工業中常用的開環聚合有哪些

1. 高分子合成機理有哪些聚合實施方法有哪些

高分子合成機理：

包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和塗料等.其中,被稱為現代高分子三大合成材料的塑料、合成纖維和合成橡膠，已經成為國民經濟建設與人民日常生活所必不可少的重要材料，盡管高分子材料因普遍具有許多金屬和無機材料所無法取代的優點而獲得迅速的發展。

但目前業已大規模生產的還是只能尋常條件下使用的高分子物質,即所謂的通用高分子,它們存在著機械強度和剛性差、耐熱性低等缺點.而現代工程技術的發展。

則向高分子材料提出了更高的要求,因而推動了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展,這樣就出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。

1、高分子分離膜，高分子分離膜是用高分子材料製成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜.採用這樣的半透性薄膜。以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力,使氣體混合物、液體混合物或有機物、無機物的溶液等分離技術相比,具有省能、高效和潔凈等特點,因而被認為是支撐新技術革命的重大技。

2、膜分離過程主要有反滲透、超濾、微濾、電滲析、壓滲析、氣體分離、滲透汽化和液膜分離等.用來制備分離、滲透汽化和液膜分離等，用來制備分離膜的高分子材料有許多種類，現在用的較多的是聚楓、聚烯烴、纖維素脂類和有機硅等。

3、高分子磁性材料：是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物（合成樹脂、橡膠）的新應用領域的同時,而賦予磁與高分子的傳統應用以新的涵義和內容的材料之一。

高分子磁性材料主要可分為兩大類,即結構型和復合型，所謂結構型是指並不添加無機類磁粉而高分子中製成的磁性體，目前具有實用價值的主要是復合型。

4、光功能高分子材料：是指能夠對光進行透射、吸收、儲存、轉換的一類高分子材料。這一類材料已有很多,主要包括光導材料、光記錄材料、光加工材料、光學用塑料（如塑料透鏡、接觸眼鏡等）、光轉換系統材料、光顯示用材料、光導電用材料、光合作用材料等。

聚合實施方法有：

1、本體聚合

組分簡單，通常只含單體和少量引發劑，所以操作簡便，產物純凈；缺點是聚合熱不易排除。工業上用自由基本體聚合生產的聚合物主要品種有聚甲基丙烯酸甲酯、高壓聚乙烯和聚苯乙烯。

2、液聚合

優點是體系粘度低，傳熱、混合容易，溫度易於控制；缺點是聚合度較低，產物常含少量溶劑，使用和回收溶劑需增加設備投資和生產成本。

溶液聚合在工業上主要用於聚合物溶液直接使用的場合，如醋酸乙烯酯在甲醇中的溶液聚合，丙烯腈溶液聚合直接作紡絲液，丙烯酸酯溶液聚合液直接作塗料和膠粘劑等。

2. 【高化】聚四氫呋喃聚合機理

陽離子聚合

由四氫呋喃正離子開環聚合制備 ，工業上用乙酸酐-高氯酸、氟磺酸或發煙硫酸引發聚合，聚合物鏈端均為羥基，因此可進一步與其他單體縮合。
聚四氫呋喃主要用作嵌段聚氨酯或嵌段聚醚聚酯的軟鏈段 。由平均分子量為1000的聚四氫呋喃製得的嵌段聚氨酯橡膠用於輪胎、傳動帶、墊圈、合成革、薄膜和塗料等。嵌段聚醚聚酯則為熱塑彈性體。如果聚四氫呋喃平均分子量為2000，可製得聚氨酯彈性纖維 。由於聚四氫呋喃嵌段聚氨酯具有良好的抗凝血性，已在醫用高分子材料領域獲得新的應用。

3. 開環聚合的聚合類型

按單體不同，可進行正離子、負離子、配位等聚合。絕大多數開環聚合是離子聚合，但不是所有的單體都可以發生以上三種聚合。其中能發生正離子聚合的要比負離子聚合的要多。以環氧乙烷為例，環氧乙烷既能進行正離子開環聚合，也能進行負離子開環聚合。

