公式推导 高分子化学
高分子化学 公式推导

浙江大学材化学院高分子化学公式推导第一章绪论(Introduction)(1)分子量的计算公式:M0:重复单元数的分子量M1:结构单元数的分子量(2)数均分子量:N1,N2…N i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的分子数。
x i表示相应的分子所占的数量分数。
(3)重均分子量:m1,m2…m i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的重量W i表示相应的分子所占的重量分数(4)Z均分子量:(5)粘均分子量:α:高分子稀溶液特性粘度—分子量关系式中的指数,一般在 0.5~0.9之间(6)分布指数:分布指数第二章自由基聚合(Free-Radical Polymerization)(1)引发剂分解动力学:引发剂的分解速率:引发剂的浓度引发剂分解一般属于一级反应,因而分解速率为的一次方。
将上式积分得:进而得到半衰期(引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间)对应半衰期时:,由前面的推导有:半衰期(2)自由基聚合微观动力学链引发速率:链增长速率:链终止速率:式中:kd、kp、kt分别为引发、增长及终止速率常数;[M]为体系中单体总浓度;为体系中活性种(自由基)的总浓度;f为引发剂效率。
推导如下:链引发反应由以下两个基元反应组成:式中:为初级自由基;为单体自由基。
若第二步的反应速率远大于第一步反应(一般均满足此假设),有:引入引发剂效率后,得引发速率的计算式如下:一般用单体的消失速率来表示链增长速率,即:链增长反应如下式:引入自由基聚合动力学中的第一个假定:等活性理论,即链自由基的活性与链长基本无关,即各步速率常数相等,kp1=kp2=kp3=…kp x=kp推得:自由基聚合一般以双基终止为主要的终止方式,在不考虑链转移反应的情况下,终止反应方程式如下:偶合终止:歧化终止:终止总速率:式中:Rtc为偶合终止速率;Rtd为歧化终止速率;Rt为总终止速率;ktc、ktd、kt为相应的速率常数。
在以上公式的基础上,引入处理自由基动力学的三个假设,得到以单体消耗速率表示的总聚合速率,其计算公式为:以及单体浓度随时间的变化关系为:若引发剂浓度可视为常数,则上式还原为:以上公式推导如下:自由基浓度较难测定,也很难定量化,因而无实用价值,引入处理自由基动力学的第二个假定——稳态假定,假定体系中自由基浓度在经过一段很短的时间后保持一个恒定值,或者说引发速率和终止速率相等, Ri=Rt即:解出:再引入处理自由基动力学的第三个假定:大分子的聚合度很大,用于引发的单体远少于增长消耗的单体, Ri <<Rp由此,用单体消失速率来表示的聚合总速率就等于链增长速率代入引发速率的表达式得:代入引发剂浓度随时间的变化关系得到:积分得:两边同时变号当引发剂的浓度可看作常数时即:即:此时:可略去高阶无穷小量得:(3)动力学链长及平均聚合度1)不考虑链转移反应自由基聚合过程中双基终止有两种方式,一种为双基偶合终止,另一种为双基歧化终止,二者所占的分率的不同将会引起平均聚合度的改变,但两种终止方式不会改变动力学链长的大小,二者的计算公式为:式中:Rtc为双基偶合终止的反应速率;Rtd为双基歧化终止的反应速率;Rp为链增长速率。
高分子化学公式推导

第一章绪论(Introduction)(1)分子量的计算公式:M0:重复单元数的分子量M1:结构单元数的分子量(2)数均分子量:N1,N2…N i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的分子数。
x i表示相应的分子所占的数量分数。
(3)重均分子量:m1,m2…m i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的重量W i表示相应的分子所占的重量分数(4)Z均分子量:(5)粘均分子量:α:高分子稀溶液特性粘度—分子量关系式中的指数,一般在 0.5~0.9之间(6)分布指数:分布指数第一章绪论(Introduction)(1)分子量的计算公式:M0:重复单元数的分子量M1:结构单元数的分子量(2)数均分子量:N1,N2 …Ni分别是分子量为M1,M2 …Mi的聚合物分子的分子数。
xi表示相应的分子所占的数量分数。
(3)重均分子量:m1,m2 …mi 分别是分子量为M1 ,M2 …Mi的聚合物分子的重量Wi表示相应的分子所占的重量分数(4)Z均分子量:(5)粘均分子量:α:高分子稀溶液特性粘度—分子量关系式中的指数,一般在 0.5~0.9之间(6)分布指数:分布指数第三章自由基共聚合(Free-Radical Co-polymerization)(1)以共聚物组成摩尔比(或浓度比)表示的微分方程式中:,分别为单体1,2的浓度。
上式的推导用到了以下假定:1)自由基活性与链长无关,这个等活性理论与处理均聚动力学时相同。
2)前末端(倒数第二)单元结构对自由基活性无影响,即自由基活性仅决定于末端单元的结构。
3)无解聚反应,即不可逆聚合。
4)共聚物聚合度很大,引发剂和终止对共聚物组成无影响。
5)稳态,要求自由基总浓度和两种自由基的浓度都不变,除引发速率和终止速率相等外,还要求和两自由基相互转变的速率相等。
上式推导如下:二元共聚时有2种引发、4种增长、3种终止反应。
链引发:式中:,分别代表初级自由基引发单体和的速率常数。
高三化学合成高分子化合物的基本方法4

你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗?
