),可以通過(guò)熱、輻射、超聲波或引發(fā)劑產(chǎn)生。用自由基型或離子型引發(fā)劑引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以很清楚地進(jìn)行觀察。這些是高能態(tài)的化合物,它們能夠加成不飽和化合物(單體)并保持自由基或離子活性中心 以致單體可以以同樣的方式進(jìn)一步加成。對(duì)于增長(zhǎng)反應(yīng)的各個(gè)步驟,每一步僅需要相當(dāng)少的活化能,因此通過(guò)一步簡(jiǎn)單的活化反應(yīng)(即引發(fā)反應(yīng))即可將許多烯類單
8、體分子轉(zhuǎn)化成聚合物,這正如連鎖反應(yīng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)的內(nèi)涵那樣。因?yàn)樯倭康囊l(fā)劑引發(fā)形成大量的聚合物原料(1:10001:10000),從表面上看聚合反應(yīng)很可能是催化反應(yīng)。由于這個(gè)原因,通常把聚合反應(yīng)的引發(fā)劑看作是聚合反應(yīng)的引發(fā)劑,但是,嚴(yán)格地講它們不是真正意義上的催化劑,因?yàn)榫酆戏磻?yīng)的催化劑進(jìn)入到反應(yīng)內(nèi)部而成為一部分,同時(shí)可以在反應(yīng)產(chǎn)物,既聚合物的末端發(fā)現(xiàn)。此外離子引發(fā)劑和自由基引發(fā)劑有的是金屬絡(luò)合物引發(fā)劑(例如,通過(guò)四氯化鈦或三氯化鈦與烷基鋁的反應(yīng)可以得到),Z引發(fā)劑在聚合反應(yīng)中起到了重要作用,它們催化活動(dòng)的機(jī)理還不是十分清楚。第三單元 逐步聚合許多不同的化學(xué)反應(yīng)通過(guò)逐步聚合可用于合成聚合材料。這些
9、反應(yīng)包括酯化、酰胺化、氨基甲酸酯、芳香族取代物的形成等。通過(guò)反應(yīng)聚合反應(yīng)在兩種不同的官能團(tuán),如,羥基和羧基,或異氰酸酯和羥基之間。所有的逐步聚合反應(yīng)根據(jù)所使用單體的類型可分為兩類。第一類涉及兩種不同的官能團(tuán)單體,每一種單體僅具有一種官能團(tuán)。一種多官能團(tuán)單體每個(gè)分子有兩個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)。第二類涉及含有兩類官能團(tuán)的單種單體。聚酰胺的合成說(shuō)明了聚合反應(yīng)的兩個(gè)官能團(tuán)。因此聚酰胺可以由二元胺和二元酸的反應(yīng)或氨基酸之間的反應(yīng)得到。nH2N-R-NH2+nHO2C-R-CO2HH-(-NH-R-NHCO-R-CO-)n-OH+(2n-1)H2O (3.1)or from the reaction of ami
10、no acids with themselves nH2R-CO2H H-(-NH-R-CO-)n-OH+(n-1)H20 (3.2)A+B-B -A-A-B-B-A-B-A-B-兩種官能團(tuán)之間的反應(yīng)一般來(lái)說(shuō)可以通過(guò)下列反應(yīng)式表示反應(yīng)式略反應(yīng)(3.1)說(shuō)明前一種形式,而反應(yīng)(3.2)具有后一種形式。圖3.1 逐步聚合的示意圖(a) 未反應(yīng)單體;(b)50%已反應(yīng);(c)83.3%已反應(yīng);(d) 100%已反應(yīng)(虛線表示反應(yīng)種類)聚酯化,是否在二元酸和二元醇或羥基酸分子間進(jìn)行,是逐步聚合反應(yīng)過(guò)程的一個(gè)例子。酯化反應(yīng)出現(xiàn)在單體本體中兩個(gè)單體分子相碰撞的位置,且酯一旦形成,依靠酯上仍有活性的羥基或羧
11、基還可以進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)。酯化的結(jié)果是單體分子很快地被消耗掉,而分子量卻沒有多少增加。圖3.1說(shuō)明了這個(gè)現(xiàn)象。例如,假定圖3.1中的每一個(gè)方格代表一個(gè)羥基酸分子。(b)中的二聚體分子,消耗二分之一的單體分子聚合物種類的聚合度(DP)是2。(c)中當(dāng)三聚體和更多的二聚體形成,大于80%的單體分子已反應(yīng),但DP僅僅還是2.5。(d)中當(dāng)所有的單體反應(yīng)完,DP是4。但形成的每一種聚合物分子還有反應(yīng)活性的端基;因此,聚合反應(yīng)將以逐步的方式繼續(xù)進(jìn)行,其每一步酯化反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)機(jī)理均與初始單體的酯化作用相同。因此,分子量緩慢增加直至高水平的單體轉(zhuǎn)化率,而且分子量將繼續(xù)增加直到粘度的增加使其難以除去酯化
