《高分子精细化工》课程作业

高分子精细化工作业
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一、请简单叙述精细高分子化学品的含义及设计制备的方法。

答：1.精细高分子化学品的含义：
精细高分子化学品是指具有特殊的性能或功能、或者是能增进或赋予其它产品以专有性能或功能的、高分子量的精细化学品。

2.精细高分子化学品的设计制备方法：
精细高分子化学品的设计、制备主要有3种路线：
①功能单体的聚合——是指通过对带有可聚合官能团的功能单体进
行聚合，获得相应的精细高分子；
②大分子化学反应——是指通过大分子的化学反应，在高分子侧链中导入功能基团制备精细高分子；
③大分子功能化——是指特殊工艺、复合等对大分子功能化，获得相应的精细高分子。

二、请通过查阅文献并通过分子设计方法，设计一种耐油、耐寒且耐老化的丙烯酸酯橡胶。

答：
丙烯酸酯橡胶是由丙烯酸酯，通常是烷基酯为主要单体，与少量带有可提供交联反应的活性基团的单体共聚而成的一类弹性体。

其分子结构如下：
丙烯酸酯橡胶分子主链的饱和性以及含有极性酯基侧链决定了它的主要性能：
①饱和的分子主链结构使丙烯酸酯橡胶具有了良好的耐热氧化性和耐臭氧老化性；
②含有极性酯基侧链，使其溶度参数与多种油的溶度参数，特别是矿物油相差甚远，因而表现出良好的耐油性。

但酯基侧链的存在也损害了其低温性性能，
耐寒性较差。

综上，要设计出一种耐老化、耐油又耐寒的丙烯酸酯橡胶，则需要对其进行改性。

经过查阅相关文献，我们知道，目前已经有很多种丙烯酸酯橡胶改性工艺。

但也存在着一些问题，一般情况下，耐油性和耐寒性之间存在矛盾。

所以，要成功获得低温耐油性能，需要达到一定的耐油性—耐寒性平衡。

查阅相关文献，主要有以下两种方法获得ACM的低温耐油性能：
一、共混改性
可将不同类型的ACM之间进行共混改性。

ACM按耐寒性可分为标准型、耐寒型和超耐寒型。

标准型ACM耐热、耐油好，但是耐低温性能差；而超耐寒型耐低温性能好，但是耐油性比较差。

将两胶料适当共混后，可获得耐油耐低温的ACM。

另外，由于硅橡胶具有优良的耐高、低温性能,但是耐油性不佳,其与“冷脆热粘”的ACM共混,可以明显使ACM耐热性、耐寒性均得到提高,获得耐高、低温和耐油性之间平衡。

日本合成橡胶公司就通过此法生产出了，耐油耐低温的ACM。

二、引入低温耐油单体
通过引入低温耐油单体可以获得耐油耐低温性优良的ACM。

常用的低温耐油单体有：丙烯酸烷氧醚酯、丙烯酸甲氧乙酯、丙烯酸聚乙二醇甲氧基酯、顺丁烯二酸二甲氧基乙酯等。

2009年，日本的Tosoh公司就以丙烯[2-(2-氰基)-乙烯基]乙酯和丙烯酸(4-(2-氰基）-乙氧基)丁酯为第三单体，制备出了既耐油又耐寒的ACM。

此外，闫佳等又经过分子设计，通过醇酸酯法制备了二乙二醇单甲醚丙烯酸酯（MOEOEA），然后以MOEOEA为耐油耐低温单体，与EA、EB及硫化点单体VCA 进行乳液共聚，成功制备出了耐油、耐寒的ACM。

因为MOEOEA的侧基有4个亚甲基和1个甲基，有2个醚键，可以降低单体侧基旋转时的内势垒，提高分子链段的柔性，提高耐寒性，而且烷基被醚键隔开后，也有了良好的耐油性。

[参考文献]：
[1] 朱宝莉,低温耐油丙烯酸酯橡胶性能评价及应用研究.北京化工大学,2013:3-7.
[2] 谭海生，李克友.有机硅改性丙烯酸酯橡胶性能的研究.橡胶工业，1997,44（4），206-208.
[3] 闫佳，丙烯酸酯橡胶分子的设计及耐寒性改性的研究.北京化工大学，2010,13-15.
三、请从原料、制备方法、改性方法及结构性能方面叙述：为什么聚苯乙烯型的精细高分子化学品种类繁多？并举3种聚苯乙烯型精细高分子化学品的例子。

答：
聚苯乙烯型精细高分子化学品种类繁多可从以下几个方面进行阐述：
①原料：苯乙烯是一种十分重要的有机化工原料，是苯最大用量的
衍生物。

09年世界苯乙烯的消费量有2836万t，而预计2016年，全球苯乙烯的需求量将达3476万t，且PS是苯乙烯的最主要下游产品。

显然，聚苯乙烯的原料充足，容易获取。

②制备方法：聚苯乙烯是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的，其聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合。

而不同的聚合方法可获得多种不同的产品。

本体聚合获得的PS纯净度高，主要用来制造对电性能要求高的制品；悬浮聚合，获得的PS分子量高分布窄但纯度不如本体聚合PS，可用来制造一般日用和工业用品及PS泡沫塑料；乳液聚合，主要用于涂料和PS泡沫塑料；溶液聚合，主要用于配制清漆。

③改性方法：聚苯乙烯可以通过有机化学中的取代、加成、消除、水解、酯化、氢化、卤化、醚化、硝化、磺化、环化等反应制备出具有特种功能的精细高分子化学品。

且聚苯乙烯经化学反应得到的氯甲基化聚苯乙烯、氨基化聚苯乙烯和金属锂取代聚苯乙烯，又可进一步进行一系列化学反应。

如下：
④结构性能：聚苯乙烯具有许多优良的性能，透明度好，透光率高达88%-90%；尺寸稳定性好、收缩率低；导热率低，PS泡沫塑料是良好的绝热保温材料；具有良好的电绝缘性且其电性能与频率无关；化学稳定性良好；由于苯基可以吸收能量，故耐辐射性优良；易成型等。

综上，聚苯乙烯的原料容易获取、聚合制备方法多、改性方法多且具有很多优良的性能，所以聚苯乙烯型精细高分子化学品种类繁多。

聚苯乙烯型精细高分子化学品实例：
聚苯乙烯型离子交换树脂、聚苯乙烯型吸附树脂、聚苯乙烯型涂料等。