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1、A-高分子材料工程专业英语翻 译高分子专业英语选讲课文译资料A高分子化学和高分子物理UNIT 1 What are Polymer?第一单元什么是高聚物什么是高聚物首先,他们是合成物和大分子,而且不同于低 分子化合物,譬如说食盐.与低分子化合物不同的是,食盐的分子 量仅仅是58.5 ,而高聚物的分子量高于105,甚至大于106.这些 大分子或“高分子由许多小分子组成.小分子相互结合形成大分 子,大分子能够是一种或多种化合物.举例说明,想象一组大小相 同并由相同的材料制成的环.当这些环相互连接起来,可以把形成 的链看成是具有同种分子量化合物组成的高聚物.另一方面,独特 的环可以大小不同、材料不同
2、,相连接后形成具有不同分子量化合 物组成的聚合物.许多单元相连接给予了聚合物一个名称,poly意味着“多、聚、 重复,mer意味着“链节、基体希腊语中.例如：称为丁二 烯的气态化合物,分子量为54,化合将近4000次,得到分子量大 约为200000被称作聚丁二烯合成橡胶的高聚物.形成高聚物 的低分子化合物称为单体.下面简单地描述一下形成过程：butadiene + butadiene +? + butadiene-polybutadiene4 000 time丁二烯 +丁二烯+ +丁二烯聚丁二烯4000 次因而能够看到分子量仅为 54的小分子物质单体如何逐渐 形成分子量为200000的大分子高
3、聚物.实质上,正是由于聚 合物的巨大的分子尺寸才使其性能不同于象苯这样的一般化合物. 例如,固态苯,在5.5 C熔融成液态苯,进一步加热,煮沸成气态 苯.与这类简单化合物明确的行为相比,像聚乙烯这样的聚合物不 能在某一特定的温度快速地熔融成纯洁的液体.而聚合物变得越来 越软,最终,变成十分粘稠的聚合物熔融体.将这种热而粘稠的聚 合物熔融体进一步加热,不会转变成各种气体,但它不再是聚乙烯 如图1.1 .固态苯 液态苯 气态苯力口热,5.5 C 力口热,80 C 固体聚乙烯 熔化的聚乙烯 各种分解产物-但不是聚乙烯加热加热高分子专业英语选讲课文译资料图1.1低分子量化合物苯和聚合物聚乙烯受热后的不
4、同行为发现另一种不同的聚合物行为和低分子量化合物行为是关于溶 解过程.例如,让我们研究一下,将氯化钠慢慢地添加到固定量的 水中.盐,代表一种低分子量化合物,在水中到达点叫饱和点 溶解,但,此后,进一步添加盐不进入溶液中却沉到底部而保持原 有的固体状态.饱和盐溶液的粘度与水的粘度不是十分不同,但是,如果我们用聚合物替代,譬如说,将聚乙烯醇添加到固定量的水中, 聚合物不是马上进入到溶液中.聚乙烯醇颗粒首先吸水溶胀,发生 形变,经过很长的时间以后进入到溶液中.同样地,我们可以将大 量的聚合物参加到同样量的水中,不存在饱和点.将越来越多的聚 合物参加水中,认为聚合物溶解的时间明显地增加,最终呈现柔软
5、像面团一样粘稠的混合物.另一个特点是,在水中聚乙烯醇不会像 过量的氯化钠在饱和盐溶液中那样能保持其初始的粉末状态.总之,我们可以讲1聚乙烯醇的溶解需要很长时间,2不存在饱和 点,3粘度的增加是典型聚合物溶于溶液中的特性,这些特性主 要归因于聚合物大分子的尺寸.如图 1.2说明了低分子量化合物和聚合物的溶解行为氯化钠晶体参加到水中 晶体进入到溶液中.溶液的粘度不是十分不同于充分搅拌水的粘度形成饱和溶液.剩余的晶体维持不溶解状态.参加更多的晶体并搅拌氯化钠的溶解氯乙烯醇碎片参加到水中 碎片开始溶胀 碎片慢慢地进入到溶液中允许维持现状充分搅拌形成粘稠的聚合物溶液.溶液粘度十分高于水的粘度继续搅拌聚合
6、物的溶解图1.2低分子量化合物氯化钠和聚合物聚乙烯醇不同的溶解行为Gowariker VR, Viswanathan N V, Sreedhar J. PolymerScience. New York:John Wiley & Sons, 1986.6UNIT 2 Chain Polymerization第二单元链式聚合反响Staudinger 第一个发现一例现象,许多烯炫和不饱和烯炫通 过翻开双键可以形成链式大分子. 二烯炫以同样的方式聚合,然而, 仅限于两个双键中的一个.这类反响是通过单体分子首先加成到引 发剂自由基或引发剂离子上而进行的,靠这些反响活性中央由引发 剂转移到被加成的单体上.
