開環聚合

開環聚合

開環聚合是環狀化合物單體經過開環加成轉變為線型聚合物的反應,按單體不同,可進行正離子、負離子、配位等聚合。開環聚合產物和單體具有同一組成,一般是在溫和條件下進行反應,副反應比縮聚反應少,易於得到高分子量聚合物,也不存在等當量配比的問題(見縮合聚合)。開環聚合也不同於烯類加成聚合,不像雙鍵開裂時釋放出那樣多的能量。開環聚合的可能性從熱力學角度來看,開環聚合的可能性隨單體環的大小而異,其次序為三元環>四元環>五元環>六元環。

正文

環狀化合物單體經過開環加成轉變為線型聚合物的反應,例如:

X為雜原子或官能團,如─O─、─S─、─N(R)─以及─CH=CH─等;R為烷基。

開環聚合產物和單體具有同一組成,一般是在溫和條件下進行反應,副反應比縮聚反應少,易於得到高分子量聚合物,也不存在等當量配比的問題(見縮合聚合)。開環聚合也不同於烯類加成聚合,不像雙鍵開裂時釋放出那樣多的能量。目前在工業上占重要地位的開環聚合產物有聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、聚四氫呋喃、聚環氧氯丙烷、聚甲醛、聚己內醯胺、聚矽氧烷等。

1863年C.-A.孚茲最早研究開環聚合,他將環氧乙烷和水在封管中加熱,得到乙二醇和聚乙二醇。1929年H.施陶丁格對環氧乙烷在各種催化劑存在下的聚合進行了系統的研究。1935年W.H.卡羅瑟斯通過雙官能化合物的縮合反應合成了各種結構和不同大小的環狀化合物,並對其開環聚合的可能性進行了探討。但是開環聚合作為獨立的聚合化學反應類型,則是在50年代以後逐步發展形成的。

開環聚合的可能性從熱力學角度來看,開環聚合的可能性隨單體環的大小而異,其次序為三元環>四元環>五元環>六元環。五、六元環較穩定;七元環以上的聚合可能性又加大(見表)。

開環聚合開環聚合

含有雜原子的環狀單體極性較大,易進行離子型聚合,而以正離子聚合的單體最多,如環醚、環硫醚、環亞胺、環二硫化物、環縮甲醛、內酯、內醯胺、環亞胺醚等。用負離子引發的開環聚合的單體則有環醚、內酯、內醯胺、環氨基甲酸酯、環脲、環矽氧烷等。

開環聚合類型按單體不同,可進行正離子、負離子、配位等聚合。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。 在AlCl

、SbCl

、BF

、FeCl

等路易斯酸引發下進行正離子開環聚合,得到分子量為5000以下的聚合物:

反應是以

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、含矽環狀單體等。如下表:

開環聚合開環聚合

開環聚合物

聚合氯化鋁

聚合氯化鋁是一種無機高分子混凝劑,由於氫氧根離子的架橋作用和多價陰離子的聚合作用而生產的分子量較大、電荷較高的無機高分子水處理藥劑。穩定性好,適應水域寬,水解速度快,吸附能力強,形成礬花大,質密沉澱快,出水濁度低,脫水性能好等優點,在同樣水質的情況下,噴霧乾燥聚合氯化鋁投量減少,尤其在水質不好的情況下,噴霧乾燥產品投量與滾筒乾燥聚氯化鋁相比,可減少一半,不僅減輕了工人的勞動強度,而更重要的是減少用戶的制水成本。除此之外,用噴霧乾燥產品可保證安全性,減少水事故,對居民飲用水非常安全可靠。聚合氯化鋁,簡稱高效聚氯化鋁,或高效PAC。採用目前最為先進的生產工藝,使用高效度的優質原料反應聚合而成。

