基本介绍
形成新的碳环或杂环的反应过程,也称闭环缩合或成环缩合。环合一般形成芳香族的六元碳环以及五元和六元杂环,因为这些环比较稳定,而且容易生成。
大多数环合过程是先由两个反应物分子在适当位置发生缩合反应而连接成一个分子,但此时还没有形成新环,然后在这个分子内部的适当位置再环合形成新环。为了以经济合理的方式,形成预期的环状结构,两个反应物须在分子中的适当位置有反应性基团,而且价廉易得。
大多数环合过程要脱落一个小分子,如H2O、NH3、HCl、HBr、C2H5OH、H2等。为了促进小分子的脱落,常常要用缩合促进剂。例如:脱水环合,常在浓硫酸中进行;脱卤化氢环合常常要用缚酸剂,有时还要用铜催化剂;脱氢环合常在无水三氯化铝、二氯化二硫或氢氧化钾存在下进行,有时还要加入温和氧化剂;脱醇或脱氨环合,常在酸或碱的催化作用下进行。有些环合过程并不脱落任何小分子,这时反应物分子中要有双键或三键。
“硫化”一词有其历史性,因最初的天然橡胶制品用硫磺作交联剂进行交联而得名,随着橡胶工业的发展,现在可以用多种非硫磺交联剂进行交联。因此硫化的更科学的意义应是“交联”或“架桥”,即线性高分子通过交联作用而形成的网状高分子的工艺过程。从物性上即是塑性橡胶转化为弹性橡胶或硬质橡胶的过程。“硫化”的含义不仅包含实际交联的过程,还包括产生交联的方法。
硫化过程可分为哪四个阶段?各有什么特点?
通过胶料定伸强度的测量(或硫化仪)可以看到,整个硫化过程可分为硫化诱导,预硫,正硫化和过硫(对天然胶来说是硫化返原)四个阶段。
硫化诱导期(焦烧时间)内,交联尚未开始,胶料有很好的流动性。这一阶段决定了胶料的焦烧性及加工安全性。这一阶段的终点,胶料开始交联并丧失流动性。硫化诱导期的长短除与生胶本身性质有关,主要取决于所用助剂,如用迟延性促进剂可以得到较长的焦烧时间,且有较高的加工安全性。
硫化诱导期以后便是以一定速度进行交联的预硫化阶段。预硫化期的交联程度低,即使到后期硫化胶的扯断强度,弹性也不能到达预想水平,但撕裂和动态裂口的性能却比相应的正硫化好。
到达正硫化阶段后,硫化胶的各项物理性能分别达到或接近最佳点,或达到性能的综全平衡。
正硫化阶段(硫化平坦区)之后,即为过硫阶段,有两种情况:天然胶出现“返原”现象(定伸强度下降),大部分合成胶(除丁基胶外)定伸强度继续增加。
对任何橡胶来说,硫化时不只是产生交联,还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。这一现象贯穿整个硫化过程。在过硫阶段,如果交联仍占优势,橡胶就发硬,定伸强度继续上升,反之,橡胶发软,即出现返原。