为什么聚乙二醇水溶性很好,聚甲醛却完全不溶?
聚醚类材料在日常生活和化学研究中普遍存在,值得注意的是,相似结构的聚醚溶解性差异极大。例如,聚乙二醇(PEG,[–CH2–CH2–O–]n)的水溶性极好,当n ≤ 600时,PEG在水中无限可溶,可广泛应用于化妆品行业。然而,与PEG结构类似的聚甲醛(POM,[–CH2–O–]n)是一种完全不溶于水的塑料。那么问题来了,根据教科书里的经典理论,聚合物重复单元内烃基部分的增加(即其C/O比例的提高),将不利于在水中溶解。
显然,这与PEG,POM的水溶性实验结果背道而驰!早在1969年,Blandamer等人指出PEG的优异水溶性来自于溶剂化后产生的氢键网络与周围水分子的氢键网络匹配度良好。但迄今为止,对于相似结构的聚醚(如PEG和POM)之间的水溶性差异的机理解释尚未提出,也成为该领域的一个未解之谜。
基于此背景,近日,荷兰阿姆斯特丹大学的Sander Woutersen教授联合德国马普高分子研究所的Mischa Bonn教授在国际著名刊物《Nature Communications》上发表了名为“On the origin of the extremely different solubilities of polyethers in water”的论文。研究者结合时间分辨振动光谱,介电松弛谱和从头计算分子动力学模拟等手段,提出影响PEG和POM水溶性差异的根本原因在于氧原子的诱导效应,即对水分子的锚定作用。在PEG链中,氧原子的吸电子诱导效应可充分作用于两侧的碳原子上,氧原子附近将具有较高的电子云密度,更强的极性,则与水分子作用力更强,容易溶胀,进一步溶解。然而对于POM,每个氧原子需要与间隔的氧原子“共享”相邻碳原子的电子,因此其周围电子云密度大大下降,不利于其在水中溶解。
研究者根据之前模拟得到的电荷分布情况,进一步引入水分子,模拟其分子动力学,结果如图2所示,显然,一段时间后,PEG3能与水分子产生相互作用,溶胀后进一步溶解,而POM3更倾向于结构间相互聚集,水分子不易插入。但研究者将POM3中的氧原子电荷参数用PEG3中的参数带入修正后,得到POM3*,令人惊讶的是,模拟后最终POM3*结构中插入了许多水分子,理论上具备较好的水溶性。该结果确认了POM与PEG的水溶性差异的根源在于氧原子的电荷分布,即其诱导效应的强弱。
答:高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。
这些大分子链的柔顺性排序(按柔顺性依次减小排列):(2)>(1)>(3) >(4) >(5)
理由:聚异戊二烯分子中含有孤立双键,孤立双键相邻的单键的内旋转位垒较小,分子柔顺性最好,因为键角较大(120o)且双键上只有一个取代基或一个H。
聚乙烯是结构规整的分子,氢原子体积小,分子柔顺性也较好
聚氯乙烯含有极性侧基—Cl,分子间相互作用力较大,分子柔顺性变差
聚对苯二甲酸乙二醇酯主链中含有苯环,使分子链柔顺性更差
聚丙烯腈含有强极性侧基,分子间作用力非常大,内旋转位垒高,分子链柔顺性最差。
至于温度的影响,需要看合成路径。主要目前采用的有四种。1,甲醛加氢甲酰化法,温度不作要求。2,甲醛电化学加氢二聚法,温度80-90摄氏度。3,甲醛偶联法,温度94度。4,甲醛羧基化法,温度150-215度。
望采纳。
[编辑本段]区分热塑性塑料与热固性塑料
一、热塑性塑料
加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程是可逆的,可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛,聚碳酸酪,聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯侵及其共聚物、聚讽、聚苯醚,氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时软化流动.冷却变硬的过程是物理变化。
二、热固性塑料
第一次加热时可以软化流动,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不可逆的,此后,再次加热时,已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动,在压力下充满型腔,进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。 热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的,固化后分子链之间形成化学键,成为三度的网状结构,不仅不能再熔触,在溶剂中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、环氧、不饱和聚酯、有 机硅等塑料,都是热固性塑料。 主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料,大部分是热固性塑料,最常用的应该是炒锅锅把手和高低压电器。
不含苯
吸入、皮肤接触及吞食有毒。易燃易爆
皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难,给输氧。就医。
食入:饮足量温水,催吐。就医。
聚乙烯醇:有机化合物,白色片状、絮状或粉末状固体,无味。溶于水(95℃以上),微溶于二甲基亚砜,不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。
聚乙烯醇健康危害:吸入、摄入对身体有害,对眼睛有刺激作用。
聚乙烯醇燃爆危险:该品可燃,具刺激性
扩展资料:
聚乙烯醇的一般用途:
聚乙烯醇可用于纺织浆料、维尼纶纤维、造纸用涂布剂、建筑涂料、胶粘剂、PVA膜、PVB原料、
食品医药等领域,PVA还可用作土壤改良剂、聚合悬浮剂和乳化剂、淬火剂等。此外,随着人们对
PVA性能的不断开发和改进,其用途还在不断地拓展。
聚乙烯醇(PVA)简介 聚乙烯醇树脂是以乙烯法生产的醋酸乙烯为原料,经溶液聚合、无水低碱醇
解而得。工艺具有物耗低、能耗低、污染小的特点,是一种 环保型产品 ,聚乙烯醇主要有完主醇解
型和部分醇解型两大类。
聚乙烯醇经过溶解、纺丝,然后经缩醛化处理可制得维尼纶纤维,它可与棉、毛、粘胶纤维等混纺
制得维尼纶纺织品,广泛用于衣物、蓬布、帘子线、鱼网绳索等。
参考资料来源:百度百科-聚乙烯醇
影响高分子链柔顺性的因素:
内在因素:(1)主链结构
主链全部为单键且无刚性侧基时,柔顺性较好;
分子链越长,构象数越多,链柔性越好;
主链单键内旋转位垒越小,链柔性越好;
主链含有芳杂环及共轭双键时,链柔性降低;
主链含有孤立双键时,链柔性增大.
