工业中常用的开环聚合有哪些

1. 高分子合成机理有哪些聚合实施方法有哪些

高分子合成机理：

包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等.其中,被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶，已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料，尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展。

但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质,即所谓的通用高分子,它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点.而现代工程技术的发展。

则向高分子材料提出了更高的要求,因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。

1、高分子分离膜，高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜.采用这样的半透性薄膜。以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力,使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比,具有省能、高效和洁净等特点,因而被认为是支撑新技术革命的重大技。

2、膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等.用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等，用来制备分离膜的高分子材料有许多种类，现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、纤维素脂类和有机硅等。

3、高分子磁性材料：是人类在不断开拓磁与高分子聚合物（合成树脂、橡胶）的新应用领域的同时,而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。

高分子磁性材料主要可分为两大类,即结构型和复合型，所谓结构型是指并不添加无机类磁粉而高分子中制成的磁性体，目前具有实用价值的主要是复合型。

4、光功能高分子材料：是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。这一类材料已有很多,主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料（如塑料透镜、接触眼镜等）、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、光合作用材料等。

聚合实施方法有：

1、本体聚合

组分简单，通常只含单体和少量引发剂，所以操作简便，产物纯净；缺点是聚合热不易排除。工业上用自由基本体聚合生产的聚合物主要品种有聚甲基丙烯酸甲酯、高压聚乙烯和聚苯乙烯。

2、液聚合

优点是体系粘度低，传热、混合容易，温度易于控制；缺点是聚合度较低，产物常含少量溶剂，使用和回收溶剂需增加设备投资和生产成本。

溶液聚合在工业上主要用于聚合物溶液直接使用的场合，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纺丝液，丙烯酸酯溶液聚合液直接作涂料和胶粘剂等。

2. 【高化】聚四氢呋喃聚合机理

阳离子聚合

由四氢呋喃正离子开环聚合制备 ，工业上用乙酸酐-高氯酸、氟磺酸或发烟硫酸引发聚合，聚合物链端均为羟基，因此可进一步与其他单体缩合。
聚四氢呋喃主要用作嵌段聚氨酯或嵌段聚醚聚酯的软链段 。由平均分子量为1000的聚四氢呋喃制得的嵌段聚氨酯橡胶用于轮胎、传动带、垫圈、合成革、薄膜和涂料等。嵌段聚醚聚酯则为热塑弹性体。如果聚四氢呋喃平均分子量为2000，可制得聚氨酯弹性纤维 。由于聚四氢呋喃嵌段聚氨酯具有良好的抗凝血性，已在医用高分子材料领域获得新的应用。

3. 开环聚合的聚合类型

按单体不同，可进行正离子、负离子、配位等聚合。绝大多数开环聚合是离子聚合，但不是所有的单体都可以发生以上三种聚合。其中能发生正离子聚合的要比负离子聚合的要多。以环氧乙烷为例，环氧乙烷既能进行正离子开环聚合，也能进行负离子开环聚合。

4. pla什么材质

PLA是生物降解塑料聚乳酸的英文简写，全写为：polylacticacid
聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide)，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。
PLA最大的制造商是美国NatureWorks公司，其次是中国的海正生物，他们目前的产量分别是7万吨和5千吨。PLA有很多的应用，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用。
聚乳酸的制备
1.1.合成方法
总的来说，聚乳酸（PLA）的制备是以乳酸为原材料进行合成的。目前合成方法有很多种，较为成熟的是乳酸直接缩聚法，另一种是先由乳酸合成丙交酯，再在催化剂的作用下开环聚合。另外还有一种固相聚合法。
1)乳酸直接聚合法
直接聚合法早在20世纪30~40年代就已经开始研究，但是由于涉及反应中的水脱除等关键技术还不能得到很好的解决，所以其产物的分子量较低（均在4000以下），强度极低，易分解，没有实用性。
日本昭和高分子公司采用将乳酸在惰性气体中慢慢加热升温并缓慢减压，使乳酸直接脱水缩合，并使反应物在220~260℃，133Pa 下进一步缩聚，得到相对分子质量在4000以上的聚乳酸。但是该方法反应时间长，产物在后期的高温下会老化分解，变色，且不均匀。日本三井压化学公司采用溶液聚合法使乳酸直接聚合得到聚乳酸。
直接法的主要特点是合成的聚乳酸不含催化剂，因此缩聚反应进行到一定程度时体系会出现平衡态，需要升温加压打破反应平衡，反应条件相对苛刻。近几年来，通过技术的创新与改进，直接聚合法取得了一定的进展，应该在不久的将来随着技术的不断成熟，能够应用于工业化的大生产中去。
2)开环聚合法
开环聚合法是目前世界上用的较多的生产方法。早在20世纪中叶，杜邦公司的科研人员就用开环聚合法获得了高分子量的聚乳酸。近年来，国外对聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的开环聚合上。
德国的Boeheringer Zngelhelm 公司用此法生产的聚乳酸系列产品以商品名出现在市场上；美国Cargill公司用此法生产的聚乳酸经熔喷与纺粘后加工，开发了医用元纺布产品；而我国能够合成高分子聚乳酸的仅有中山大学高分子研究所等屈指可数的几家。开环聚合多采用辛酸亚锡作引发剂，分子量可达上百万，机械强度高，聚合分离两步进行：
第一步是聚乳酸经脱水环化制得丙交酯；
第二步是丙交酯经开环聚合制得聚丙交酯；
但是这种开环聚合法在聚合的时候对催化剂的纯度，单体的纯度要求极高，即使是极微量的杂质也会使PLA的分子量低于10万，而且聚合条件如温度、压力、催化剂的种类和用量、反应时间等等也会极大地影响PLA的分子量，所以高分子量PLA的合成是一个技术难点。
3)固相聚合法
这种方法是将直接聚合法得到的低分子量树脂在减压真空、温度在Tg—Tm之间的条件下进行聚合反应得到，以提高其聚合度，增加分子量，从而提高材料强度和加工性能。
1.2.制备流程
我们主要说说较常用的开环聚合方法，它的制程大致是这样的：
1)取材
将玉米等壳类作物碾碎后，从中提取淀粉，然后将淀粉制成未精化的葡萄糖。现在很多高技术已克服减去了碾碎的过程，直接从大量的农作物中提取原料。
2)发酵
以类似生产啤酒或酒精的方式来发酵葡萄糖，而葡萄糖发酵后变成类似于食物添加用于人体肌肉组织内中的乳酸。
3)中间型产物
将乳酸单体以特殊的浓缩制程，转变成中间型产物——减水乳酸，即丙交酯。
4)聚合
丙交酯单体经过真空净化后，再以一种不使用溶剂的溶解制程来完成开环的动作，使单体聚合。
5)聚合物修饰
由于聚合物的分子量与结晶度的不同，可使材料特性的变化空间很大，所以因不同应用的产品，将PLA做不同的修饰。

