原子转移自由基聚合的动力学模型化研究

原子转移自由基聚合(ATRP)是“活性”/可控自由基聚合方法中研究最为广泛的一种,它不仅适用单体广泛、反应条件温和,而且可以方便地对聚合物进行结构设计.为了能够更深入地了解和控制聚合过程,通过ATRP动力学模型化并耦合不同操作方式下的反应器模型已成为必然,它可以更精确地控制大分子链结构,如分子量及其分布、共聚组成及组成分布,同时还能优化聚合条件.从传统自由基聚合理论入手并结合ATRP与传统 自由基聚合的异同,本文首先论述了ATRP动力学模型化过程;其次系统综述了已有的ATRP动力学模型研究,着重对三类不同的数学模型处理方法(矩方法,蒙特卡罗法、商业软件包-PREDICI,GEPASI等)进行了总结.     

有关“自动加速效应”问题的总结与讨论

自动加速效应是自由基聚合宏观动力学的重要特征,对聚合过程和聚合产物有着重要的影响;有关自动加速效应的内容也是自由基聚合动力学教学的重难点之一。为帮助学生较好地理解和掌握自动加速效应相关内容,本文结合有关高分子化学教材,对自动加速效应的实验现象、与体型缩聚凝胶化过程的区别、产生原因、结果和影响因素等问题进行了总结和讨论。     

甲基丙烯酸甲酯聚合动力学和分子量模型及仿真

考虑甲基丙烯酸甲酯聚合过程中体积收缩，反应物和生成物的浓度变化，以及由于凝胶、玻璃化和笼闭等效应对各速率常数和物性参数的影响，从基元反应和物料平衡出发，推导了半间歇，有链转移剂参与情况下的聚合动力学和分子量模型。用模型仿真计算了聚合温度、引发剂、溶剂和链转移剂的种类和浓度等对甲基丙烯酸甲酯聚合动力学和聚合过程中分子量变化的影响规律，并与实验和文献数据进行比较。     

反应速率和反应进度的辩证关系——以甲基丙烯酸甲酯自由基聚合为例

化学反应速率与化学反应进度是非常相似的概念和知识点,同时又密切相关.在宏观层面或者说表象层面上看,都描述了过程变化的程度,但二者确具有完全不同的性质,一个是动力学量、一个是热力学量;一个是微观性质、一个是宏观性质.通过甲基丙烯酸甲酯自由基聚合过程的分析,深入讨论和揭示反应速率与反应进度的内涵、意义,明确二者的辩证本质关...     

烯烃聚合数学模拟研究与现状

综述了近年来国内外在烯烃聚合微观形态和宏观反应器数学模拟方面取得的研究成果，指出了烯烃聚合过程数学模拟的发展方向。     

多组分聚合体系的探索

多组分反应是利用三种或者三种以上反应物一锅法得到终产物的反应。在此过程中,无需对中间产物进行分离提纯,而且几乎所有反应物的原子都出现在生成物当中。因此多组分反应经常被用来合成具有复杂结构的化合物。我们在多组分反应中引入可聚合元素,将功能化单体合成和可控聚合结合在一起,一步合成具有特殊官能结构的聚合物。这个体系中的反应均互不干扰,有着良好的匹配效果。因此,得到的产物具有可控的分子量和很窄的分子量分布。与传统方法相比,这种多组分聚合体系节省了反应时间、降低了合成成本、合成途径更加绿色经济。我们现已发展了多种多组分聚合体系,按照复杂程度不同分为二元、三元和四元体系。通过不同的有机小分子反应与可控聚合的结合,我们成功制备了一些通过其他聚合方法难以或是无法合成的新型聚合物,体现了这一聚合方法的特点和优势。随着对多组分聚合体系认识的不断深入,相信我们能够更简便地合成更多结构新颖的聚合物。     

在N—甲基吡咯烷酮中聚苯硫醚合成的宏观动力学

研究了无水硫化钠与对二氯苯（以Ｎ－甲基吡咯烷酮为溶剂）合成聚苯硫醚反应的宏观动力学，该反应是一个小分子缩合串联自缩聚的过程，通过测定不同反应聚合体系中氯化钠的徨成率和硫化内的转化率，建立了该反应的宏观动力学方程：１／（１－ＰＮａＣｌ＋ＰＮａ２ｓ）＝Ｃ０Ｋｔ＋１；并计算得到２２０、２５０℃的表观反应速率为４．５×１０＾－４和３．０×１０＾－３ｋｇ／（ｍｏｌ．ｓ），表观活化能为１３４ｋＪ／ｍｏｌ。     