PAC聚合氯化鋁的水不溶物:使固體的水不溶物的質量分數在0.3%以下,液體的水不溶物質量分數在0.1%以下,能夠保證用戶的管道暢通,同時提高藥物使用率,而自然沉降法是達不到的。聚氯化鋁PAC-01(淡黃色粉狀,噴霧乾燥):用於飲用水處理和廢水處理。聚氯化鋁-是水處理藥劑系列中的明星產品之一,聚合氯化鋁集普通聚氯化鋁,噴霧型聚合氯化鋁,造紙專用高效聚合氯化鋁等眾多優點於一體的複合型高效產品。所有水處理藥劑產品以最新國標為檢驗標準。水處理藥劑-高效聚合氯化鋁是我國目前無機高分子最佳水處理劑,處理各種濃度的水效果相當好,且用量少,其用量比相同濃度的硫酸少50%,比相同濃度的聚合氯化鋁少用10%。高效果,低能量主要是PAFC的聚合度高,因為一般鐵鹽、鋁鹽水處理劑在水解過程中只能生成AL(OH)2+、AL(OH)+2、Fe(OH)2+、 Fe(OH)+2等簡單的水解羥基離子,而PAEC本身就是AL3+、Fe3+預水介產物,它在水解過程中除生成上述羥基離子,它主要能生成大量的離聚合度,正電荷離的:AL4(OH)4+8、Fe4(OH)4+8……等聚羥基陽離子,來中和水中膠體微粒電荷和壓縮雙電層,同時發生羥基架橋,交聯、表面吸附等系列反應,在相應碰撞下,凝聚成大的礬花,迅速沉澱。

特點

1、絮凝體成型快,活性好,過濾性好。

2、不需加鹼性助劑,如遇潮解,其效果不變。

3、適應PH值寬,適應性強,用途廣泛。

4、處理過的水中鹽份少。

5、能除去重金屬及放射性物質對水的污染。

作用

聚合氯化鋁其絮凝作用表現如下:

a、水中膠體物質的強烈電中和作用。

b、水解產物對水中懸浮物的優良架橋吸附作用。

c、對溶解性物質的選擇性吸附作用。

用途

⒈城市給排水淨化:河流水、水庫水、地下水。

⒉工業給水淨化。

⒊城市污水處理。

⒋工業廢水和廢渣中有用物質的回收、促進洗煤廢水中煤粉的沉降、澱粉製造業中澱粉的回收。

⒌各種工業廢水處理:印染廢水、皮革廢水、含氟廢水、重金屬廢水、含油廢水、造紙廢水、洗煤廢水、礦山廢水、釀造廢水、冶金廢水、肉類加工廢水、污水處理。

⒍造紙施膠。

⒎糖液精製。

⒏鑄造成型。

⒐布匹防皺。

⒑催化劑載體。

⒒醫藥精製

⒓水泥速凝。

⒔化妝品原料。

套用領域

⒈淨水處理:生活用水、工業用水;

⒉城市污水處理;

⒊工業廢水、污水、污泥的處理及污水中某些渣質回收等;

⒋對某些處理難度大的工業污水,以PAC為母體,摻入其他藥劑,調配成複合PAC,處理污水能得到驚喜的效果。

使用方法

⒈根據原水不同情況,使用前可先做小試求得最佳藥量。為便於計算,小試溶液配置按重量比(W/W),一般以2~5%配為好。如配3%溶液:稱聚氯化鋁固體3g,盛入洗淨的200ml量筒中,加清水約50ml,待溶解後再加水稀釋至100ml刻度,搖勻即可。

⒉生產用按聚氯化鋁固體:清水=1:9到1:15重量比(液體產品採用1:2到1:5)混合溶解即可。氧化鋁含量低於1%的溶液易水解,會降低使用效果,濃度太高不易投加均勻。

⒊加藥按小試求得的最佳投加量投加,並在運行中注意觀察調整。如見沉澱池礬花少,余濁大,則投加量過少;如見沉澱池礬大且上翻,余濁高,則加藥量過大,應適當調整。

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