12、反應(yīng)的水或難以找到相互反應(yīng)的端基。在A-A+B-B的聚合反應(yīng)中也可以看到,精確的當(dāng)量平衡是獲得高分子量所必需的。假如存在一些但官能團(tuán)雜質(zhì),由于鏈的端基失活,反應(yīng)將使分子量減少。同樣,在A-B類的縮聚反應(yīng)中高純度的單體是必要的,而且可以歸結(jié)高收率的反應(yīng)僅是形成聚合物的實(shí)際反應(yīng),因?yàn)楦狈磻?yīng)會(huì)破壞當(dāng)量平衡。-Stevens M P. Polymer Chemistry. London: Addison-Wesley Publishing Company, 1975. 13第四單元 離子聚合反應(yīng)離子聚合反應(yīng),與自由基聚合反應(yīng)相似,也有鏈反應(yīng)的機(jī)理。但是,離子聚合的動(dòng)力學(xué)明顯地不同于自由基聚合反應(yīng)。 (
13、1)離子聚合的引發(fā)反應(yīng)僅需要很小的活化能。因此,聚合反應(yīng)的速率僅對(duì)溫度有較少的依賴性。在許多情況下離子聚合猛烈地發(fā)生甚至低于50(例如,苯乙烯的陰離子聚合反應(yīng)在-70在四氫呋喃中,或異丁烯的陽(yáng)離子聚合在-100在液態(tài)乙烯中)。(2)對(duì)于離子聚合來(lái)說(shuō),不存在通過(guò)再結(jié)合反應(yīng)而進(jìn)行的強(qiáng)迫鏈終止,因?yàn)樯L(zhǎng)鏈之間不能發(fā)生鏈終止。鏈終止反應(yīng)僅僅通過(guò)雜質(zhì)而發(fā)生,或者說(shuō)通過(guò)和某些像水、醇、酸、胺或氧這樣的化合物進(jìn)行加成而發(fā)生,且一般來(lái)說(shuō)(鏈終止反應(yīng))可通過(guò)這樣的化合物來(lái)進(jìn)行,這種化合物在中性聚合物或沒有聚合活性的離子型聚合物生成的過(guò)程中可以和活性聚合物離子進(jìn)行反應(yīng)。如果引發(fā)劑僅僅部分地離解,引發(fā)反應(yīng)即為一個(gè)平
14、衡反應(yīng),在出現(xiàn)平衡反應(yīng)的場(chǎng)合,在一個(gè)方向上進(jìn)行鏈引發(fā)反應(yīng),而在另一個(gè)方向上則發(fā)生鏈終止反應(yīng)。通常離子聚合反應(yīng)能通過(guò)酸性或堿性化合物被引發(fā)。對(duì)于陽(yáng)離子聚合反應(yīng)來(lái)說(shuō),BF3,AlCl3,TiCl4和SnCl4與水、或乙醇,或叔烊鹽的絡(luò)合物提供了部分活性。正離子是產(chǎn)生鏈引發(fā)的化合物。例如:(反應(yīng)略)三乙基硼氟酸烊 然而,BF3也可以與HCl、H2SO4和KHSO4引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)。陰離子聚合反應(yīng)的引發(fā)劑是堿金屬和它們的有機(jī)金屬化合物,例如苯基鋰、丁基鋰和三苯甲基鋰,它們?cè)诓煌娜軇┲谢蚨嗷蛏俚貜?qiáng)烈分解。所謂的Alfin催化劑就是屬于這一類,這類催化劑是異丙醇鈉、烯丙基鈉和氯化鈉的混合物。BF3為引
15、發(fā)劑(異丁烯為單體),證明僅在痕量水或乙醇的存在下聚合反應(yīng)是可以進(jìn)行的。如果消除痕量的水,單純的BF3不會(huì)引發(fā)聚合反應(yīng)。按照上述反應(yīng)為了能形成BF3-絡(luò)合物和引發(fā)劑離子水或乙醇是必需的。但是不應(yīng)將水或乙醇描述成“助催化劑”。正與自由基聚合反應(yīng)一樣,通過(guò)離子聚合反應(yīng)也能制備共聚物,例如,苯乙烯-丁二烯陰離子共聚物,或異丁烯-苯乙烯陽(yáng)離子共聚物,或異丁烯-乙烯基醚共聚物,等等。正如對(duì)自由基型聚合已經(jīng)詳細(xì)描述過(guò)那樣,人們可以用所謂的競(jìng)聚率r1和r2來(lái)表征每單體對(duì)。然而,這兩個(gè)參數(shù)的實(shí)際意義不同于那些用于自由基共聚合反應(yīng)的參數(shù)。高分子溶液-第十一單元 功能聚合物 功能性聚合物是化