邻二甲苯液相氧化简化反应模型

本文提出了邻二甲苯液相氧化的简化串联一级反应模型。由该模型出发,导出间歇操作及连续操作下的反应收率、转化率及选择性的解析式。该式能较好地关联在鼓泡反应器、鼓泡搅拌釜式反应器中所得的154组宏观动力学试验数据,当用于选择适宜反应条件及验算φ400mm、φ800mm鼓泡塔装置的结果时均能得到令人满意的结果。文中指出,在这一反应过程中传质条件的不同并不影响选择性。本模型及关联式可适用于工业放大实际过程。     

“宏观辨识与微观探析”视域下的初中化学教学*——中和反应

在“宏观辨识与微观探析”视域下进行中和反应教学,首先以常规实验为载体,从宏观视角认识中和反应的外在表现,然后以模型、动画为载体,从微观视角了解中和反应的微观过程,再以数字化实验为载体,从宏观与微观相结合的视角理解中和反应的内在本质,最后联系生产生活实际,体验中和反应的应用价值。这样设计,学生能深刻理解中和反应的本质,增进化学学科理解,培养化学学科核心素养。     

孔结构对铜基甲醇合成催化剂宏观反应速率的影响Ⅰ．未中毒颗粒催化剂

催化剂的宏观反应速率受颗粒内扩散过程的影响，而内扩散过程又取决于催化剂颗粒的孔结构。以铜基甲醇合成催化剂为研究体系，通过改变压片压强和共沉淀条件，制备具有不同孔结构参数（比表面、孔隙率、孔径分布、孔容、颗粒密度、曲折因子）的颗粒催化剂，由反应工程中的扩散－反应方程，按照平行交联孔模型计算有效扩散系数，模拟计算单颗粒催化剂在工业生产条件下的宏观反应速率，从而研究孔结构对未中毒铜基甲醇合成催化剂宏观反应速率的影响。     

反应法去除近共沸浓度乙醇-水混合物中水的宏观动力学研究

 针对乙醇汽油制备过程中乙醇原料的除水问题,提出了用反应法除去近共沸浓度乙醇中水的新技术路线,着重进行了近共沸乙醇-水混合物与异丁烯水合醚化反应的宏观反应动力学研究. 实验以β分子筛为催化剂,在2.0 MPa和313～363 K的条件下考察了搅拌速度、乙醇中初始水含量、烯水比和温度等因素对水的转化率和叔丁醇选择性的影响. 结果表明,乙醇对异丁烯水合反应有先促进后抑制的作用,而水对异丁烯醚化反应影响较小; 水的转化率随烯水比的增大而增大,随乙醇中初始水含量的增大而减小,随着温度的升高呈现先增大后减小的趋势. 叔丁醇的选择性随初始水含量的增大而增大. 基于实验结果和Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson理论,充分考虑反应体系的高度非理想性,以活度代替浓度建立了宏观反应动力学模型; 采用混合进化算法对模型进行求解,结果表明模型计算值与实验值可较好地吻合.     

孔结构对铜基甲醇合成催化剂宏观反应速率的影响 Ⅰ.未中毒颗…

催化剂的宏观反应速率受颗粒内扩散过程的影响，而内扩散过程又取决于催化剂颗粒的孔结构。以铜基甲醇合成催化剂为研究本系，通过改变压片压强和共沉淀条件，制备具有不同孔结构参数（比表面、孔隙率、孔径分布、孔容、颗粒密度、曲折因子）的颗粒催化剂，由反应工程中的扩散－反应方程，按照平行交联孔模型计算有效扩散系数，模拟计算单颗粒催化剂在工业生产条件下的宏观反应速率，从而研究孔结构对未中毒铜基甲醇合成催化剂宏观反     

波聚合体系、引发、过程及应用

波聚合是一种通过局部反应区域向未反应区域连续移动将单体转化为聚合物的反应模式,具有简便快速、节能降耗和产物性能优异等优势,是化学合成、功能材料与结构材料制备的新方法。本文对波聚合反应体系、引发、过程、应用及存在问题等方面进行综述。重点评述了新型波聚合体系如二元或多元体系、离子液体体系、深共晶溶剂体系等;新型引发剂如光引发剂和离子液体引发剂等特殊引发剂;波聚合反应体系中的助剂如填料、交联剂、链转移剂、活化剂、增稠剂、表面活性剂和催化剂等对聚合过程和产物结构性能的影响;新发展的引发方式如紫外线、水、等离子体和耦合引发等;以及特殊波聚合过程。最后,展望了波聚合存在问题和商业化应用的研究方向。     

