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什么是縮聚反應(yīng)?


實驗室k / 2019-05-21

       縮聚反應(yīng)是帶有兩個或兩個以上官能團(tuán)的低分子物質(zhì)相互作用,并問時產(chǎn)生小分子(如H2O、HCl、CH3OH.NH3等)的過程,故生成高聚物的組成和原料物質(zhì)不同。隨著所采用的單體不同,縮聚反應(yīng)得到的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)也會不同。當(dāng)所用單體僅有兩個官能團(tuán)時,大分子向兩個方向增長,得到的高聚物為線型分子——在溶劑中可溶,受熱后可熔。例如,由己二酸和己二胺合成聚酰胺-66,因為己二酸分子二端都有羧基(—COOH),己二胺分子的兩端都有氨基(—NH2),當(dāng)羧基與氨基起縮合反應(yīng)時,就能生成酰胺鍵,同時分離出水:


所生成的中間產(chǎn)物的兩端仍有二個官能團(tuán),還可以繼續(xù)與己二酸或己二胺起縮合反應(yīng),如此繼續(xù)下去,以逐步形成線型結(jié)構(gòu)高聚物。然而,引起我們特別注意的是:這里有水產(chǎn)生,如不及時排除,會使中間產(chǎn)物水解,使反應(yīng)向相反方向進(jìn)行。故一般線型的縮聚反應(yīng),總不象加聚反應(yīng)那樣是個連鎖反應(yīng),而是一個可逆平衡反應(yīng)。特別到了反應(yīng)的后期,生成聚合物的分子量越來越高,反應(yīng)體系粘度也越來越大,即使在高度真空下,也難于把產(chǎn)生的水排除完全。因此,縮聚物的平均分子量要比加聚的小得多,而且多分散性更大。

       這是單體含兩個官能團(tuán)的情況,假若所用單體含有兩個以上官能團(tuán)時,大分子向三個方向增長,得到的高聚物是網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)——不溶也不熔。例如廣泛用于涂料工業(yè)上的醇酸樹脂,它是由三元醇(甘油)和二元酸酐(鄰苯二甲酸酐)經(jīng)編聚反應(yīng)生成的聚酯。甘油有三個羥基(—OH),因此可在三個方向同時發(fā)生縮合反應(yīng):


       又如酚醛樹脂、苯酚和甲醛雖然都沒有三個官能團(tuán),但是苯酚由于酚羥基的作用,使苯酚上有三個位置(即羥基的二個部位和一個對位)變得特別活潑,容易發(fā)生反應(yīng)。

       當(dāng)酚與醛的克分子比>1(即苯酚過量時),在酸性催化劑的作用下,先生成鄰-羥甲基苯酚和對-羥甲基苯酚,然后進(jìn)一步縮聚得線型的酚醛樹脂


在這種線型結(jié)構(gòu)中不含羥甲基(—CH2OH),故本身不能進(jìn)行縮聚,也不能形成體型結(jié)構(gòu)。但如加入過量甲醛或堿性催化劑六次甲基四胺后,就能轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如甲醛過量時,會生成多元羥甲基苯酚:


當(dāng)這些產(chǎn)物相互縮合,或和上面線型結(jié)構(gòu)繼進(jìn)行縮聚后,就形成體型樹脂:


       生產(chǎn)上為了制得一定形狀的酚醛制品,常常使這個體型化的反應(yīng)在壓模中進(jìn)行。預(yù)先按照酚多醛少的配比制得線型酚醛樹脂,然后再與填料、顏料、堿性催化劑(如六次甲基四胺)等加熱輥壓,以制得酚醛壓塑粉,最后在140~200℃加壓下進(jìn)行模壓,使其一面成型,一面固化成體型結(jié)構(gòu);或以可溶性的線型樹脂浸漬填料,然后經(jīng)干燥后加熱加壓固化,即可制得各種形狀的酚醛制品,如圖5-2所示。


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