16、學(xué)功能基團(tuán)的連接的大分子;他們包含的潛在優(yōu)勢(shì)的小分子具有相同的功能基團(tuán)。它們(功能聚合物)之所以具有使用價(jià)值不僅與所帶的官能團(tuán)有關(guān),而且與由巨大的分子尺寸所決定的聚合物的特性有關(guān)。 1.把官能團(tuán)連接到聚合物上常常是制備某種特殊用途的聚合物的最重要的一步。2然而,對(duì)成功應(yīng)用而言,選擇適當(dāng)?shù)木酆衔锸堑囊粋€(gè)重要因素。除了合成的脂肪組和芳香組聚合物之外,許多天然高分子也被功能化,被用做反應(yīng)性材料。無(wú)機(jī)聚合物也已經(jīng)用反應(yīng)功能基團(tuán)改性,被用于要求耐用條件的場(chǎng)合。理論上講,活性基團(tuán)可以是聚合物主鏈上的一部分,或者直接連接到側(cè)鏈或通過(guò)一個(gè)隔離基團(tuán)(中間基團(tuán))的側(cè)基。所需的活性功能基團(tuán)可以用如下三種方法將所需要
17、的活性官能團(tuán)引入到聚合物主鏈上:(1)在合成主鏈聚合物時(shí)通過(guò)帶有所需官能團(tuán)的單體的均聚或者共聚,使聚合物帶上官能團(tuán);(2)將預(yù)先制成的未功能化的主鏈聚合物進(jìn)行化學(xué)改性;(3)將(1)和(2)兩種方法結(jié)合起來(lái)。3兩種途徑中的每一種都有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),對(duì)特殊功能聚合物的制備而言,當(dāng)其他方法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí),所選的方法或許是更合適的。功能聚合物合成的兩種方法中,如何選擇主要取決于特殊應(yīng)用要求的主鏈聚合物的化學(xué)和物理性質(zhì)。為了充分利用每種制備方法,必須全面地考察獨(dú)立體系的要求。 把官能團(tuán)連接到聚合物上常常是制備某種特殊用途的聚合物的最重要的一步。2然而,一個(gè)恰當(dāng)?shù)木酆衔锉倔w選擇是(官能團(tuán))成
18、功連接(到聚合物上)的關(guān)鍵因素。除了合成的脂肪和芳香族的聚合物,大部分自然聚合物本身就被功能化并被用作反應(yīng)活性材料。無(wú)機(jī)聚合物同樣用活性功能基團(tuán)改性并且使用中需要嚴(yán)格的環(huán)境條件。原則上,活性基團(tuán)應(yīng)為聚合物主鏈的一部分或者作為一個(gè)側(cè)基直接連接或通過(guò)隔離基團(tuán)連接著側(cè)鏈。可以用如下三種方法將所需要的活性官能團(tuán)引入到聚合物主鏈上:(1)在合成主鏈聚合物時(shí)通過(guò)帶有所需官能團(tuán)的單體的均聚或者共聚,使聚合物帶上官能團(tuán);(2)將預(yù)先制成的未功能化的主鏈聚合物進(jìn)行化學(xué)改性;(3)將(1)和(2)兩種方法結(jié)合起來(lái)。2兩種方式都有各自的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì),其中一種方式可能更適用于制備特殊功能聚合物,而另一種方法將完全不適用
19、。兩種合成功能聚合物的方法之間的選擇主要取決于載體對(duì)物化性能的要求,以滿足特殊應(yīng)用。通常一個(gè)獨(dú)立(制備)系統(tǒng)的要求必須完全檢驗(yàn),為了達(dá)到所有預(yù)期的技術(shù)參數(shù)。 近年來(lái),功能化聚合物材料的使用方面有了飛速的發(fā)展。由于能夠制造出兼有活性官能團(tuán)特性和高分子量聚合物性能的功能聚合物,所以人們對(duì)(功能聚合物)這個(gè)領(lǐng)域的興趣與日俱增。4成功的利用這些聚合物是基于物理形態(tài)、溶劑的性能、孔隙度、聚合物的化學(xué)活性和穩(wěn)定性。各種類型的功能化聚合物,涵蓋廣泛的化學(xué)應(yīng)用,包括聚合物試劑、催化劑、載體、表面活性劑、穩(wěn)定劑、離子交換樹脂等。在各種各樣的生物和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,比如制藥、農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)等,它們已經(jīng)成
20、為不可缺少的材料,特別是在藥物和農(nóng)藥控制釋放的配方上。此外,這些聚合物被廣泛用作抗氧化劑、阻燃劑、緩蝕劑、絮凝劑、抗靜電劑和其他技術(shù)的應(yīng)用。此外, 在高技術(shù)領(lǐng)域功能性聚合物具有廣闊的應(yīng)用前景,作為導(dǎo)電材料,光敏劑,核徑跡探測(cè)器、液晶、用于太陽(yáng)能等的轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存的工作物質(zhì)。第十二單元 實(shí)驗(yàn)室制備氨基樹脂 氨基樹脂是由氨基衍生物和醛在酸性或堿性條件下反應(yīng)生產(chǎn)得到的其中最重要最具代表性的物質(zhì)是脲醛樹脂和蜜胺樹脂。 藥品:尿素,福爾馬林(37%),乙醇,2N NaOH, 0.1N NaOH溶液,1N標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液,1N標(biāo)準(zhǔn)HCl溶