二苯酮-可聚合胺引发1,6-己二醇二丙烯酸酯的光聚合研究

以UV-Vis分光光度计法和Photo-DSC法分别研究了合成的3种可聚合胺类助引发剂DMPDA、EGDPM、EGMPM与二苯甲酮(BP)组成的引发体系的光化学初级过程及引发1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)的紫外光聚合动力学.考察了助引发剂胺的含量对BP的光化学初级过程和对引发HDDA光聚合动力学的影响,以及光强和温度对聚合动力学的影响.结果表明,随着胺含量的增加,BP的光化学初级反应速率增加,从而使体系的聚合反应速率增加.随着温度和光强的增加,单体最终转化率、最大反应速率增大,达到最大反应速率所需的时间减小.     

溶剂热体系中甲基丙烯酸甲酯的原子转移自由基聚合

以FeCl3/ PPh3为催化体系,在无引发剂、溶剂热体系中进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原子转移自由基聚合(ATRP)反应.考察了反应温度与还原剂对反应的影响.实验结果表明,在溶剂热体系中进行的MMA聚合反应符合"活性"/可控聚合,聚合过程中转化率和分子量随时间的增加而增大,所得聚甲基丙烯酸甲酯分子量分布较窄.     

复合金属氧化物脱硫剂脱除SO2动力学

利用热重实验装置考查了ＳＯ２、Ｏ２浓度及反应温度对复合金属氧化物脱硫剂脱硫反应的本征及宏观反应速率的影响。根据流－固相非催化反应理论，采用Ｍａｒｑｕａｒｔ非线性回归法由实验数据求得动力学参数。经检验表明，以幂函数表达本征动力学是合理的，随机孔模型可很好地模拟宏观动力学规律。     

可溶解的聚氨酯交联大分子的合成及其特殊的溶液行为

到目前为止，交联过程之所以难以控制是因为在交联聚合体系中，没有一个与交联过程相竞争的反应．本文利用大分子在溶液中是无规线团的特征，设计了含有分子内和分子间反应的交联聚合体系，分子间反应即交联过程，而分子内反应使分子问反应受到抑制，使交联过程的链增长不能无限发展，从而合成了可溶解的具有交联结构的大分子．     

关于高分子化学缩聚反应中容易混淆的一些问题

《高分子化学》是高分子材料等专业的必修课程,主要以聚合反应机理及反应动力学为主线,以连锁聚合和逐步聚合为两大主要板块。在逐步聚合部分主要以缩聚反应为例讲授逐步聚合特征及一般规律。笔者在缩聚反应部分内容教授的过程中发现了一些学生容易混淆的问题,如缩聚反应中平均聚合度与反应程度定义式中的N与N0、线形缩聚反应与体型缩聚反应体系中的反应程度、缩聚反应公式Xn=k′[A]0t+1中的浓度问题。本文针对教学中的这些问题进行了讨论,介绍了笔者的理解和相关的教学体会,希望利于学生的自学和其他教师的教学。     

工业丙烯聚合过程的模型化研究进展

基于我国聚丙烯生产状况,指出我国在聚丙烯合成技术上的研究缺陷.针对国内缺陷并遵循"聚丙烯合成过程模型化"主线,本文从聚丙烯生产工艺、丙烯聚合机理、丙烯聚合动力学以及聚合反应器模型四方面对丙烯聚合过程模型化的近期研究进展进行综述,重点简述我国科研工作者在相关方面的研究进展.     

自由基聚合速率的深入讨论

自由基聚合是高分子化学课程中的重要一章,自由基聚合动力学(包括聚合速率、平均相对分子质量及分布)是教学中的重要内容。本文讨论了建立自由基聚合微观动力学模型的基础:三个基本假设和四个简化条件,阐释了传统单官能度引发剂引发的聚合体系速率方程推导中这些假设和条件的运用,并扩展到双官能度引发剂体系,得到基元反应速率和总速率。提出从三个层次讨论影响自由基聚合速率的因素,深化了对自由基聚合速率教和学。