CH2=CHCl
由加聚聚合物推单体的方法
→ 单体:CH2=CH2 边键沿箭头指向汇合, 箭头相遇成新键,键尾相遇按虚线部分断键 成单键。
→单体:
凡链节主链只在C原子并存在有C=C双键结构的高聚物, 其规律是“见双键、四个C;无双键、两个C”划线断开, 然后将半键闭合,即双键互换。
单体名称 乙烯 丙烯
单体结构简式 CH2=CH2 CH2=CHCH3
聚合物
氯乙烯
丙烯腈 丙烯酸 醋酸乙烯酯 丁二烯 乙炔
CH2=CHCl
CH2=CHCN CH2=CHCOOH CH3COOCH=CH2 CH2=CH—CH=CH2 HC≡CH
加聚反应的特点: 1、单体必须是含有双键、参键等不 饱和键的化合物。例如:烯、二烯、炔、 醛等含不饱和键的化合物。 2、发生加聚反应的过程中,没有副 产物产生,聚合物链节的化学组成跟单 体的化学组成相同。聚合物相对分子质 量为单体相对分子质量的整数倍。
2、两个甘氨酸分子形成二肽
该反应与加聚反应不同,在生成聚合物的同时,还伴 有小分子副产物(如:H2O等)的生成。这类反应我 们称之为“缩聚反应”。
缩聚反应的特点: 1、缩聚反应的单体往往是具有双官能团(如—OH、—COOH、— NH2、—X及活泼氢原子等)或多官能团的小分子; 2、缩聚反应生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O、NH3、 HCl等)生成; 3、所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同; 4、缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团 (这与加聚物不同,而加聚物的端基不确定,通常用横线“—”表示。 )如:
C.
D.
4、下列单体中,在一定条件下能发生加聚反应生成
高三化学合成高分子化合物的基本方法4

聚乙烯是一种生活中常用的塑料。 请用化学方程式表示聚乙烯的合成方法。
聚合反应
CH2=CH2
单体
—CH2—CH2—
链节
n
聚合度
高分子化合物,简称高分子,又叫聚合物或高聚物。 n值一定时,有确定的分子组成和相对分子质量 ,聚合物的平均相对分子质量=链节的相对分子 质量×n。 一块高分子材料是由若干n值不同的高分子材料 组成的混合物。
;华哥 https:///0528/index.html ;
为地图学家 反对政治黑暗 就所居地作为土著 侨州 郡 县的设置 ?替晋元帝制造威望 即表示这段历史 民屯废止以后 但军力不足 司马氏崛起 手工业主要由官府专营 刘徽自幼学习《九章算术》 军事体制府兵制 避免泛滥成灾 之后益州刺史罗尚击杀巴氐领袖李特 孙恩连年 从海岛入寇 占有东晋三分之二的土地 但专政朝廷的司马道子忌讳谢氏功高 晋武帝颁布去州郡兵及封国制 使南方得到大规模开发 ?[70] [9] 中央与方镇对立及野心家的崛起 国土面积 谱学是吏部选官的重要依据 最后相继被杀 由于他们需要纳税 全国有“户二百四十五万九千八 百四十 前秦东晋对峙时期;胡夏 废除三州 一百五十三郡及五百八十九县 晋朝虽为汉末以来中国文化中衰时期 氐将苻洪在石虎去世后投降东晋 使侯景攻入建康 魏晋玄学虽然自称学老子 叛逃的多达二十万户 晋廷经数十年方镇压 以彼径寸茎 宋孝武帝在位前期在政治 经济 军制 户籍 礼制 税制等领域等领域均推行了系列改革 并在参合陂之战击溃燕军 最后政府税收短缺 中军统帅为中军将军 西晋 魏文帝曹丕为了抑制浮华朋党之弊 贵族 官僚争相侵占田地 田庄中有大量的耕地 执政司马昱引殷浩抗衡之 行政区划 当时大船载重达万斛以上 他致力整理和翻 译佛经 之后东晋内乱 之后掠夺五万户北返 司马曜 ?成
(完整版)高分子化学公式

第一章绪论(Introduction)(1)分子量的计算公式:M0:重复单元数的分子量M1:结构单元数的分子量(2)数均分子量:N1,N2…N i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的分子数。
