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[科普中国]-高温溶液缩聚

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高温溶液缩聚(high temperature solutionpolycon densation)是指在高温条件下,在高沸点溶剂中进行溶液缩聚的方法。通常是在150℃~200℃的温度范围内进行,仍然具有熔融缩聚的一切特点,但它适用于那些熔融状态下不稳定的,不能进行熔融缩聚的单体。而且在实验中的操作也比熔融缩聚简单,易于掌握。1

溶液缩聚单体、催化剂在溶剂中进行的缩聚反应称为溶液缩聚。根据反应温度,可分为高温溶液缩聚和低温溶液缩聚,反应温度在100 ℃以下的称为低温溶液缩聚。由于反应温度低,一般要求单体有较高的反应活性。从相态上看,如产物溶于溶剂,为真正的均相反应;如不溶于溶剂,产物在聚合过程中由体系自动析出,则是非均相过程。

溶液缩聚中溶剂的作用十分重要,一是有利于热交换,避免了局部过热现象,比熔融缩聚反应缓和、平稳。二是对于平衡反应,溶剂的存在有利于除去小分子,不需真空系统,另外对于与溶剂不互溶的小分子,可以将其有效地排除在缩聚反应体系之外。如聚酰胺副产物为水,可选用与水亲和性小的溶剂,当小分子与溶剂可形成共沸物时,可以很方便地将其夹带出体系。如在聚酯反应中,溶剂甲苯可与副产物水形成水含量20%、沸点为81.4 ℃的共沸物,这种反应有时称为恒沸缩聚:而当小分子沸点较低时,可选用高沸点溶剂,使小分子在反应过程中不断蒸发:三是对于不平衡缩聚反应,溶剂有时可起小分子接受体的作用,阻止小分子参与的副反应发生。如二元胺和二元酰氯的反应,选用碱性强的二甲基乙酰胺或吡啶为溶剂,可与副产物HCI很好地结合。阻止HCI与氨基生成非活性产物。四是起缩合剂作用,如合成聚苯并咪唑时,多聚磷酸既是溶剂又是缩合剂。

工艺特点溶液缩聚在原料配方中与熔融缩聚基本相同。不同的是增加了溶剂,从而对缩聚反应产生若化影响,因而反应过程的基本规律与熔融缩聚不完全一致,另外,常用活性较高的二元酰氯或二元羧酸酯取代二元羧酸。

与熔融缩聚相比,溶液缩聚法缓和、平稳,有利于热交换,避免了局部过热现象,且缩聚时不需要真空。溶液缩聚制得的聚合物溶液可直接作清漆、黏合剂或用于成膜或纺丝。其主要缺点是由于使用溶剂,因而成本较高,此外,还需增加缩聚产物的分离、精制及溶剂回收等工序。

高温溶液缩聚合成聚芳酯聚芳酯(双酚A型)又称聚酚酯,简称PAR,是由双酚A与对位或间位,或对位、间位混合的苯二甲酰氯通过高温溶液缩聚或室温界面缩聚反应制成对苯二甲酸型、间苯二甲酸型或共聚型聚芳酯。

双酚A与对位或间位苯二甲酰氯,以等摩尔比在二甲苯基甲烷或邻二氯苯、二氯乙苯、α-氯萘等溶剂中,以0.01%三丁氧基铝为催化剂在180~220℃下进行4~10h缩聚反应,然后用石油醚或环己烷,十氢萘、甲醇。甲苯或二甲苯等沉淀剂使聚合物沉淀、洗涤、干燥得到聚芳酯。

玻璃纤维增强聚芳酯的制造工艺流程与玻璃纤维增强聚碳酸酯基本相同。

聚芳酯是透明无定形热塑性工程塑料,具有优良的耐热性,阻燃性和无毒性,线胀系数比一般塑料低,尺寸稳定性好。聚芳酯可用注射、挤出等成型方法加工成管,板、薄膜以及各种制件。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学