1、第六章配位聚合第六章配位聚合(Coordination PolymerizationCoordination Polymerization)19531953年,年,ZieglerZiegler用用Al(CAl(C2 2H H5 5)3 3-TiCl-TiCl4 4常压常压聚合得到高密度聚乙烯聚合得到高密度聚乙烯(HDPE)HDPE)。19541954年,年,NattaNatta用用 Al(CAl(C2 2H H5 5)3 3-TiCl-TiCl3 3将丙烯将丙烯合成规整度很高的聚合物。合成规整度很高的聚合物。同年,同年,Goodrich-GulfGoodrich-Gulf公司采用公司采用Al(
2、CAl(C2 2H H5 5)3 3-TiClTiCl4 4使异戊二烯聚合,制得顺式使异戊二烯聚合,制得顺式1,41,4含量含量很高的聚异戊二烯。很高的聚异戊二烯。配位聚合配位聚合词义上理解词义上理解单体与引发剂经过单体与引发剂经过配位方式配位方式进行的聚合反应。进行的聚合反应。聚乙烯聚乙烯是合成高分子材料的第一大品种;是合成高分子材料的第一大品种;全同聚丙烯全同聚丙烯是合是合成树脂增长速度最快的品种。成树脂增长速度最快的品种。一、一、引言引言19631963年,他们共年,他们共享诺贝尔化学奖享诺贝尔化学奖配位聚合与络合聚合配位聚合与络合聚合同义词,均指采用具有配位(或络合)能力的引发剂、同义
3、词,均指采用具有配位(或络合)能力的引发剂、链增长都是单体先在活性种的空位上配位(络合)并活链增长都是单体先在活性种的空位上配位(络合)并活化,然后插入烷基化,然后插入烷基金属键中。金属键中。可以形成有规立构聚合物,也可以是无规聚合物。可以形成有规立构聚合物,也可以是无规聚合物。Ziegler-NattaZiegler-Natta聚合聚合采用采用Ziegler-NattaZiegler-Natta引发剂的任何单体的聚合或共聚合。引发剂的任何单体的聚合或共聚合。所得的聚合物可以是立构规整的,也可以是无规的。所得的聚合物可以是立构规整的,也可以是无规的。定向聚合定向聚合(stereoregular
4、 polymerization)(stereoregular polymerization)和有规立构和有规立构聚合聚合(stereospecific polymerization)(stereospecific polymerization)两者为同意语,以产物的结构定义,都是指形成有规立构两者为同意语,以产物的结构定义,都是指形成有规立构聚合物的聚合过程。聚合物的聚合过程。任何聚合过程(包括自由基、阳离子、阴离子、配位聚合)任何聚合过程(包括自由基、阳离子、阴离子、配位聚合)或任何聚合方法(如本体、溶液、悬浮和乳液聚合等),或任何聚合方法(如本体、溶液、悬浮和乳液聚合等),只要能形成有规立
5、构聚合物,都可称定向聚合或有规立构只要能形成有规立构聚合物,都可称定向聚合或有规立构聚合。聚合。配位聚合配位聚合:指单体分子首先在活性种的空位配位,形指单体分子首先在活性种的空位配位,形成成-配合物,随后单体分子相继插入过渡金属配合物,随后单体分子相继插入过渡金属-烷烷基键(基键(Mt-RMt-R)中进行增长。)中进行增长。二、配位聚合的基本概念二、配位聚合的基本概念配位聚合链增长反应可表示如下:配位聚合链增长反应可表示如下:MtCH CH2CH CH2R-+过渡金属过渡金属MtCH CH2-+CH CH2R环状过环状过渡状态渡状态CH CH2 CH CH2Mt+-RR空位空位本质:本质:单体
6、对增长链端配合物的插入反应,所以又称配单体对增长链端配合物的插入反应,所以又称配位聚合或插入聚合位聚合或插入聚合(insertion polymerization)(insertion polymerization)。配位聚合的特点:配位聚合的特点:单体首先在金属上配位形成单体首先在金属上配位形成-配合物;配合物;反应是阴离子性的,反离子是金属离子反应是阴离子性的,反离子是金属离子(-(-烯烃的聚烯烃的聚合速度随双键上烷基合速度随双键上烷基R R的增大而降低,若是阳离子过程,的增大而降低,若是阳离子过程,聚合速度将呈相反次序变化);聚合速度将呈相反次序变化);反应是四元环(或称四中心)的插入过