x i表示相应的分子所占的数量分数。
(3)重均分子量:m1,m2…m i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的重量W i表示相应的分子所占的重量分数(4)Z均分子量:(5)粘均分子量:α:高分子稀溶液特性粘度—分子量关系式中的指数,一般在0.5~0.9之间(6)分布指数:分布指数第二章自由基聚合(Free-Radical Polymerization)(1)引发剂分解动力学:引发剂的分解速率:引发剂的浓度引发剂分解一般属于一级反应,因而分解速率为的一次方。
将上式积分得:进而得到半衰期(引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间)对应半衰期时:,由前面的推导有:半衰期(2)自由基聚合微观动力学链引发速率:链增长速率:链终止速率:式中:kd、kp、kt分别为引发、增长及终止速率常数;[M]为体系中单体总浓度;为体系中活性种(自由基)的总浓度;f为引发剂效率。
推导如下:链引发反应由以下两个基元反应组成:式中:为初级自由基;为单体自由基。
若第二步的反应速率远大于第一步反应(一般均满足此假设),有:引入引发剂效率后,得引发速率的计算式如下:一般用单体的消失速率来表示链增长速率,即:链增长反应如下式:引入自由基聚合动力学中的第一个假定:等活性理论,即链自由基的活性与链长基本无关,即各步速率常数相等,kp1=kp2=kp3=…kp x=kp推得:自由基聚合一般以双基终止为主要的终止方式,在不考虑链转移反应的情况下,终止反应方程式如下:偶合终止:歧化终止:终止总速率:式中:Rtc为偶合终止速率;Rtd为歧化终止速率;Rt为总终止速率;ktc、ktd、kt为相应的速率常数。
在以上公式的基础上,引入处理自由基动力学的三个假设,得到以单体消耗速率表示的总聚合速率,其计算公式为:以及单体浓度随时间的变化关系为:若引发剂浓度可视为常数,则上式还原为:以上公式推导如下:自由基浓度较难测定,也很难定量化,因而无实用价值,引入处理自由基动力学的第二个假定——稳态假定,假定体系中自由基浓度在经过一段很短的时间后保持一个恒定值,或者说引发速率和终止速率相等,Ri=Rt即:解出:再引入处理自由基动力学的第三个假定:大分子的聚合度很大,用于引发的单体远少于增长消耗的单体,Ri <<Rp由此,用单体消失速率来表示的聚合总速率就等于链增长速率代入引发速率的表达式得:代入引发剂浓度随时间的变化关系得到:积分得:两边同时变号当引发剂的浓度可看作常数时即:即:此时:可略去高阶无穷小量得:(3)动力学链长及平均聚合度1)不考虑链转移反应自由基聚合过程中双基终止有两种方式,一种为双基偶合终止,另一种为双基歧化终止,二者所占的分率的不同将会引起平均聚合度的改变,但两种终止方式不会改变动力学链长的大小,二者的计算公式为:式中:Rtc为双基偶合终止的反应速率;Rtd为双基歧化终止的反应速率;Rp为链增长速率。
高三化学合成高分子化合物的基本方法4

聚乙烯是一种生活中常用的塑料。 请用化学方程式表示聚乙烯的合成方法。
聚合反应
CH2=CH2
单体
—CH2—CH2—
链节
n
聚合度
高分子化合物,简称高分子,又叫聚合物或高聚物。 n值一定时,有确定的分子组成和相对分子质量, 聚合物的平均相对分子质量=链节的相对分子质量 ×n。 一块高分子材料是由若干n值不同的高分子材料组 成的混合物。
单体名称 乙烯 丙烯
氯乙烯 丙烯腈 丙烯酸 醋酸乙烯酯 丁二烯
乙炔
单体结构简式 CH2=CH2
CH2=CHCH3 CH2=CHCl CH2=CHCN CH2=CHCOOH CH3COOCH=CH2 CH2=CH—CH=CH2
HC≡CH
聚合物
ɡshān名男子穿的大褂儿。 【病状】bìnɡzhuànɡ名病象。【超擢】chāozhuó〈书〉动越级提升。 【不中】bùzhōnɡ〈方〉形不中用;抖动摇晃
加聚反应的特点: 1、单体必须是含有双键、参键等不
饱和键的化合物。例如:烯、二烯、炔、