7、以同样的方式,借助于链式反响,单体 分子一个接一个地被加成每秒 200020000个单体直到活性 中央通过不同的反响类型而终止.聚合反响是链式反响的原因有两 种：由于反响动力学和由于作为反响产物它是一种链式分子.链分 子的长度与动力学链长成正比.链式反响可以概括为以下过程R?相当与引发剂自由基：略 因而通过上述过程由氯乙烯得到聚氯乙烯,或由苯乙烯获得聚苯乙 烯,或乙烯获得聚乙烯,等等.借助于聚合度估算的分子链长,在一个大范围内可以通过选择 适宜的反响条件被改变.通常,通过大量地制备和利用聚合物,聚 合度在10005000范围内,但在许多情况下可低于 500、高于 10000.这不应该把所有聚合
8、物材料的分子量理解为由500 ,或1000 ,或5000个单体单元组成.在几乎所有的事例中,聚合物材高分子专业英语选讲课文译资料料由不同聚合度的聚合物分子的混合物组成.聚合反响,链式反响,依照与众所周知的氯气-氢气反应和光气的分解机理进行.双键活化过程的引发剂反响,可以通过热、辐射、超声波或引 发剂产生.用自由基型或离子型引发剂引发链式反响可以很清楚地 进行观察.这些是高能态的化合物,它们能够加成不饱和化合物单 体并保持自由基或离子活性中央 以致单体可以以同样的方式进一 步加成.对于增长反响的各个步骤,每一步仅需要相当少的活化能, 因此通过一步简单的活化反响即引发反响即可将许多烯类单体 分子转
9、化成聚合物,这正如连锁反响这个术语的内涵那样.由于少 量的引发剂引发形成大量的聚合物原料1: 10001: 10000 , 从外表上看聚合反响很可能是催化反响.由于这个原因,通常把聚 合反响的引发剂看作是聚合反响的引发剂,但是,严格地讲它们不 是真正意义上的催化剂,由于聚合反响的催化剂进入到反响内部而 成为一局部,同时可以在反响产物,既聚合物的末端发现.此外离 子引发剂和自由基引发剂有的是金属络合物引发剂例如,通过四 氯化钛或三氯化钛与烷基铝的反响可以得到,Z引发剂在聚合反响 中起到了重要作用,它们催化活动的机理还不是十分清楚.UNIT 3 Step-Growth Polymerization
10、第三单元逐步聚合许多不同的化学反响通过逐步聚合可用于合成聚合材料.这些 反响包括酯化、酰胺化、氨基甲酸酯、芳香族取代物的形成等.通 过反响聚合反响在两种不同的官能团,如,羟基和竣基,或异富酸 酯和羟基之间.所有的逐步聚合反响根据所使用单体的类型可分为两类.第一 类涉及两种不同的官能团单体,每一种单体仅具有一种官能团.一 种多官能团单体每个分子有两个或多个官能团.第二类涉及含有两 类官能团的单种单体.聚酰胺的合成说明了聚合反响的两个官能团 因此聚酰胺可以由二元胺和二元酸的反响或氨基酸之间的反响得 到.nH2N-R-NH2+nHO2C-R -CO2H -H-(-NH-R-NHCO-R-CO-)n-
11、OH+(2n-1)H2O(3.(1)or from the reaction of amino acids with themselvesnH2R-CO2H H-(-NH-R-CO-)n-OH+(n-1)H20-A-B-(3.(2)A+B-B 7 - -A-A-B-B-A-B高分子专业英语选讲课文译资料两种官能团之间的反响一般来说可以通过以下反响式表示 反响式略反响3.1 说明前一种形式,而反响3.2具有后一种形式.图3.1 逐步聚合的示意图a未反响单体；b50%已反响；c83.3%已反响；d 100% 已反响虚线表示反响种类聚酯化,是否在二元酸和二元醇或羟基酸分子间进行,是逐步 聚合反响过程
12、的一个例子.酯化反响出现在单体本体中两个单体分 子相碰撞的位置,且酯一旦形成,依靠酯上仍有活性的羟基或竣基 还可以进一步进行反响.酯化的结果是单体分子很快地被消耗掉, 而分子量却没有多少增加.图 3.1说明了这个现象.例如,假定图 3.1中的每一个方格代表一个羟基酸分子.b中的二聚体分子, 消耗二分之一的单体分子聚合物种类的聚合度DP是2.c中 当三聚体和更多的二聚体形成,大于80%的单体分子已反响,但DP仅仅还是2.5.d中当所有的单体反响完,DP是4.但形成 的每一种聚合物分子还有反响活性的端基；因此,聚合反响将以逐 步的方式继续进行,其每一步酯化反响的反响速率和反响机理均与 初始单体的酯化作用相同.因此,分子量缓慢增加直至高水平的单高分子专业英语选讲课文译资料体转化率,而且分子量将继续增加直到粘度的增加使其难以除去酯 化反响的水或难以找到相互反响的端基.在A-A+B-B 的聚合反响中也可以看到,精确的当量平衡是获 得高分子量所必需的.假设存在一些但官能团杂质,由于链的端基 失活,反响将使分子量减少.同样,在 A-B类的缩聚反响中高纯度 的单体是必要的,而且可以归结高收率的反响仅是形成聚合物的实 际反响,由于副反响会破坏当量平衡.