(2)取代基
①极性取代基②非极性取代基
(3)支链和交联
(4)分子链的长短
(5)分子间作用力
(6)分子链的规整性
外界因素:温度、外力、溶剂
根据以上判断,其顺序为:
聚甲醛,聚乙烯,聚甲基丙烯酸甲酯,聚苯乙烯,纤维素
“01”——PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)
常见用途:矿泉水瓶、碳酸饮料瓶包装等。
由它制成的透明塑料瓶常被称为“宝特瓶”。这种塑料耐热至70℃,只适合装暖饮或冷饮。如果盛装高温液体或加热则易变形,有对人体有害的物质溶出。并且,科学家发现,这种塑料制品用了10个月后,可能释放出致癌物,对人体具有毒性。
因此,饮料瓶等用完了就丢掉,不要再用来作为水杯。最好避免受热(如放在汽车里或后背箱中)、避免裂纹(会释放有害物质);也尽量不要做储物容器盛装其他物品,以免引发健康问题。
“02”——HDPE(高密度聚乙烯)
常用用途:清洁用品、沐浴产品、白色药瓶、护肤产品的包装。
目前超市和商场中使用的塑料袋多是此种材质制成,可耐110℃高温,标明食品用的塑料袋可用来盛装食品。承装清洁用品、沐浴产品的塑料容器可在小心清洁后重复使用,但这些容器通常不好清洗,残留原有的清洁用品,变成细菌的温床,清洁不彻底,最好不要循环使用。
因此,最好不循环使用。需分类回收。
“03”——PVC(聚氯乙烯)
常见用途:雨衣、建材等。
这种塑料可塑性好、价格便宜;不能包装食品。这种材质的塑料制品易产生的有毒有害物质来自于两个方面,一是生产过程中没有被完全聚合的单分子氯乙烯,二是增塑剂中的有害物。这两种物质在遇到高温和油脂时容易析出,有毒物随食物进入人体后,容易致癌。
因此,使用时千万不要让它受热。
“04”——LDPE(低密度聚乙烯)
常见用途:保鲜膜等。
这种塑料耐热性不强,通常,合格的PE保鲜膜在温度超过110℃时会出现热熔现象,会留下一些人体无法分解的塑料制剂。并且,用保鲜膜包裹食物加热,食物中的油脂很容易将保鲜膜中的有害物质溶解出来。
因此,把食物放入微波炉前,最好还是先取下包裹着的保鲜膜。
“05”——PP(聚丙烯)
常见用途:微波炉专用餐盒等。
微波炉餐盒采用这种材质制成,耐130℃高温,透明度差,这是唯一可以放进微波炉的塑料盒,在小心清洁后可重复使用。需要特别注意的是,一些微波炉餐盒,盒体以05号PP制造,但盒盖却以06号PS(聚苯乙烯))制造,PS透明度好,但不耐高温,所以不能与盒体一并放进微波炉。
因此,为保险起见,容器放入微波炉前,先把盖子取下来。
“06”——PS(聚苯乙烯)
常见用途:碗装泡面盒、快餐盒等。
这是用于制造碗装泡面盒、发泡快餐盒的材质。又耐热又抗寒,但不能放进微波炉中,以免因温度过高,释出化学物。并且不能用于盛装强酸(如柳橙汁)、强碱性物质,因为会分解出对人体不好的聚苯乙烯。
因此,出于对自身和环境的考虑,最好尽量避免用快餐盒打包滚烫的食物。
“07”——PC及其他类
常见用途:水壶、水杯、奶瓶等
PC是被大量使用的一种材料,尤其多用于制造奶瓶、太空杯等,因为含有双酚A而备受争议。专家指出,理论上,只要在制作PC的过程中,双酚A百分百转化成塑料结构,便表示制品完全没有双酚A,更谈不上释出。只是,若有小量双酚A没有转化成PC的塑料结构,则可能会释出而进入食物或饮品中。
因此,在使用此塑料容器时要严格按说明书盛装食品;用正确的方法存放和消毒;避免反复使用已老化或有破损的PC制品。
PC中残留的双酚A,温度愈高,释放愈多,速度也愈快。因此,不应以PC水瓶盛热水。如果你的水壶编号为07,下列方法可降低风险:使用时勿加热,勿在阳光下直射。不用洗碗机、烘碗机清洗水壶。第一次使用前,用小苏打粉加温水清洗,在室温中自然烘干。如果容器有任何摔伤或破损,建议停止使用,因为塑料制品表面如果有细微的坑纹,容易藏细菌。避免反复使用已经老化的塑料器具。