4. pla什麼材質

PLA是生物降解塑料聚乳酸的英文簡寫，全寫為：polylacticacid
聚乳酸也稱為聚丙交酯(polylactide)，屬於聚酯家族。聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，原料來源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等為原料。聚乳酸的生產過程無污染，而且產品可以生物降解，實現在自然界中的循環，因此是理想的綠色高分子材料。
聚乳酸的熱穩定性好，加工溫度170～230℃，有好的抗溶劑性，可用多種方式進行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。由聚乳酸製成的產品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分廣泛，可用作包裝材料、纖維和非織造物等，目前主要用於服裝(內衣、外衣)、產業(建築、農業、林業、造紙)和醫療衛生等領域。
PLA最大的製造商是美國NatureWorks公司，其次是中國的海正生物，他們目前的產量分別是7萬噸和5千噸。PLA有很多的應用，可以在擠出、注塑、拉膜、紡絲等多領域應用。
聚乳酸的制備
1.1.合成方法
總的來說，聚乳酸（PLA）的制備是以乳酸為原材料進行合成的。目前合成方法有很多種，較為成熟的是乳酸直接縮聚法，另一種是先由乳酸合成丙交酯，再在催化劑的作用下開環聚合。另外還有一種固相聚合法。
1)乳酸直接聚合法
直接聚合法早在20世紀30~40年代就已經開始研究，但是由於涉及反應中的水脫除等關鍵技術還不能得到很好的解決，所以其產物的分子量較低（均在4000以下），強度極低，易分解，沒有實用性。
日本昭和高分子公司採用將乳酸在惰性氣體中慢慢加熱升溫並緩慢減壓，使乳酸直接脫水縮合，並使反應物在220~260℃，133Pa 下進一步縮聚，得到相對分子質量在4000以上的聚乳酸。但是該方法反應時間長，產物在後期的高溫下會老化分解，變色，且不均勻。日本三井壓化學公司採用溶液聚合法使乳酸直接聚合得到聚乳酸。
直接法的主要特點是合成的聚乳酸不含催化劑，因此縮聚反應進行到一定程度時體系會出現平衡態，需要升溫加壓打破反應平衡，反應條件相對苛刻。近幾年來，通過技術的創新與改進，直接聚合法取得了一定的進展，應該在不久的將來隨著技術的不斷成熟，能夠應用於工業化的大生產中去。
2)開環聚合法
開環聚合法是目前世界上用的較多的生產方法。早在20世紀中葉，杜邦公司的科研人員就用開環聚合法獲得了高分子量的聚乳酸。近年來，國外對聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的開環聚合上。
德國的Boeheringer Zngelhelm 公司用此法生產的聚乳酸系列產品以商品名出現在市場上；美國Cargill公司用此法生產的聚乳酸經熔噴與紡粘後加工，開發了醫用元紡布產品；而我國能夠合成高分子聚乳酸的僅有中山大學高分子研究所等屈指可數的幾家。開環聚合多採用辛酸亞錫作引發劑，分子量可達上百萬，機械強度高，聚合分離兩步進行：
第一步是聚乳酸經脫水環化製得丙交酯；
第二步是丙交酯經開環聚合製得聚丙交酯；
但是這種開環聚合法在聚合的時候對催化劑的純度，單體的純度要求極高，即使是極微量的雜質也會使PLA的分子量低於10萬，而且聚合條件如溫度、壓力、催化劑的種類和用量、反應時間等等也會極大地影響PLA的分子量，所以高分子量PLA的合成是一個技術難點。
3)固相聚合法
這種方法是將直接聚合法得到的低分子量樹脂在減壓真空、溫度在Tg—Tm之間的條件下進行聚合反應得到，以提高其聚合度，增加分子量，從而提高材料強度和加工性能。
1.2.制備流程
我們主要說說較常用的開環聚合方法，它的製程大致是這樣的：
1)取材
將玉米等殼類作物碾碎後，從中提取澱粉，然後將澱粉製成未精化的葡萄糖。現在很多高技術已克服減去了碾碎的過程，直接從大量的農作物中提取原料。
2)發酵
以類似生產啤酒或酒精的方式來發酵葡萄糖，而葡萄糖發酵後變成類似於食物添加用於人體肌肉組織內中的乳酸。
3)中間型產物
將乳酸單體以特殊的濃縮製程，轉變成中間型產物——減水乳酸，即丙交酯。
4)聚合
丙交酯單體經過真空凈化後，再以一種不使用溶劑的溶解製程來完成開環的動作，使單體聚合。
5)聚合物修飾
由於聚合物的分子量與結晶度的不同，可使材料特性的變化空間很大，所以因不同應用的產品，將PLA做不同的修飾。

