聚合物合成技术及应用范围的可行性研究

第一节  聚合物的简介

聚合物一般指高分子化合物，又叫大分子，一般指相对分子质量高达几千到几百万的化合物，绝大多数高分子化合物是许多相对分子质量不同的同系物的混合物，因此高分子化合物的相对分子质量是平均相对分子量。高分子化合物是由千百个原子以共价键相互连接而成的，虽然它们的相对分子质量很大，但都是以简单的结构单元和重复的方式连接的。（可行性研究）

第二节 聚合物的合成技术

合成高分子化合物最基本的反应有两类：一类叫缩合聚合反应（简称缩聚反应），另一类叫加成聚合反应（简称加聚反应）。这两类合成反应的单体结构、聚合机理和具体实施方法都不同。

缩聚反应

缩聚反应指具有两个或两个以上官能团的单体，相互缩合并产生小分子副产物（水、醇、氨、卤化氢等）而生成高分子化合物的聚合反应。如：

单体中对苯二甲酸和乙二醇各有两个官能团，生成大分子时，向两个方向延伸，得到的是线型高分子。

苯酚和甲醛虽然是单官能团化合物，但它们反应的初步产物是多官能团的，这些多官能团分子缩聚成线型或体型的高聚物，即酚醛树酯。

加聚反应

加聚反应是指由一种或两种以上单体化合成高聚物的反应，在反应过程中没有低分子物质生成，生成的高聚物与原料物质具有相同的化学组成，其相对分子质量为原料相对分子质量的整改数倍，仅由一种单体发生的加聚反应称为均聚反应。例如，氯乙烯合成聚氯乙烯：

由两种以上单体共同聚合称为共聚反应。例如，苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚：

共聚产物称为共聚物，其性能往往优于均聚物。因此，通过共聚方法可以改善产品性能。

加聚反应具有如下两个特点：

（1）加聚反应所用的单体是带有双键或叁键的不饱和键和化合物。例如，乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等，者是常用的重要单体，加聚反应发生在不饱和键上。

（2）加聚反应是通过一连串的单体分子间的互相加成反应来完成的：

而且反应一旦发生，便以连锁反应方式很快进行下去得到高分子化合物（通常称为加聚物）。相对分子质量增长几乎与时间无关，但单体转化率则随同时间而增大。

上述两个特点就是加聚反应和缩聚反应最基本的区别。

加聚反应根据反应活性中心的不同可以分为自由基加聚反应和离子型加聚反应两大类。

第三节 聚合物的特点

高分子同低分子比较，具有如下几个特点：

1、从相对分子质量和组成上看，高分子的相对分子质量很大，具有“多分散性”。大多数高分子都是由一种或几种单体聚合而成。

2、从分子结构上看，高分子的分子结构基本上只有两种，一种是线型结构，另一种是体型结构。线型结构的特征是分子中的原子以共价键互相连接成一条很长的卷曲状态的“链”（叫分子链）。体型结构的特征是分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三度空间的网络结构。这两种不同的结构，性能上有很大的差异。

3、从性能上看，高分子由于其相对分子质量很大，通常都处于固体或凝胶状态，有较好的机械强度；又由于其分子是由共价键结合而成的，故有较好的绝缘性和耐腐蚀性能；由于其分子链很长，分子的长度与直径之比大于一千，故有较好的可塑性和高弹性。高弹性是高聚物独有的性能。此外，溶解性、熔融性、溶液的行为和结晶性等方面和低分子也有很大的差别。

第四节 聚合物的应用范围

高分子的应用极 为广泛，遍及人们的 衣、食、住、行，国民经 济各部门和尖端技术。 功能高分子的问世， 使合成高分子的应用 发展到更精细、更高 级的水平，不仅对促 进工农业生产和尖端 技术，而且对探索生 命的奥秘、攻克癌症 和治疗遗传性疾病都 起着重要推动作用。 据推算，21世纪地 球上人口将超过100 亿，届时粮食、能源、 环境、资源等将成为 使人类社会更感困扰 的问题。对此，高分 子科学将发挥重要作用。如利用高分子调整水 分的蒸发和散失以改良土壤、绿化沙漠、扩大耕 地、控制生态体系，促进粮食增产; 制取高转化 率的光电池，用以分解水制氢和氧，用作燃料电 池和化工原料; 开发新型高分子催化剂，利用 空气中氮在常温常压下合成氨等。治理现代社 会的环境污染同样离不开高分子的应用。

但高分子易燃、易老化，不能降解，不被细 菌腐蚀，不为土壤吸收。大量使用后丢弃，已造 成严重公害。迫切需要研制能在自然环境中降 解、分解而不造成污染的新型高分子。这是高 分子科学今后发展的重要新课题、新方向之一。

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