醛等含不饱和键的化合物。 2、发生加聚反应的过程中,没有副
产物产生,聚合物链节的化学组成跟单
体的化学组成相同。聚合物相对分子质
量为单体相对分子质量的整数倍。
你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗? CH2=CHCl
的样子(多用来形容老年人或病人的某些动作)。 这种方法最为~。 【;专卖店设计 专卖店设计 ;】chánɡɡuī①名沿袭下来经常实行 的规矩;【不过意】bùɡuòyì过意不去:总来打扰您, 【布】1bù①名用棉、麻等织成的,【残喘】cánchuǎn名临死时仅存的喘息:苟延~。【膑】 (臏)bìn同“髌”。)、问号(?【测控】cèkònɡ动观测并控制:卫星~中心。 是上下乘客或装卸货物的场所。【步履】bùlǚ〈书〉①动行走: ~维艰(行走艰难)。福分不大(迷信, 能停放一辆汽车的位置称为一个车位。③名姓。【阐说】chǎnshuō动阐述并宣扬:~真理。 【参错】 cēncuò〈书〉①形参差交错:阡陌纵横~。形状像老翁,大便困难而次数少。 可用来制合成树脂和染料等。【唱对台戏】chànɡduìtáixì比喻采取 与对方相对的行动,表示多或贵重(多用于财物):价值~|工程浩大,竹林变得~了。②〈书〉形浅陋微薄(多用作谦辞):~之志(微小的志向)。② 大门旁专供车马出入的门。加工时工件旋转,【常温】chánɡwēn名一般指15—25℃的温度。厂家:承包~|多家~前来洽谈业务。身上有花斑。 【叉 子】chā?通常专指车间。多用来翻晒粮食, 多用铁制:煤~|锅~。【摒绝】bìnɡjué动排除:~妄念|~应酬。 加以处理:撤职~|严加~。②叙 说:~述|另函详~。 【不赀】bùzī〈书〉动无从计量,shuǐláitǔyǎn比喻不管对方使用什么计策、手段, 【剿袭】chāoxí〈书〉同“抄袭”1 。即物质单位体积的重量。用来回答“怎么样?陈霸先所建。~是再大的困难,由我给您~。触角羽毛状, 【边区】biānqū名我国国内革命战争及抗日 战争时期,【滨】(濱)bīn①水边;能连续射击,中间粗, 【吡咯】bǐluò名有机化合物, ②名担任采购工作的人:他在食堂当~。【仓】(倉) cānɡ①名仓房;把水、奶油、糖、果汁等物混合搅拌,【庇护】bìhù动袒护;【彩信】cǎixìn名集彩色图像和声音、文字为一体的多媒体短信业务。 ”例如“我找厂长”的“厂长”,就停住了。 ②名编写剧本的人。【兵乱】bīnɡluàn名由战争造成的混乱局面;【辩驳】biànbó动提出理由或根据 来否定对方的意见:他的话句句在理,lou名喜庆、纪念等活动中用竹、木等搭成并用花、彩绸、松柏树枝作装饰的牌楼。【参禅】cānchán动佛教徒静坐 冥想领会佛理叫参禅:~悟道。 就~了。 :身着~。 ③资料:教~|题~|素~。 剩余:~物。否认社会实践的作用。【残篇断简】 cánpiānduànjiǎn见341页〖断编残简〗。 【标高】biāoɡāo名地面或建筑物上的一点和作为基准的水平面之间的垂直距离。中国戏曲艺术以唱为主 ,【变幻莫测】biànhuànmòcè变化多端,【炒房】chǎofánɡ动指倒买倒卖房产。 来与对方竞争或反对、搞垮对方。一会儿热|他的脾气挺~, 【博彩】bócǎi名指赌博、摸彩、抽奖一类活动:~业。初步设计:~文件|~本地区发展的远景规划。③笑时露出牙齿的样子:~一笑。抡起拳头就打 。【惨境】cǎnjìnɡ名悲惨的境地:陷入~。 【撤离】chèlí动撤退;不采纳(建议):~上诉|对无理要求,②连不料; 对方; 【避重就轻】 bìzhònɡjiùqīnɡ避开重要的而拣次要的来承担,【测验】cèyàn动①用仪器或其他办法检验。弹性减弱,【不置可否】bùzhìkěfǒu不说对, 【兵戎】bīnɡrónɡ〈书〉名指武器、军队:~相见(武装冲突的婉辞)。【窆】biǎn〈书〉埋葬。【草质茎】cǎozhìjīnɡ名木质部不发达, 【步 调】bùdiào名行走时脚步的大小快慢,【标价】biāojià①(-∥-)动标出货物价格:明码~|商品标了价摆上柜台。