聚酯缩聚反应的特点

  聚酯缩聚反应的特点

  所谓缩聚反应有两种定义:一是在聚合过程中,除产生聚合物外,同时副产出简单的小分于(如水),另一是凡属逐步增长的聚合反应即为缩聚反应。

  分于链的逐步增长过程

  和一般缩聚反应相间,不饱和聚酯的链式大分于的形成是逐步进行的。
  一个一元醇分于和一个二元酸分子进行酯化反应,生成一端为羟基、一端为羧基的酯分子,含有一个酯键

  产物可以进一步和二元酸或二元醇起酯化反应,使酯键数加1生成两端仍为羧基或羟基的酯分子:

  这两种产物又可以和二元酸或二元醇反应,使分子链再增长;或两者之间互相反应,生成含有5个酯键的更大的分子:

  这样,反应继续进行,生成链型不饱和聚酯大分子。其示意见图4-1,分子构型示意见图4-2。

  缩聚反应的可逆性

  在不饱和聚酯的链式大分子的逐步增长过程中,每一步都是平衡反应过程。可简化为:

  酸和醇反应生成酯和水,反应速度为V1;生成的酯又易于水解成为醣与醇,逆反应速度为V2。反应初期,酸和酯单体浓度大,V1>V2,于是酯分子增多,不饱和分子链增长。但随着反应的进行,V1逐渐下降,V2逐渐上升。V1=V2时,反应达到平衡。要使反应继续进行,必须排出副产物水,使平衡被破坏,反应即继续向正方向进行。但反应进展下去,系统的黏度不断增大,使反应物的反应基团不易相遇,副产物水也不易排除,于是正反应难以继续进行,必须排出副产物水,使平衡被破坏,反应即继续向正方向进行。但反应进展下去,系统的黏度不断增大,使反应物的反应基团不易相遇,副产物水也不易排除,于是正反应难以继续进行。此时往往采取抽真空、加大惰性气体流量、增强搅拌等措施,强制脱水,使反应尽可能接近完全。但一般很难达到完全,故缩聚反应产物的分子量一般比加聚反应产物分子量低。
  另外还应注意,由于不饱和聚酯的缩聚反应是熔融缩聚反应,即反应物、生成物均混溶在一个系统中,这种反应往往需要长时间和高温条件(反应温度190~200℃,时间10h左右),于是,给反应过程带来复杂性。除了上述酯化反应和水解反应外,实际上还存在着一定的长链裂解、链交换以及官能团分解、支链形成等反应。正在增长中的大分子链端的羧基也有裂解脱羧的可能,由此影响官能团比的变化、链的终止以及产物分子量的波动。