5. 開環聚合的單體種類

已知環烷烴的聚合能力較低，但是當其中的碳原子被其他雜原子如氧、氮、硫等取代後，則這些雜環化合物的聚合能力變大，它們在適當的催化劑作用下可以形成高分子化合物。雜環單體的雜原子可以有一個或者多個，X也可以是雜原子和羰基相結合的基團。不同的環狀單體有：環醚單體、環亞胺、環縮醛、內酯和內醯胺、環狀偕亞氨醚、含磷環狀單體、含硅環狀單體等。如下表：

6. 高分子化學中常用的聚合方法有哪些，每種聚合方法有何優勢

本體 溶液 乳液 懸浮是 聚合方法
常用的聚合方法有本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合四種.自由基聚合可選用其中之一進行;離子型或配位聚合,一般採用溶液聚合,例如乙烯、丙烯採用鈦催化劑聚合,由於催化劑與聚合物均不溶於溶劑,常稱淤漿聚合；縮聚反應一般在本體或溶液中進行,分別稱為本體(熔融)縮聚和溶液縮聚,在兩相界面上的縮聚稱為界面縮聚.
在聚合溫度和壓力下為氣態或固態的單體也能聚合,分別稱為氣相聚合和固相聚合.氣相、固相和熔融聚合均可歸於本體聚合范疇.四種聚合方法的不同特點是：
①本體聚合 組分簡單,通常只含單體和少量引發劑,所以操作簡便,產物純凈；缺點是聚合熱不易排除.工業上用自由基本體聚合生產的聚合物主要品種有聚甲基丙烯酸甲酯、高壓聚乙烯和聚苯乙烯.
②溶液聚合 優點是體系粘度低,傳熱、混合容易,溫度易於控制；缺點是聚合度較低,產物常含少量溶劑,使用和回收溶劑需增加設備投資和生產成本.溶液聚合在工業上主要用於聚合物溶液直接使用的場合,如醋酸乙烯酯在甲醇中的溶液聚合,丙烯腈溶液聚合直接作紡絲液,丙烯酸酯溶液聚合液直接作塗料和膠粘劑等.
③懸浮聚合 通常是在大量的水介質中進行,散熱容易,產物是0.05～2mm左右的小顆粒,容易洗滌、分離,產物純度較高；缺點是產物容易粘壁,影響聚合釜傳熱和生產周期.懸浮聚合主要用於聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的工業生產.
④乳液聚合 由於使用了乳化劑而具有特殊機理,單體在膠束中引發、聚合是在單體－聚合物乳膠粒中進行.其特點是速度快、產物分子量大、體系粘度低、易於散熱；缺點是乳化劑等不易除凈,影響產物性能,特別是電性能較差,在工業上乳液聚合主要用於合成橡膠的生產,如丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠生產.
本體聚合和溶液聚合一般為均相反應,但也有因聚合物不溶於單體或溶劑而沉澱出來；懸浮聚合和乳液聚合均屬非均相反應.均相體系往往屬非牛頓流體（見粘性流體流動）,可直接使用,若要製得固體聚合物,則需進行沉澱分離；非均相體系固體物含量可高達30％～50％（最高達約60％）,除膠乳可直接使用外,其他均需經分離、提純等後處理.
從原理上分 可分為逐步聚合和鏈式聚合,絕大部分自由基聚合和離子聚合都屬於鏈式聚合

7. 工業上的注塑級的聚乳酸粒料是怎麼合成的

目前, 聚乳酸以乳酸或其衍生物乳酸醋為原料最常見的是採用左旋乳酸為原料, 通過化學合成得到聚合物。高力學性能的聚乳酸是指旋光純度高的聚一乳酸上, 單體為一乳酸。

合成士藝大致可以分為間接合成法和直接合成法。直接合成法, 也被稱作一步聚合法, 是利用乳酸直接脫水縮合反應合成聚乳酸。直接法優點操作簡單, 成本低。缺點乳酸純度要求高, 反應時間長, 反應溫度控制要求嚴格。產物摩爾質量低, 高溫熔融縮聚, 產物容易降解, 變色, 因此, 工業化生產困難,你最好想都別想用直接法合成。

間接合成法即丙交酯開環聚合法, 也被稱作二步聚合法,是利用乳酸或乳酸酯為原料, 經脫水低聚得到低摩爾質量的聚乳酸, 然後高溫裂解得到單體丙交酯, 丙交酯開環聚合得到聚乳酸。開環聚合法是目前世界上使用較多的生產方法。早在世紀年代, 杜邦公司的科研人員就用開環聚合法獲得了高摩爾質量的聚乳酸。近年來, 國外對聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的開環聚合上。

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