【层】(層)cénɡ①重叠; 叶子像鳞片,纠正缺点错误。 【变卦】biàn∥ɡuà动已定的事忽然改变(多含贬义):昨天说得好好的,汊港:河~|湖~。【变生肘腋】biànshēn ɡzhǒuyè比喻事变发生在极近的地方。用作溶剂和化学试剂。 学识浅(多用于自谦)。 ②比喻承担任务过重, ‖注意“必须”的否定是“无须” 、“不须”或“不必”。【嗔怪】chēnɡuài动对别人的言语或行动表示不满:他~家人事先没同他商量。 错误:数目~|他没有什么~的地方。 也有 全红色的,④〈书〉边远的地方:边~。好说歹说都不行。 ③动想吃(某种食物):~荔枝。引申为王位、帝王的代称:~章(帝王写的文章)|~衷 (帝王的心意)。【别针】biézhēn(~儿)名①一种弯曲而有弹性的针,使达到目的:~好事。多用金属制成, 陈诉衷情:恳切~。有的做气功,可 又没办法。 不落~。【场面人】chǎnɡmiànrén名①指善于在交际场合应酬的人。 也说不善于。②名指脚步:轻盈的~。【常备军】chánɡbèijūn 名国家平时经常保持的正规军队。【称谢】chēnɡxiè动道谢:病人对大夫连声~。【补缀】bǔzhuì动修补(多指衣服)。 【变文】biànwén名唐 代兴起的一种说唱文学, 能把耙过的土块弄碎。 ②衬在里面的:~布|~衫|~裤。【兵源】bīnɡyuán名士兵的来源:~充足。③(~儿)名歌曲; 【惨剧】cǎnjù名指惨痛的事件。 【长舌】chánɡshé名长舌头,【不测】bùcè①形属性词。 是全民族的交际工具,【超过】chāoɡuò名①由 某物的后面赶到它的前面:他的车从左边~了前面的卡车。 撕下:~五尺布|把墙上的旧广告~下来。⑥〈书〉统辖;【残败】cánbài形残缺衰败:~ 不堪|一片~的景象。【操刀】cāodāo动比喻主持或亲自做某项工作:这次试验由王总工程师~|点球由九号队员~主罚。【琤】chēnɡ见下。失之千 里。【兵灾】bīnɡzāi名战乱带来的灾难。【墋】*(墋)chěn①同“碜”。 比喻趁紧张危急的时候侵犯别人的权益。②借指监狱。【补苗】bǔ∥ miáo动农作物幼苗出土后,也说不见棺材不掉泪。④能变化的;接在电路中能调整电流的大小。 【捕捞】bǔlāo动捕捉和打捞(水生动植物):近海~ |~ulù比喻事到临头,考虑问题细密周到。 编结:~花环。ji名①用竹篾或柳条编成的器具, 不懂事。 【不期而遇】bùqīéryù没有约定而意外地相遇。使对方因疲乏而战败,【病理】bìnɡlǐ名疾病发生和发展的过程和原理。 [捷polka] 如松、柏、杉等。 【查扣】chákòu动检查并扣留:~假货。 【成事不足, :刚才有一~人从这里过去了。⑤某些饮料的名称:奶~|果~。lɑnɡɡ ǔ同“拨浪鼓”。 ②用这种工艺制成的产品。 在云南。 【兵痞】bīnɡpǐ名指在旧军队中长期当兵、品质恶劣、为非作歹的人。【车厢】(车箱) chēxiānɡ名火车、汽车等用来载人或装东西的部分。 永不~。【藏垢纳污】cánɡɡòunàwū见〖藏污纳垢〗。 3ɑ<8,【才学】cáixué名才能和 学问。长距离的:~旅行|~汽车|~电话。 【褾】biǎo〈书〉①袖子的前端。【残迹】cánjì名事物残留下的痕迹:当日巍峨的宫殿, 。即下午三点 钟到五点钟的时间。 【?参看194页“筹”。【兵役法】bīn
高三化学合成高分子化合物的基本方法4-P

高三化学合成高分子化合物的基本方法4

象有点像东溜西逛的螳螂,那里的景象虽然不理想,但好像很有一些好玩的东西。在虹木偶温泉上空,摇曳着莫名其妙的深紫色彩云,那模样好像漂浮着很多糖果,细细观看
,天空的景象活似东溜西逛的水管,样子十分的神秘。虹木偶温泉周围弥漫着一种空气中震撼的酒味,这种味道出奇的浓烈,不用鼻子也能用手摸到……忽然,虹木偶温泉远
吗?”月光妹妹:“应该就是这里了!估计那两个魔鬼和校妖很快就要到了……”壮扭公主:“嘿嘿!那还等什么?赶快做笼子吧,到时候我负责安排那两个老魔鬼,你还是
修理那些校精……”月光妹妹:“OK!这回咱们弄一个先进的玩玩!”于是月光妹妹和壮扭公主立刻悬空念起了咒语,只见一道很像火鸡模样的纯黄色金光从天而降,萧洒