21、液,冰醋酸,糠醇,三乙醇胺,木粉,磷酸鈣,氯化銨,0.5N H2SO4溶液,Na 2SO3,1%乙醇百里酚酞指示劑溶液,三聚氰胺,甘油和單羥甲基脲。 裝置:燒瓶和燒杯,500ml的三口燒瓶,加熱套,機(jī)械攪拌器,冷凝器,迪安斯達(dá)克塔分水器,烘箱,廣泛試紙,試管,250mL的容量燒瓶,冰浴,10ml的移液管,滴管,油浴和廣口瓶。 酸性條件下制備脲醛樹脂: 為了證明尿素和甲醛在酸性條件下的迅速反應(yīng),將5 g尿素和6 mL福爾馬林在試管中混合,振蕩試管直到尿素全部溶解。滴加4滴0.5 N H2SO4以調(diào)節(jié)溶液p
22、H到4,觀察析出沉淀所需要的時(shí)間,取出部分沉淀并比較此沉淀以及單羥甲基脲樣品在水中的溶解性。 制備脲醛樹脂粘合劑: 將600g(1mole)尿素和137g(1.7mole)福爾馬林放入500ml三口燒瓶中,并安裝好機(jī)械攪拌器和回流冷凝器,通過(guò)用廣泛試紙測(cè)定用2NNaOH溶液把混合物PH值調(diào)至78,然后將混合物回流2小時(shí)。1每隔半小時(shí)用下面的方法測(cè)定一次混合物中的自由甲醛含量,直到水完全脫除為止。2 當(dāng)混合物回流2小時(shí)后,將迪安斯達(dá)克塔分水器安裝在燒瓶和回流冷凝器之間 。大約有40ml水被蒸餾,用5滴冰醋酸將溶液酸化;將44g糠醇和0.55g的
23、三乙醇胺加入到反應(yīng)混合液中,加熱此溶液到90并恒溫15分鐘。 將混合物冷卻到室溫。取出15g的樹脂樣品和由1g木粉,0.05g磷酸鈣和0.2g氯化銨組成的硬化劑混合 。將混合物進(jìn)行室溫固化。3將剩下的沒有加工硬化劑的樹脂放入廣口瓶中并提交給實(shí)驗(yàn)導(dǎo)師。 自由甲醛含量的測(cè)定: 自由甲醛含量的測(cè)定:準(zhǔn)備250mL 1N Na2SO3溶液,并中和該溶液,從而使其產(chǎn)生淡藍(lán)色的百里酚酞指示劑溶液。在250ml錐形瓶中加入重為2到3克的樹脂樣品到100mL的水中,搖晃錐形瓶使錐形瓶?jī)?nèi)的溶液充分溶解。如果樹脂不能溶解,加入
24、乙醇可以幫助溶解。在冰浴中使溶液的溫度下降到4,加25mL的1M Na2SO3溶液在100mL的燒瓶中,用移液管移取10ml標(biāo)準(zhǔn)的1N HCl溶液到燒瓶中,降溫至4。加10-15滴百里酚酞指示劑溶劑到樣品燒瓶中,調(diào)整溶液的顏色至淡藍(lán)色。用冷水冷卻以后迅速地轉(zhuǎn)移酸式亞硫酸鹽溶液到樣品燒瓶中。4滴定溶液到百里酚酞的終點(diǎn)(標(biāo)準(zhǔn)1N NaOH 溶液)。 CH2O+Na2SO3+H2O CH2OHSO3-Na+NaOH 通過(guò)中和樹脂溶液的HCl溶液的量來(lái)測(cè)定自由甲醛的百分含量。 三聚氰胺
25、甲醛樹脂的制備: 在一個(gè)500ml的配置有機(jī)械攪拌器和一個(gè)冷凝器的反應(yīng)器中加入63g(0.5ml)的三聚氰胺和122g(1.5ml)的福爾馬林(37%)。混合物回流40分鐘。%自由甲醛需要每隔十分鐘測(cè)定一次。自由甲醛的測(cè)定步驟如上所述。 樣品經(jīng)過(guò)20分鐘加熱后,在燒瓶和冷凝器間插入一個(gè)迪安斯達(dá)克分水器,從而有10mL的水被蒸餾掉。把未固化的樣品放入螺絲帽的壇子中,連同固化的樹脂一起交給實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師。 UNIT 9 Structure and Properties of Polymers 聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) Most conveniently, polymers
26、are generally subdivided in three categories, namelyviz., plastics, rubbers and fibers. Subdivide, v. 細(xì)分,區(qū)分。 Subdividein把。細(xì)分為。 Categorieskætigri, n,種類,類型。Categorization, n, 分類法 很方便地,聚合物一般細(xì)分為三種類型,就是塑料,橡膠和纖維。 In terms of initial elastic modules, rubbers ranging generally between 106 to 107dynes/c