7、程。反应是四元环(或称四中心)的插入过程。l 反应反应1 1:增长链端阴离:增长链端阴离子对子对C=CC=C双键的双键的-碳的亲碳的亲核进攻;核进攻;l 反应反应2 2:过渡金属阳离:过渡金属阳离子子MtMt+对对C=CC=C双键的双键的-碳的碳的亲电进攻。亲电进攻。单体插入的两种可能途径:单体插入的两种可能途径:一级插入一级插入单体插入后不带取代基的一端(单体插入后不带取代基的一端(碳碳)带带负电荷并和反离子负电荷并和反离子MtMt相连。相连。丙烯的全同聚合是一级插入丙烯的全同聚合是一级插入二级插入二级插入带取代基的一端(带取代基的一端(碳碳)带负电荷并和反离带负电荷并和反离子子MtMt相连
8、。相连。丙烯的间同聚合为二级插入丙烯的间同聚合为二级插入 综上分析,配位聚合是综上分析,配位聚合是阴离子聚合阴离子聚合,反离子是金属离,反离子是金属离子,单体富电子双键与亲电的金属配位,可以得到子,单体富电子双键与亲电的金属配位,可以得到结结构规整构规整的聚合物,也有的聚合物,也有无规的无规的。聚合物的结构与引发。聚合物的结构与引发剂类型、引发剂的组合与配比、单体种类、反应条件剂类型、引发剂的组合与配比、单体种类、反应条件均有关。均有关。1 1、配位引发剂类型、配位引发剂类型 Ziegler-NattaZiegler-Natta引发剂:引发剂:-烯烃烯烃,二烯烃二烯烃,环烯烃定向聚合;环烯烃定
9、向聚合;烯丙基过渡金属型引发剂:专供丁二烯的顺式烯丙基过渡金属型引发剂:专供丁二烯的顺式1 1,4 4 和反和反式式1 1,4 4聚合;聚合;烷基锂引发剂:引发极性单体、二烯烃聚合;烷基锂引发剂:引发极性单体、二烯烃聚合;茂金属引发剂(环戊二烯基过渡金属化合物类的简称)茂金属引发剂(环戊二烯基过渡金属化合物类的简称):引发几乎所有乙烯基单体聚合。引发几乎所有乙烯基单体聚合。以以Ziegler-NattaZiegler-Natta引发剂种类最多,组分多变,应用最广引发剂种类最多,组分多变,应用最广三、配位聚合引发剂三、配位聚合引发剂2 2、引发剂的作用、引发剂的作用提供引发聚合的活性种;提供引发
10、聚合的活性种;提供独特的配位能力起着连续定向模板作用。提供独特的配位能力起着连续定向模板作用。主要是引发剂中过渡金属反离子同单体和增长链的配位主要是引发剂中过渡金属反离子同单体和增长链的配位促使单体分子按一定的构型进入增长链。即单体通过配促使单体分子按一定的构型进入增长链。即单体通过配位而位而“定位定位”,引发剂起着连续定向的模型作用。,引发剂起着连续定向的模型作用。3 3、Ziegler-NattaZiegler-Natta引发剂引发剂通常有两个组份构成:主引发剂和共引发剂通常有两个组份构成:主引发剂和共引发剂 主引发剂主引发剂:族过渡金属化合物,如族过渡金属化合物,如TiClTiCl4 4
11、、VClVCl4 4等等q 副族:副族:Ti Ti Zr Zr V V Mo W CrMo W Cr的的 卤化物卤化物 氧卤化物氧卤化物 环戊二烯基环戊二烯基(CpCp)金属卤化物金属卤化物 CpCp2 2TiXTiX2 2 主要用于主要用于 -烯烃烯烃的聚合的聚合q VIIIVIII副族:副族:CoCo、NiNi等的卤化物或羧酸盐,主要用于等的卤化物或羧酸盐,主要用于二烯二烯烃烃的聚合。的聚合。共引发剂共引发剂:族的金属有机化合物族的金属有机化合物主要有:主要有:RLiRLi、R R2 2MgMg、R R2 2ZnZn、AlRAlR3 3,其中,其中R R为为1 11111碳的烷基或环烷基。
12、碳的烷基或环烷基。其中有机铝化合物应用最广:其中有机铝化合物应用最广:如如:AlR:AlRn nX X3-n3-n,X=FX=F、ClCl、BrBr、I I;R=Me,Et,et al.R=Me,Et,et al.4 4、使用、使用Ziegler-NattaZiegler-Natta引发剂注意的问题引发剂注意的问题1 1)主引发剂卤化钛,性质非常活泼,在空气中吸湿后会发)主引发剂卤化钛,性质非常活泼,在空气中吸湿后会发烟、自燃,并可发生水解、醇解反应;烟、自燃,并可发生水解、醇解反应;2 2)共引发剂烷基铝性质极活泼,易水解,接触空气中氧和)共引发剂烷基铝性质极活泼,易水解,接触空气中氧和潮气
13、迅速氧化,甚至燃烧、爆炸。潮气迅速氧化,甚至燃烧、爆炸。鉴于此:鉴于此:1 1)在保存和转移操作中必须在)在保存和转移操作中必须在无水无氧,惰性气体无水无氧,惰性气体(如氩(如氩气、氮气)中进行;气、氮气)中进行;2 2)在生产过程中,原料和设备要求除尽杂质,尤其是氧和)在生产过程中,原料和设备要求除尽杂质,尤其是氧和水分;水分;3 3)聚合完毕,工业上常用醇解法除去残留引发剂。)聚合完毕,工业上常用醇解法除去残留引发剂。5 5、茂金属引发剂、茂金属引发剂由过渡金属锆(由过渡金属锆(Zr)Zr)或钛(或钛(TiTi)与两个环戊二烯基)与两个环戊二烯基或取代环戊二烯基及两个氯原子(或甲基)形成或