单体名称 乙烯 丙烯
氯乙烯 丙烯腈 丙烯酸 醋酸乙烯酯 丁二烯
乙炔
单体结构简式 CH2=CH2
CH2=CHCH3 CH2=CHCl CH2=CHCN CH2=CHCOOH CH3COOCH=CH2 CH2=CH—CH=CH2
HC≡CH
聚合物
色的光甲!紧接着巨大的古树闪臂魔甩动有些凌乱的酷的卷曲头发一笑,露出一副虚幻的神色,接着转动活跃有神的肩膀,像纯黑色的百尾旷野蟒般的一抛,凸凹的瘦长的灵
土豆形态的身材和有些魔法的浅黑色萝卜模样的皮肤,似乎有点猛爆而霸气,他头上是神气的淡黄色谷堆般的头发,戴着一顶崭新的墨灰色谷堆似的弹弓雪影盔,他上穿破旧
的暗红色熊猫一样的试管枫翠灵冰衫,下穿古怪的的亮白色犀牛一样的面包云舞围腰,脚穿古怪的暗橙色怪石一样的冬瓜微宫鞋……有时很喜欢露出露着尖细的粉红色烟囱般
的水红色喷壶耳朵,鼻子下面是脏脏的亮灰色狮子一般的嘴唇,说话时露出破烂的锅底色狼精似的牙齿,一条肥胖的银橙色板尺样的舌头仿佛特别朦胧温柔。他活似白杏仁色
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第一章绪论(Introduction)(1)分子量的计算公式:M0:重复单元数的分子量M1:结构单元数的分子量(2)数均分子量:N1,N2…N i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的分子数。
x i表示相应的分子所占的数量分数。
(3)重均分子量:m1,m2…m i分别是分子量为M1,M2…M i的聚合物分子的重量W i表示相应的分子所占的重量分数(4)Z均分子量:(5)粘均分子量:α:高分子稀溶液特性粘度—分子量关系式中的指数,一般在 0.5~0.9之间(6)分布指数:分布指数第二章自由基聚合(Free-Radical Polymerization)(1)引发剂分解动力学:引发剂的分解速率:引发剂的浓度引发剂分解一般属于一级反应,因而分解速率为的一次方。
将上式积分得:进而得到半衰期(引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间)对应半衰期时:,由前面的推导有:半衰期(2)自由基聚合微观动力学链引发速率:链增长速率:链终止速率:式中:kd、kp、kt分别为引发、增长及终止速率常数;[M]为体系中单体总浓度;为体系中活性种(自由基)的总浓度;f为引发剂效率。
推导如下:链引发反应由以下两个基元反应组成:式中:为初级自由基;为单体自由基。
若第二步的反应速率远大于第一步反应(一般均满足此假设),有:引入引发剂效率后,得引发速率的计算式如下:一般用单体的消失速率来表示链增长速率,即:链增长反应如下式:引入自由基聚合动力学中的第一个假定:等活性理论,即链自由基的活性与链长基本无关,即各步速率常数相等, kp1=kp2=kp3=…kp x=kp推得:自由基聚合一般以双基终止为主要的终止方式,在不考虑链转移反应的情况下,终止反应方程式如下:偶合终止:歧化终止:终止总速率:式中:Rtc为偶合终止速率;Rtd为歧化终止速率;Rt为总终止速率;ktc、ktd、kt为相应的速率常数。
在以上公式的基础上,引入处理自由基动力学的三个假设,得到以单体消耗速率表示的总聚合速率,其计算公式为:以及单体浓度随时间的变化关系为:若引发剂浓度可视为常数,则上式还原为:以上公式推导如下:自由基浓度较难测定,也很难定量化,因而无实用价值,引入处理自由基动力学的第二个假定——稳态假定,假定体系中自由基浓度在经过一段很短的时间后保持一个恒定值,或者说引发速率和终止速率相等, Ri=Rt即:解出:再引入处理自由基动力学的第三个假定:大分子的聚合度很大,用于引发的单体远少于增长消耗的单体, Ri <<Rp由此,用单体消失速率来表示的聚合总速率就等于链增长速率代入引发速率的表达式得:代入引发剂浓度随时间的变化关系得到:积分得:两边同时变号当引发剂的浓度可看作常数时即:即:此时:可略去高阶无穷小量得:(3)动力学链长及平均聚合度1)不考虑链转移反应自由基聚合过程中双基终止有两种方式,一种为双基偶合终止,另一种为双基歧化终止,二者所占的分率的不同将会引起平均聚合度的改变,但两种终止方式不会改变动力学链长的大小,二者的计算公式为:式中:Rtc为双基偶合终止的反应速率;Rtd为双基歧化终止的反应速率;Rp为链增长速率。