27、m2, represent the lower end of the scale, while fibers with high initial moduli modjulai, modulus的復(fù)數(shù) of 1010 to 1011dynes/cm2 are situated on the upper end of the scale; plastics, having generally an initial elastic modulus of 108 to 109dynes/cm2, lie in-between. Modulus, moduli復(fù)數(shù),模量 In terms of, 根據(jù)
28、,借助于,利用,就。而言 Range(from) to,落在(從)。到。之間;分布在。 到。范圍內(nèi)。 Be situated on at, in 處于,位于,坐落在 就初始彈性模量而言,橡膠一般在106到107達(dá)因/平方厘米,在尺度的低端, 而纖維具有高的初始模量,達(dá)到1010到1011達(dá)因/平方厘米,尺度的高端, 塑料的彈性模量一般在108到109達(dá)因/平方厘米,在尺度的中間。 As is found in all phases of polymer chemistry, there are many exceptions to this categorization. Phase,階段,狀
29、態(tài),方面,側(cè)面; Exception to,。的例外情況 (正如高分子化學(xué)的各個(gè)部分都可以看到的那樣),在高分子化學(xué)的所有階 段,我們都可以發(fā)現(xiàn),這種分類方法有許多例外的情況。 An elastomer (or rubber) results from a polymer having relatively weak interchain forces and high molecular weights. Result from, (作為結(jié)果)發(fā)生,產(chǎn)生,形成 彈性體是具有相對(duì)弱的鏈之間作用力和高分子量的聚合物。 When the molecular chains are “straight
30、ened out” or stretched by a process of extension, they do not have sufficient attraction for each other to maintain the oriented state and will retract once the force is released. This is the basis of elastic behavior. straightened out,拉直,打開;stretch,拉直,拉長(zhǎng); extension,n,伸長(zhǎng), 伸展 attraction,引力,吸引;attract
31、ion for。 對(duì)。的引力 orient,v,定向,取向; retract,v,收縮 當(dāng)通過(guò)一個(gè)拉伸過(guò)程將分子鏈拉直的時(shí)候,分子鏈彼此之間沒有足夠的相互 吸引力來(lái)保持其取向狀態(tài),作用力一旦解除,將發(fā)生收縮。這是彈性行 為的基礎(chǔ)。 However, if the interchain forces are very great, a polymer will make a good fiber. 然而,如果分子鏈之間的力非常大,聚合物可以用做纖維。 Therefore, when the polymer is highly stretched, the oriented chain will
32、come under the influence of the powerful attractiveforces and will “crystallize” permanently in a more or less oriented matrix. come under,受。的影響(支配) more or less, 近乎,大體上,在不同程度上 permanently,永久地,持久地 因此,當(dāng)聚合物被高度拉直的時(shí)候,取向分子鏈在不同程度取向的母體中將受強(qiáng)引力 的影響而“永久地結(jié)晶”。 These crystallization forces will then act virtually
33、 as crosslinks, resulting in a material of high tensile strength and high initial modulus, i.e., a fiber. Virtually,實(shí)際上,實(shí)質(zhì)上,事實(shí)上 而后,這些結(jié)晶力實(shí)際上以交聯(lián)方式作用,產(chǎn)生高拉伸強(qiáng)度和高初始模量的材料,如 纖維。 Therefore, a potential fiber polymer will not become a fiber unless subjected to a “drawing” process, i.e., a process resulting in
