功能高分子材料-功能高分子--gn02.ppt

第二章功能高分子的制备方法
概述
特种与功能高分子材料的特点在于他们特殊的
“性能”和“功能”,因此在制备这些高分子材料的时
候,分子设计成为十分关键的研究内容。
设计一种能满足一定需要的功能高分子材料是
高分子化学研究的一项主要目标。具有良好性质与
功能的高分子材料的制备成功与否,在很大程度上
取决于设计方法和制备路线的制定。
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第二章功能高分子的制备方法
功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的
方法按照材料的设计要求将功能基与高分子骨架相
结合,从而实现预定功能的。
从上一世纪50年代起,活性聚合等一大批高分
子合成新方法的出现,为高分子的分子结构设计提
供了强有力的手段,功能高分子的制备越来越“随
心所欲”。
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目前采用的制备方法来看,功能高分子材料的
制备可归纳为以下三种类型:
功能性小分子材料的高分子化;
已有高分子材料的功能化;
多功能材料的复合以及已有功能高分子材料的功能扩展。
本章由近年来高分子合成的新方法开始,介绍
具有代表性的功能高分子设计的基本思路和方法。
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高分子合成新技术
活性与可控聚合的概念
活性聚合是1956年美国科学家Szwarc等人在研
究萘钠在四氢呋喃中引发苯乙烯聚合时发现的一种
具有划时代意义的聚合反应。其中阴离子活性聚合
是最早被人们发现,而且是目前唯一一个得到工业
应用的活性聚合方法。目前这一领域已经成为高分
子科学中最受科学界和工业界关注的热点话题。
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Szwarc等人发现,在无水、无氧、无杂质、低
温条件下,以四氢呋喃为溶剂,萘钠引发剂引发的
苯乙烯阴离子聚合不存在任何链终止反应和链转移
反应,在低温、高真空条件下存放数月之久其活性
种浓度可保持不变。若再加入单体可得到更高相对
分子质量的聚苯乙烯。
基于此发现,Szwarc等人第一次提出了活性聚
合(living polymerization)的概念。
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活性聚合最典型的特征是引发速度远远大于增
长速度,并且在特定条件下不存在链终止反应和链
转移反应,亦即活性中心不会自己消失。这些特点
导致了聚合产物的相对分子质量可控、相对分子质
量分布很窄,并且可利用活性端基制备含有特殊官
能团的高分子材料。
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已经开发成功的活性聚合主要是阴离子活性聚
合。其他各种聚合反应类型(阳离子聚合、自由基
聚合等)的链转移反应和链终止反应一般不可能完
全避免,但在某些特定条件下,链转移反应和链终
止反应可以被控制在最低限度而忽略不计。这样,
聚合反应就具有了活性的特征。通常称这类虽存在
链转移反应和链终止反应但宏观上类似于活性聚合
的聚合反应为“可控聚合”。
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目前,阳离子可控聚合、基团转移聚合、原子
转移自由基聚合、活性开环聚合、活性开环歧化聚
合等一大批“可控聚合”反应被开发出来,为制备功
能高分子提供了极好的条件。
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阴离子活性聚合
基本特点:
1)聚合反应速度极快,通常在几分钟内即告完成;
2)单体对引发剂有强烈的选择性;
3)无链终止反应;
4)多种活性种共存;
5)相对分子质量分布很窄,目前已知通过阴离子活
。
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阳离子活性聚合
阳离子聚合出现于20世纪40年代,典型工业产
品有聚异丁烯和丁基橡胶。
阳离子活性中心的稳定性极差,聚合过程不易
控制。多年来阳离子活性聚合的探索研究一直在艰
难地进行。
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