14、取代环戊二烯基及两个氯原子(或甲基)形成的有机金属配合物和助催化剂甲基铝氧烷的有机金属配合物和助催化剂甲基铝氧烷(MAO(MAO,Methylaluminoxane)Methylaluminoxane)组成的,称作茂金属催化剂组成的,称作茂金属催化剂(Metallocene)(Metallocene),是环戊二烯基过渡金属化合物,是环戊二烯基过渡金属化合物类的简称。类的简称。Kaminsky catalysts:Kaminsky catalysts:A Kaminsky catalyst is A Kaminsky catalyst is a c a t a l y t i c s y s t
15、 e m f o r o l e f i n a c a t a l y t i c s y s t e m f o r o l e f i n polymerization discovered by Walter polymerization discovered by Walter Kaminsky and coworkers in 1980.Kaminsky Kaminsky and coworkers in 1980.Kaminsky catalysts are based on metallocenes of catalysts are based on metallocenes
16、of g r o u p 4 t r a n s i t i o n m e t a l s w i t h g r o u p 4 t r a n s i t i o n m e t a l s w i t h methylaluminoxane(MAO).methylaluminoxane(MAO).MXXM=Ti,ZrProf.Dr.Walter Kaminsky was born 1941 in Hamburg Prof.Dr.Walter Kaminsky was born 1941 in Hamburg and studied chemistry at the University
17、 of Hamburg.and studied chemistry at the University of Hamburg.Since 1979 he has been a full professor for Since 1979 he has been a full professor for technical and macromolecular chemistry.technical and macromolecular chemistry.(1 1)化学组成)化学组成族过渡金属(钛、锆或铪)族过渡金属(钛、锆或铪)+环戊二烯基环戊二烯基(简称茂简称茂),可以是单环或双环,可以是单
18、环或双环或或茚基、芴基茚基、芴基(环上的氢可以被烷基取代环上的氢可以被烷基取代)+氯原子或甲基氯原子或甲基MXXM=Ti,Zr(2 2)空间几何构型)空间几何构型(A A)普通结构普通结构 (B B)桥链结构桥链结构 (C C)限定几何构型配位体结构限定几何构型配位体结构 (linked/bridged)linked/bridged)C Constrained onstrained G Geometry eometry C Catalystatalyst (CGCCGC)NMClClRRRMClClRRRMClClRR(3 3)茂金属引发剂的特点)茂金属引发剂的特点l 高活性,几乎高活性,几乎
19、100100金属离子都形成活性中心;金属离子都形成活性中心;l 单一活性中心,可以获得分子量分布窄、聚合物组成单一活性中心,可以获得分子量分布窄、聚合物组成均一的产物;均一的产物;l 立构规整能力高,能引发烯烃聚合生成有规聚合物;立构规整能力高,能引发烯烃聚合生成有规聚合物;l 几乎能引发所有的乙烯基单体聚合。几乎能引发所有的乙烯基单体聚合。由于茂金属引发剂具有单一的活性中心,能精密控制分子由于茂金属引发剂具有单一的活性中心,能精密控制分子量及其分布、聚合物的结构和制备特种聚合物,因此得到量及其分布、聚合物的结构和制备特种聚合物,因此得到了迅速发展。了迅速发展。目前已进入工业化应用开发阶段。目