34、 a high degree of intermolecular orientation. Be subject to,經(jīng)受,受到。 因此,一個(gè)可能的(潛在的)纖維高分子不會(huì)變成纖維,除非經(jīng)歷一個(gè)拉伸過(guò)程,即, 這導(dǎo)致分子間高度取向的拉伸過(guò)程。 Crosslinked species are found in all three categories and the process of crosslinking may change the cited characteristics of the categories. Cite, vt,引用,引證,舉例;citation,n,引用,引文
35、交聯(lián)的種類在所有三種類型(塑料,橡膠,纖維)中找到,而交聯(lián)過(guò)程可以 改變分類的引用特征。 Thus, plastics are known to possesspzes a marked range of deformability in the order of 100 to 200%; they do not exhibit this property when crosslinked, however. Deformability,形變能力,變形性 in the order of。,大約。 因此,我們熟知塑料具有的形變能力大約在100-200%范圍內(nèi),然而當(dāng)交聯(lián) 發(fā)生時(shí)塑料不能展示這個(gè)性
36、能。 Rubber, on vulcanization, changes its properties from low modulus, low tensile strength, low hardness, and high elongation to high modulus, high tensile strength, high hardness, and low elongation. VulcanizationvlknaizeiSn,硫化 對(duì)橡膠而言,硫化可以改變其性質(zhì),從低模量,低拉伸強(qiáng)度,低硬度及高拉 伸率到高模量,高拉伸強(qiáng)度,高硬度及低拉伸率。 Thus, polymers
37、 may be classified as noncrosslinked and crosslinked, and this definition agrees generally with the subclassification in thermoplastic and thermoset polymers. 這樣,聚合物可以分為非交聯(lián)和交聯(lián)的,這個(gè)定義與把聚合物細(xì)分為熱塑性 和熱固性聚合物相一致。 From the mechanistic point of view, however, polymers are properly divided into addition polyme
38、rs and condensation polymers. Both of these species are found in rubbers, plastics, and fibers. From the mechanistic point of view,從反應(yīng)機(jī)理的觀點(diǎn)看, 然而,從反應(yīng)機(jī)理的觀點(diǎn)看,聚合物可以分成加聚物和縮聚物。這些種類聚 合物在塑料,橡膠和纖維中都可以找得到。 In many cases polymers are considered from the mechanisti c point of view. Also, the polymer will be named according to its source whenever it is derived from a specific hypothetical monomer, or when it is derived from two or more components which are built randomly into the polymer. Be derive from由。產(chǎn)生而來(lái),來(lái)自于。 hypothetical monomer,假想單體 在許多情況下,聚合物可以從反應(yīng)機(jī)理的角度考慮分類。每當(dāng)聚合物來(lái)自于 一個(gè)假
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