聚合反應

含氧雜環(上)

含氧雜環(上)(Oxygen Heterocyclic Ring (I))
國立臺灣師範大學化學系碩士生 鍾長志

在有機化學領域中,雜環化合物 (heterocyclic compound, heterocycle),1扮演重要的角色。根據 IUPAC 的定義,雜環化合物為「在環形分子中,具有至少兩種不同的元素之環狀化合物」。而常見的有機雜環分子中,以含氧雜環、含氮雜環,含硫雜環最為常見,如圖一所示,而本篇將著重於介紹含氧三員~七員雜環及常見的製備方式。

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圖一、基本的雜環化合物。(作者繪製)

鏈聚合反應

鏈聚合反應 (Chain Polymerization)
國立臺灣師範大學化學系 黃仲楷

簡介

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圖一、保羅·弗洛里 (Paul John Flory)。(來源:參考資料5)

1929 年,華萊士.卡羅瑟斯 (Wallace Hume Carothers) 提出,聚合物可依聚合方式的不同,分為加成聚合與縮合聚合兩種,並且提及兩者產物的不同:加成聚合的產物僅有聚合物分子,而縮合聚合還會產生一些低分子量的分子。

然而 1953 年,保羅.弗洛里 (Paul John Flory) 提出了不同的看法,他進一步以反應機構為依歸,將聚合反應分成了逐步增長聚合 (step-growth polymerization) 和鏈增長聚合反應 (chain-growth polymerization),並且說明逐步增長聚合反應機構中有官能基的參與,而鏈增長聚合反應則是自由基或離子基團。1

概述

鏈增長聚合可簡稱為鏈聚合,它是一種由不飽和分子單體不斷增長活性位的一種聚合方式,這種模式會導致高分子量者的轉化率較低,常見的應用可製成聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯。可作為活性中心者除了上述提及之自由基聚合反應的自由基、離子聚合的離子之外,尚有有機金屬化合物的配位聚合。1

共聚物(copolymer)

共聚物(copolymer)
國立臺灣師範大學化學系學士生陳昱勝

生活上許多塑膠、橡膠用品、纖維及衣物等等其最主要的基本成分都是一些基本的小分子。但這些分子是如何展現出我們日常生活中所看到的特性呢? 例如:氯乙烯是氣體分子,但卻也是我們所使用保鮮膜的主要成分。答案就是經過聚合反應,聚合反應可以將單一分子聚合成數十萬或數百萬分子量大的聚合物,而改變其物理性質以達到我們所想要的目的。

然而,隨著科技的發展我們在工業上或生活上對於上述這些產品我們不斷改良,想辦法在單一物品中能同時保有許多特性。例如:同時具有抗張強度及伸縮性,同時具有硬度及彈性等等。因此,我們發展出共聚合反應方法。共聚合反應的定義為:指由兩種或兩種以上單體共同聚合,生成同一分子中含有兩種或兩種以上單體單元的聚合物的反應。共聚物1能同時保有各單體的特性甚至能展現新的性質,因此在工業上廣泛被使用。例如:ABS樹脂2為工業上常用的材料,為丙烯腈(Acrylonitrile)、1,3-丁二烯(Butadiene),苯乙烯(Styrene)之共聚物。其中丙烯腈可提供硬度、耐熱性、耐酸鹼鹽等化學腐蝕;1,3-丁二烯可提供低溫延展性和抗衝擊性,但過量會降低硬度、光澤及流動性;苯乙烯可提供硬度、加工流動性及光潔度。並且我們可以依照所需要的性質而以不同比例分配聚合。

共聚物依其聚合結構我們可分為四類3

1.輪替共聚合物(Alternative copolymer):單體單元嚴格呈交替分布的共聚物。

2.嵌段共聚合物(Block copolymer):單體單元各自構成很長的序列(例如:有

幾百個單體單元的序列)由兩個或兩個以上這種長序列所構成的共聚物。

3.隨機共聚合物(Random copolymer):單體單元呈無規則分布聚合。

4.連枝共聚合物(Graft copolymer):分子的主鏈由一種或一種以上的單體單元

構成﹐而支鏈卻由另一種或一種以上的單體單元構成的共聚物。

圖一:共聚物的分類

科學家對共聚合的應用已經研究有將近4、50年的歷史,