20、前已进入工业化应用开发阶段。茂金属引发剂主要用于聚烯烃的合成,是茂金属引发剂主要用于聚烯烃的合成,是8080年代出现的新年代出现的新一代引发剂,一代引发剂,9090年代已发展成聚烯烃的新型高效引发剂。年代已发展成聚烯烃的新型高效引发剂。发达国家已成功地用于工业规模合成线性低密度聚乙烯发达国家已成功地用于工业规模合成线性低密度聚乙烯(LLDPELLDPE)、高密度聚乙烯()、高密度聚乙烯(HDPEHDPE)、等规聚丙烯()、等规聚丙烯(IPPIPP)、)、间规聚丙烯(间规聚丙烯(SPPSPP)、无规聚丙烯()、无规聚丙烯(APPAPP)、间规聚苯乙烯)、间规聚苯乙烯(SPSSPS)等。)等。聚合
21、工艺有气相法、淤浆法、溶液法和高压法聚合工艺有气相法、淤浆法、溶液法和高压法。四、立构规整度(四、立构规整度(tacticitytacticity)聚合物的立构规整性用聚合物的立构规整性用立构规整度立构规整度表征表征立构规整度立构规整度:立构规整的聚合物质量总量占总聚合物立构规整的聚合物质量总量占总聚合物的百分比,是评价聚合物性能、引发剂定向能力的一的百分比,是评价聚合物性能、引发剂定向能力的一个重要指标。个重要指标。测定方法测定方法:根据规整聚合物的物理性质(如结晶度、:根据规整聚合物的物理性质(如结晶度、比重、熔点、溶解度等)来测量。比重、熔点、溶解度等)来测量。也可以用红外光谱、也可以用
22、红外光谱、核磁共振核磁共振等仪器测定。等仪器测定。定向定向(orientated)(orientated)聚丙烯的对映体异构聚丙烯的对映体异构IsotacticIsotactic:All of the R groups line up on the same side:All of the R groups line up on the same sideSyndiotacticSyndiotactic:The R groups alternate from side to side:The R groups alternate from side to sideAtacticAtactic:
23、The side to side positioning is random:The side to side positioning is random%100未萃取时的聚合物总重重沸腾正庚烷萃取剩余物)聚丙烯的全同指数(IIP全同聚丙烯的立构规整度全同聚丙烯的立构规整度也称全同指数也称全同指数(Isotactic Index,IIP)(Isotactic Index,IIP)或等规度。或等规度。常用沸腾正庚烷的萃取剩余物所占分数来表示。常用沸腾正庚烷的萃取剩余物所占分数来表示。概念间的区别:概念间的区别:l 全同指数全同指数(Isotactic Index)(Isotactic Index
24、)全同立构聚合物在总的聚合物中所占的百分数。全同立构聚合物在总的聚合物中所占的百分数。l 立构规整度(立构规整度(tacticitytacticity)立构规整聚合物占总聚合物的分数。立构规整聚合物占总聚合物的分数。abcdefn405060708090100110120130140150/ppm*abcfd,e1313C NMR spectrum of sPSC NMR spectrum of sPS2.81.41.61.82.02.22.42.6ppmsyndiotactic PSisotactic PSatactic PS(in 1,2-dichlorobenzene-(in 1,2-d
25、ichlorobenzene-d d4 4)145.5146.0146.5147.0ppmsyndiotactic PSisotactic PSatactic PS(in 1,2-dichlorobenzene-(in 1,2-dichlorobenzene-d d4 4)五、五、-烯烃的配位阴离子聚合烯烃的配位阴离子聚合-烯烃烯烃:C=CC=C双键位于分子一端(双键位于分子一端(位置)的烷基取代位置)的烷基取代乙烯同系物,以丙烯为代表乙烯同系物,以丙烯为代表丙烯:丙烯:在不同的条件下可制得全同和间同聚丙烯在不同的条件下可制得全同和间同聚丙烯 用用-TiCl-TiCl3 3-AlEt-AlEt
