高分子材料工程专业英语第二版课文翻译基本全了.docx
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高分子材料工程专业英语第二版课文翻译基本全了
A高分/化学和高分了•物理UNIT1WhatarePolymer?
第•单元什么是高聚物?
Whatarepolymers?
Foronething,theyarecomplexandgiantmoleculesandaredifferentfromlowmolecularweightcompoundslike,say,commonsalt・Tocontrastthedifference,themolecularweightofcommonsaltisonly58.5,whilethatofapolymercanbeashighasseveralhundredthousand,evenmorethanthousandthousands・Thesebigmoleculesor4macro-molecules*aremadeupofmuchsmallermolecules,canbeofoneormorechemicalcompounds・Toillustrate,imaginethatasetofringshasthesamesizeandismadeofthesamemateria1・Whenthesethingsareinterlinked,thechainformedcanbeconsideredasrepresentingapolymerfrommoleculesofthesamecompound・Alternatively,individualringscouldbeofdifferentsizesandmaterials,andinterlinkedtorepresentapolymerfrommoleculesofdifferentcompounds・
什么是高聚物?
首先,他们是合成物和人分了,而且不同于低分/化合物,譬如说普通的盐。
与低分了化合物不同的是,普通盐的分(量仅仅是58.5,而高聚物的分了量高于105,甚至大于106。
这些大分(或“烏分子”由许参小分了•组成。
小分(相互结合形成人分子,人分了•能够是
-种或多种化合物。
举例说明,想象•组人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/量化合物组成的高聚物。
另•方面,独特的环可以人小不同、材料不同,相连接后形成具有不同分子量化合物组成的聚合物。
Thisinterlinkingofmanyunitshasgiventhepolymeritsname,polymeaning'many*andmermeaning4part?
(inGreek)・Asanexample,agaseouscompoundcalledbutadiene,withamolecularweightof54,combinesnearly4000timesandgivesapolymerknownaspolybutadiene(asyntheticrubber)withabout200OOOmolecularweight・Thelowmolecularweightcompoundsfromwhichthepolymersformareknownasmonomers・Thepictureissimplyasfollows:
许多单元相连接给予了聚合物•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(量为54,化合将近4000次,得到分子量人约为200000被称作聚丁二烯(合成橡胶)的高聚物。
形成高聚物的低分了化合物称为单体。
下闻简单地描述•下形成过程:
butadiene+butadiene+?
?
?
+butadienepolybutadiene
(4000time)
丁二烯+丁二烯+・••+丁二烯聚丁二烯
(4000次)
Onecanthusseehowasubstance(monomer)withassmallamoleculeweightas54growtobecomeagiantmolecule(polymer)of(54X4000^)200000molecularweight.
31/0
Itisessentiallythe4giantness*ofthesizeofthepolymermoleculethatmakesitsbehaviordifferentfromthatofacommonlyknownchemicalcompoundsuchasbenzene・Solidbenzene,forinstance,meltstobecomeliquidbenzeneat5・5°Cand,onfurtherheating,boilsintogaseousbenzene.Asagainstthiswell-definedbehaviorofasimplechemicalcompound,apolymerlikepolyethylenedoesnotmeltsharplyatoneparticulartemperatureintocleanliquid.Instead,itbecomesincreasinglysofterand,ultimately,turnsintoaveryviscous,tackymoltenmass.Furtherheatingofthishot,viscous,moltenpolymerdoesconvertitintovariousgasesbutitisnolongerpolyethylene.(Fig.1.1).