5. 开环聚合的单体种类

已知环烷烃的聚合能力较低，但是当其中的碳原子被其他杂原子如氧、氮、硫等取代后，则这些杂环化合物的聚合能力变大，它们在适当的催化剂作用下可以形成高分子化合物。杂环单体的杂原子可以有一个或者多个，X也可以是杂原子和羰基相结合的基团。不同的环状单体有：环醚单体、环亚胺、环缩醛、内酯和内酰胺、环状偕亚氨醚、含磷环状单体、含硅环状单体等。如下表：

6. 高分子化学中常用的聚合方法有哪些，每种聚合方法有何优势

本体 溶液 乳液 悬浮是 聚合方法
常用的聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合四种.自由基聚合可选用其中之一进行;离子型或配位聚合,一般采用溶液聚合,例如乙烯、丙烯采用钛催化剂聚合,由于催化剂与聚合物均不溶于溶剂,常称淤浆聚合；缩聚反应一般在本体或溶液中进行,分别称为本体(熔融)缩聚和溶液缩聚,在两相界面上的缩聚称为界面缩聚.
在聚合温度和压力下为气态或固态的单体也能聚合,分别称为气相聚合和固相聚合.气相、固相和熔融聚合均可归于本体聚合范畴.四种聚合方法的不同特点是：
①本体聚合 组分简单,通常只含单体和少量引发剂,所以操作简便,产物纯净；缺点是聚合热不易排除.工业上用自由基本体聚合生产的聚合物主要品种有聚甲基丙烯酸甲酯、高压聚乙烯和聚苯乙烯.
②溶液聚合 优点是体系粘度低,传热、混合容易,温度易于控制；缺点是聚合度较低,产物常含少量溶剂,使用和回收溶剂需增加设备投资和生产成本.溶液聚合在工业上主要用于聚合物溶液直接使用的场合,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纺丝液,丙烯酸酯溶液聚合液直接作涂料和胶粘剂等.
③悬浮聚合 通常是在大量的水介质中进行,散热容易,产物是0.05～2mm左右的小颗粒,容易洗涤、分离,产物纯度较高；缺点是产物容易粘壁,影响聚合釜传热和生产周期.悬浮聚合主要用于聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的工业生产.
④乳液聚合 由于使用了乳化剂而具有特殊机理,单体在胶束中引发、聚合是在单体－聚合物乳胶粒中进行.其特点是速度快、产物分子量大、体系粘度低、易于散热；缺点是乳化剂等不易除净,影响产物性能,特别是电性能较差,在工业上乳液聚合主要用于合成橡胶的生产,如丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶生产.
本体聚合和溶液聚合一般为均相反应,但也有因聚合物不溶于单体或溶剂而沉淀出来；悬浮聚合和乳液聚合均属非均相反应.均相体系往往属非牛顿流体（见粘性流体流动）,可直接使用,若要制得固体聚合物,则需进行沉淀分离；非均相体系固体物含量可高达30％～50％（最高达约60％）,除胶乳可直接使用外,其他均需经分离、提纯等后处理.
从原理上分 可分为逐步聚合和链式聚合,绝大部分自由基聚合和离子聚合都属于链式聚合

7. 工业上的注塑级的聚乳酸粒料是怎么合成的

目前, 聚乳酸以乳酸或其衍生物乳酸醋为原料最常见的是采用左旋乳酸为原料, 通过化学合成得到聚合物。高力学性能的聚乳酸是指旋光纯度高的聚一乳酸上, 单体为一乳酸。

合成士艺大致可以分为间接合成法和直接合成法。直接合成法, 也被称作一步聚合法, 是利用乳酸直接脱水缩合反应合成聚乳酸。直接法优点操作简单, 成本低。缺点乳酸纯度要求高, 反应时间长, 反应温度控制要求严格。产物摩尔质量低, 高温熔融缩聚, 产物容易降解, 变色, 因此, 工业化生产困难,你最好想都别想用直接法合成。

间接合成法即丙交酯开环聚合法, 也被称作二步聚合法,是利用乳酸或乳酸酯为原料, 经脱水低聚得到低摩尔质量的聚乳酸, 然后高温裂解得到单体丙交酯, 丙交酯开环聚合得到聚乳酸。开环聚合法是目前世界上使用较多的生产方法。早在世纪年代, 杜邦公司的科研人员就用开环聚合法获得了高摩尔质量的聚乳酸。近年来, 国外对聚乳酸合成的研究主要集中在丙交酯的开环聚合上。

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