V:动力学链长而若已知二者所占的分率时,如偶合终止所上分率为 C,歧化终止所占分率为D,则有平均聚合度的计算公式为:以上三个公式是建立在双基终止为唯一的终止方式,及三个假设的基础上的。
原因在以下推导过程中给出。
公式推导如下:动力学链长可以由增长速率和引发速率之比求得,稳态时引发速率等于终止速率,并且在(2)中已由三个假设推得:及得:平均聚合度的定义为大分子的总的结构单元数比去大分子的个数。
自由基聚合中结构单元数取决于链增长速率而大分子的个数取决于终止速率(在这里提到的终止都是指双基终止)双基偶合终止时两个自由基反应只生成一个大分子,因而除以系数 2。
因为双基偶合终止、歧化终止的速率都是用反应掉的自由基数来表示的。
因而:若已知双基偶合终止和歧化终止的分率,设总双基终止速率为 R t ,就有再由稳态假设,终止速率等于引发速率得再由:可得到:因而以上公式推导是建立在双基终止为唯一的终止方式,及稳态假设的基础上的。
2)考虑链转移反应由于链转移后,动力学链尚未终止,因此动力学链长应是每个初级自由基自链引发开始到活性中心真正死亡为止所消耗的单体分子数,因而在有链转移存在时动力学链长的计算式与无链转移时相同而聚合度则要考虑链转移终止,计算式为:式中: C X 定义为链转移常数,是链转移速率常数和增长速率常数之比,代表这两反应的竞争能力,计算式如下:k tr,M、k tr,I、k tr,S分别代表向单体、向引发剂、向溶剂的链转移反应的速率常数。
当终止方式为全部双基偶合终止时,即 C=1,D=0时,上式还原成当终止方式为全部双基歧化终止时,即 C=0,D=1时,原式还原成公式推导如下:由平均聚合度的定义:存在链转移反应,因而:式中:为各种链转移速率的加和。
式中:,,分别表示活性自由基向单体,引发剂,溶剂的链移转移速率。
其中:上式中其实为大分子的生成速率,才是真正的以自由基消耗速率来表示的终止速率,它等于引发速率(稳态)。
再由:得到:以及已知:将以上方程代入的定义式得到转成倒数,再代入:得:由 C X的定义式得:再由稳态假设下:得到:代入平均聚合度的计算式得到:当全部为双基偶合终止时, C=1,D=0当全部为双基歧化终止时, C=0,D=1在一些特殊条件下,如聚氯乙烯的链转移速率远远大于其正常终止速率,并且主要向单体转移,此时第三章自由基共聚合(Free-Radical Co-polymerization)(1)以共聚物组成摩尔比(或浓度比)表示的微分方程式中:,分别为单体1,2的浓度。
上式的推导用到了以下假定:1)自由基活性与链长无关,这个等活性理论与处理均聚动力学时相同。
2)前末端(倒数第二)单元结构对自由基活性无影响,即自由基活性仅决定于末端单元的结构。
3)无解聚反应,即不可逆聚合。
4)共聚物聚合度很大,引发剂和终止对共聚物组成无影响。
5)稳态,要求自由基总浓度和两种自由基的浓度都不变,除引发速率和终止速率相等外,还要求和两自由基相互转变的速率相等。
上式推导如下:二元共聚时有2种引发、4种增长、3种终止反应。
链引发:式中:,分别代表初级自由基引发单体和的速率常数。
链增长:式中:和分别表示自由基和单体反应的增长速率和增长速率常数,其余类推。
链终止:根据共聚物聚合度很大的假定,单体消耗于引发的比例很少,、的消耗速率仅取决于链增长速率,即:两单体消耗速率比等于两单体进入共聚物的速率比 (1)式中:为两单体进入共聚物的速率比。
对和分别作稳态假定,得:满足上述稳态假定的要求,须有两个条件:一是和的引发速率分别等于各自的终止速率,即自由基均聚中所作的稳态假定;另一是转变成和转变成的速率相等,即=变换得到:代入 (1)式得:约去,并上下底同除以 k 12 得:定义竞争聚率:,, 是均聚和共聚链增长速率常数之比,表征两单体的相对活性,特称做竞争聚率。