因而能够看到分了量仅为54的小分(物质(单体)如何逐渐形成分/量为200000的人分J'•(高聚物)。
实质上,正是由于聚合物的巨人的分了尺寸才使其性能不同于象苯这样的•般化合物。
例如,固态苯,在5.5aC熔融成液态苯,进-步加热,煮沸成气态苯。
与这类简单化合物明确的行为和比,像聚乙烯这样的聚合物不能在某•特定的温度快速地熔融成纯净的液体°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•步加热,不会转变成各种气体,但它不再是聚乙烯(如图1.I)-固态苯液态苯气态苯
加热,5.5°C加热,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
图1.1低分/量化合物(苯)和聚合物(聚乙烯)受热后的不同行为
Anotherstrikingdifferencewithrespecttothebehaviorofapolymerandthatofalowmolecularweightcompoundconcernsthedissolutionprocess・Letustake,forexample,sodiumchlorideandadditslowlytosfixedquantityofwater・Thesalt,whichrepresentsalowmolecularweightcompound,dissolvesinwateruptospoint(calledsaturationpoint)but,thereafter,anyfurtherquantityaddeddoesnotgointosolutionbutsettlesatthebottomandjustremainsthereassolid・Theviscosityofthesaturatedsaltsolutionisnotverymuchdifferentfromthatofwater・Butifwetakeapolymerinstead,say,polyvinylalcohol,andaddittoafixedquantityofwater,thepolymerdoesnotgointosolutionimmediately・Theglobulesofpolyvinylalcoholfirstabsorbwater,swellandgetdistortedinshapeandafteralongtimegointosolution・Also,wecanaddaverylargequantityofthepolymertothesamequantityofwaterwithoutthesaturationpointeverbeingreached・Asmoreandmorequantityofpolymerisaddedtowater,thetimetakenforthedissolutionofthepolymerobviouslyincreasesandthemixultimatelyassumesasoft,dough-likeconsistency.Anotherpeculiarityisthat,inwater,polyvinylalcoholneverretainsitsoriginalpowderynatureastheexcesssodiumchloridedoesinasaturatedsaltsolution・Inconclusion,wecansaythat
(1)thelongtimetakenbypolyvinylalcoholfordissolution,
(2)theabsenceofa31
/I
saturationpoint,and(3)theincreaseintheviscosityareallcharacteristicsofatypicalpolymerbeingdissolvedinasolventandthesecharacteristicsareattributedmainlytothelargemolecularsizeofthepolymer・ThebehaviorofalowmolecularweightcompoundandthatofapolymerondissolutionareillustratedinFig・1.2・发现另•种不同的聚合物行为和低分了量化合物行为是关于溶解过程。
例如,让我们研究•下,将氯化钠慢慢地添加到固定量的水中。
盐,代农•种低分了量化合物,在水中达到点(叫饱和点)溶解,但,此后,进•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,我们可以将人量的聚合物加入到同样量的水中,不存在饱和点。
将越来越多的聚合物加入水中,认为聚合物溶解的时间明显地增加,最终呈现柔软像而团-样粘稠的混合物。
另•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人分/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。
氯化钠晶体加入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.
加入更多的晶体并搅拌
氯化钠的溶解
聚乙烯醇碎片加入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.溶液粘度十分烏于水的粘度
继续搅拌
聚合物的溶解
图1.2低分了量化合物(氯化钠)和聚合物(聚乙烯醇)不同的溶解行为
GowarikerVR,ViswanathanXV,SreedharJ.PolymerScience.NewYork:
JohnWiley&Sons,1986.6
UNIT2ChainPolymerization
第二单元链式聚合反应
Manyolefinicandvinylunsaturatedcompoundsareabletoformchain-Olikemacromoleculesthrougheliminationofthedoublebond,aphenomenonfirstrecognizedbyStaudinger・Diolefinspolymerizeinthesamemanner,however,onlyoneofthetwodoublebondsiseliminated・Suchreactionsoccurthroughtheinitialadditionofamonomermoleculetoaninitiatorradicaloraninitiatorion,bywhichtheactivestateistransferredfromtheinitiatortotheaddedmonomer・
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/2
Inthesamewaybymeansofachainreaction,onemonomermoleculeaftertheotherisadded(2000^20000monomerspersecond)untiltheactivestateisterminatedthroughadifferenttypeofreaction・Thepolymerizationisachainreactionintwoways:
becauseofthereactionkineticandbecauseasareactionproductoneobtainsachainmolecule・Thelengthofthechainmoleculeisproportionaltothekineticchainlength・
Staudinger第•个发现•例现象,许多烯婭和不饱和烯婭通过打开欢键可以形成链式人分了。
二烯桂以同样的方式聚合,然而,仅限于两个双键中的•个。
这类反应是通过单体分/首先加成到引发剂自由基或引发剂离了上而进行的,靠这些反应活性中心由引发剂转移到被加成的单体上。
以同样的方式,借助于链式反应,单体分(•个接•个地被加成(每秒2000〜20000个单体)直到活性中心通过不同的反应类型而终止。
聚合反应是链式反应的原因有两种:
因为反应动力学和因为作为反应产物它是•种链式分了。
链分了的长度与动力学链长成正比。
Onecansummarizetheprocessasfollow(R.isequaltotheinitiatorradical):
链式反应可以概括为以下过程(R•相当与引发剂自由基):
略
Onethusobtainspolyvinylchloridefromvinylchloride,orpolystyrenefromstyrene,orpolyethylenefromethylene,etc・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。
Thelengthofthechainmolecules,measuredbymeansofthedegreeofpolymerization,canbevariedoveralargerangethroughselectionofsuitablereactionconditions・Usually,withcommerciallypreparedandutilizedpolymers,thedegreeofpolymerizationliesintherangeof1000to5000,butinmanycasesitcanbebelow500andover10000.Thisshouldnotbeinterpretedtomeanthatallmoleculesofacertainpolymericmaterialconsistof500,or1000,or5000monomerunits・Inalmostallcases,thepolymericmaterialconsistsofamixtureofpolymermoleculesofdifferentdegreesofpolymerization・
借助于聚合度估算的分了链长,在•个人范围内可以通过选择适宜的反应条件被改变。
通常,通过大量地制备和利用聚合物,聚合度在1000〜5000范围内,但在许多情况下可低于500、高于10000o这不应该把所有聚合物材料的分了•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,聚合物材料由不同聚合度的聚合物分子的混合物组成。
Polymerization,achainreaction,occursaccordingtothesamemechanismasthewell-knownchlorine-hydrogenreactionandthedecompositionofphosegene.聚合反应,链式反应,依照与众所周知的氯(气)-氢(气)反应和光气的分解机理进行。
Theinitiationreaction,whichistheactivationprocessofthedoublebond,canbebroughtaboutbyheating,irradiation,ultrasonics,orinitiators・The31/3initiationofthechainreactioncanbeobservedmostclearlywithradicalorionicinitiators・Theseareenergy-richcompoundswhichcanaddsuitableunsaturatedcompounds(monomers)andmaintaintheactivatedradical,orionic,statesothatfurthermonomermoleculescanbeaddedinthesamemanner・Fortheindividualstepsofthegrowthreactiononeneedsonlyarelativelysmallactivationenergyandthereforethroughasingleactivationstep(theactualinitiationreaction)alargenumberofolefinmoleculesareconverted,asisimpliedbytheterm"chainreaction0・Becauseverysmallamountsoftheinitiatorbringabouttheformationofalargeamountofpolymericmaterial(1:
1000to1:
1000),itispossibletoregardpolymerizationfromasuperficialpointofviewasacatalyticreaction・Forthisreason,theinitiatorsusedinpolymerizationreactionsareoftendesignatedaspolymerizationcatalysts,eventhough,inthestrictestsense,theyarenottruecatalystsbecausethepolymerizationinitiatorentersintothereactionasarealpartnerandcanbefoundchemicallyboundinthereactionproduct,i・e.,thepolymer,Inadditiontotheionicandradicalinitiatorstherearenowmetalcomplexinitiators(whichcanbeobtained,forexample,bythereactionoftitaniumtetrachlorideortitaniumtrichloridewithaluminumalkyls),whichplayanimportantroleinpolymerizationreactions(Zieglercatalysts),Themechanismoftheircatalyticactionisnotyetcompletelyclear.
双键活化过程的引发剂反应,可以通过热、辐射、超声波或引发剂产生。
用自由基型或离/型引发剂引发链式反应可以很清楚地进行观察。
这些是高能态的化介物,它们能够加成不饱和化合物(单体)并保持自由基或离了活性中心以致单体可以以同样的方式进-步加成。
对于增长反应的各个步骤,每-步仅需要相当少的活化能,因此通过-步简单的沾化反应(即引发反应)即可将许多烯类单体分/转化成聚合物,这正如连锁反应这个术语
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