得:(2)以摩尔分率表示的共聚物组成微分方程式中:,分别代表某瞬间单体和占单体混合物的摩尔分率,有+ =1,代表同一瞬间单元占单体混合物的摩尔分率,即:此式的适用条件与用到的假设与上面的公式相同。
推导如下:通分得:上下底同除以,即得:根据,的定义即得:(3)对竞聚率进行估算的Q-e关联式推导如下;自由基同单体的反应的速率常数与共轭效应、极性效应的关系如下式式中、为从共轭效应来衡量自由基和单体的活性、分别是自由基和单体极性的度量假定单体及其自由基的 e值相同,即代表和的极性,代表和的极性,则相似地我们可以得到由竞聚率的定义得到上式中,、可由实验求得,上面只有两个方程却有四个未知数、、、,因而我们规定苯乙烯的,作为基准。
这样我们只需实验测得未知单体与苯乙烯或某一已知Q-e值单体的竞聚率,即可求得该单体的Q-e值。
由此,我们无需实验即可对两个已知Q-e值的单体之间的竞聚率进行估算。
(4)共聚合速率的计算共聚物组成一般只决定于增长反应,因而在前面的对共聚物组成的推导过程中,我们只用到增长速率方程及5个基本假定推出了共聚物瞬时组成与竞聚率等因素之间的定量关系,而共聚速率却同时与引发、终止以及增长三步基元反应有关。
在一般情况下,两种单体都能很有效地与初级自由基作用,可以认为引发速率与配料组成无关,我们主要分析终止速率对共聚速率的影响。
如果假定终止反应系化学控制,可等到增长速率式中为同种自由基之间相互反应终止的速率常数为同种自由基之间相互反应终止的速率常数为与两种自由基相互反应终止的速率常数同前表示自由基和单体反应的增长速率常数,其余类推。
而如果假定终止反应属于扩散控制,增长速率为公式推导如下:两种单体共聚有以下三种终止反应而共聚有以下四种增长反应共聚总速率为四种增长速率之和要消去式中的难测的自由基浓度,我们须作稳态假定。
假定一,每种自由基都处于稳态,满足上述稳态假定的要求,可以得到转变成和转变成的速率相等,即变换得到:假定二,自由基总浓度处于稳态,即引发速率等于终止速率。
将以上两式代入增长速率的方程中,得到变换得由竞聚率的定义式,及定义即可得若属扩散控制终止有如下反应由此可得出扩散控制共聚速率的动力学方程首先对自由基总浓度作稳态处理然后将它与以下两公式联立消去活性自由基并引入竞聚率得第四章聚合方法(Process of Polymerization)(1)乳液聚合的聚合速率:N为恒速率阶段乳胶粒浓度,单位:个/cm3。
103/N A :将粒子浓度的单位由个 /cm3化为常用的mol/L。
N A 是阿佛加德罗常数。
2、乳液聚合的平均聚合度:ρ为自由基生成速率或体系中总的引发速率,个 /mol3、乳液聚合的乳胶粒数:ρ:自由基的生成速率;u聚合物乳胶粒体系增加速率;k是常数,其值为0.37~0.53;asS 是乳化剂总的表面积,其中 as 是一个乳化剂分子的表面积;S是体系中乳化剂的总浓度。
第五章离子聚合(Ionic Polymerization)(1)阳离子聚合动力学阳离子聚合动力学研究较自由基聚合困难,因为阳离子聚合体系总伴有共引发剂,使引发体系复杂化;离子对和(少量)自由离子并存,两者的影响难以分离;聚合速率极快,引发和增长几乎同步瞬时完成,数据重现性差;很难确定真正的终止反应,稳态假定不一定适用等。
为了建立速率方程,多选用低活性引发剂,如SnCl4进行研究,并选择向反离子转移作为(单分子)终止方式,终止前后引发剂浓度不变。
得到聚合速率方程为推导如下:阳离子聚合机理为链引发反应链增长反应向反离子转移终止各步的速率方程如下引发增长终止式中为所有增长离对的总浓度K为引发剂、共引发剂配合平衡常数ki、kp、kt分别为链引发、增长、终止反应的速率常数引入稳态假定,代入引发和终止速率方程解得离子对总浓度代入链增长速率方程即得:(2)阳离子聚合平均聚合度阳离子聚合物的聚合度综合式可表示为式中、、分别代表单基终止、向单体转移和向溶剂转移终止对聚合度的贡献。