26、3 3于于303070 70 聚合得全同聚丙烯;聚合得全同聚丙烯;用用VClVCl4 4-AlEt-AlEt2 2ClCl于于 78 78 聚合得间同聚丙烯,是重聚合得间同聚丙烯,是重要的工程塑料之一。要的工程塑料之一。(1 1)主引发剂的定向能力)主引发剂的定向能力 不同过渡金属组份:不同过渡金属组份:TiClTiCl3 3(,)VCl VCl3 3 ZrCl ZrCl4 4 CrCl CrCl3 3 同一过渡金属的不同价态:同一过渡金属的不同价态:TiClTiCl3 3 TiCl TiCl2 2 TiCl TiCl4 4(2 2)共引发剂定向能力)共引发剂定向能力 不同金属,相同烷基:不同
27、金属,相同烷基:BeEtBeEt2 2 AlEt AlEt3 3 MgEt MgEt2 2 ZnEt ZnEt2 2 NaEt NaEt 烷基铝中的烷基被卤素取代,定向能力和活性均降低烷基铝中的烷基被卤素取代,定向能力和活性均降低 AlEtAlEt3 3 AlEt AlEt2 2Cl AlEtCl AlEt2 2Cl AlClCl AlCl3 31 1、引发剂组份对聚丙烯定向聚合能力和聚合速率的影响、引发剂组份对聚丙烯定向聚合能力和聚合速率的影响综合因素考虑,丙烯的配位聚合宜采用综合因素考虑,丙烯的配位聚合宜采用:AlEtAlEt2 2Cl-TiClCl-TiCl3 3,且,且Al/TiAl/
28、Ti比比:1.5:1.52.52.5。(3 3)第三组分的影响)第三组分的影响(给电子体给电子体)可以改善引发剂的活性;可以改善引发剂的活性;提高聚合物的立构规整性;提高聚合物的立构规整性;有助于探明反应机理。有助于探明反应机理。加入第三组分后引伸出很多新型催化体系,如乙烯加入第三组分后引伸出很多新型催化体系,如乙烯用用AlEtAlEt3 3-TiCl-TiCl4 4引发聚合,加入引发聚合,加入 MgClMgCl2 2或或Mg(OH)ClMg(OH)Cl后后可使引发剂活性提高可使引发剂活性提高20203030万倍。不断改善引发剂万倍。不断改善引发剂的制造技术的制造技术(催化剂负载化催化剂负载化
29、),提高其活性,是配位,提高其活性,是配位聚合研究的一个重要课题。聚合研究的一个重要课题。AlTiClClClCH3CH2EtEtTiCl3+AlEt32 2、丙烯配位聚合机理、丙烯配位聚合机理(1 1)NattaNatta的双金属机理的双金属机理常称配位阴离子机理常称配位阴离子机理双金属机理双金属机理:引发剂两组分首先起反应,形成含有:引发剂两组分首先起反应,形成含有两种金属(双金属)的桥形配合物两种金属(双金属)的桥形配合物增长增长活性种活性种,丙烯在活性种上引发、增长。丙烯在活性种上引发、增长。主要论点:主要论点:1 1)形成桥形配合活性中心;)形成桥形配合活性中心;2 2)丙烯在)丙烯
30、在TiTi上配位;上配位;3 3)形成六元环过渡状态;)形成六元环过渡状态;4)4)极化单体插入极化单体插入Al-CAl-C键增长。键增长。活性中心活性中心双金属机理的特点:双金属机理的特点:TiTi上引发,上引发,AlAl上增长上增长存在问题:存在问题:对聚合物链在对聚合物链在AlAl上增长提出异议;上增长提出异议;该机理没有涉及规整结构的成因。该机理没有涉及规整结构的成因。(2 2)Cossee-ArlmanCossee-Arlman单金属机理单金属机理依据分子轨道理论,提出活性中心的模型:以过渡依据分子轨道理论,提出活性中心的模型:以过渡金属为中心,带有一个空位的五配位的正八面体。金属为
31、中心,带有一个空位的五配位的正八面体。单金属机理:单金属机理:在单金属活性种上引发、增长,它是在单金属活性种上引发、增长,它是只含有一种金属的活性种模型。只含有一种金属的活性种模型。活性种结构活性种结构TiClRClClCl单金属机理的特点:单金属机理的特点:单体在单体在TiTi上配位,然后在上配位,然后在Ti-CTi-C键间插入增长键间插入增长,AlRAlR3 3 只起使只起使TiTi烷基化作用。烷基化作用。六、配位聚合的实施六、配位聚合的实施按配位聚合的特点来选择聚合方法:按配位聚合的特点来选择聚合方法:1 1、本体聚合、本体聚合2 2、溶液聚合、溶液聚合由于配位聚合的引发剂对水敏感,水会
32、破坏引发由于配位聚合的引发剂对水敏感,水会破坏引发剂,一般不宜采用以水为介质的乳液聚合和悬浮剂,一般不宜采用以水为介质的乳液聚合和悬浮聚合法。聚合法。溶液聚合:溶液聚合:均相溶液聚合:聚合物溶于溶剂中,如顺丁橡胶均相溶液聚合:聚合物溶于溶剂中,如顺丁橡胶的生产的生产淤浆聚合:聚合物不溶于溶剂,呈淤浆状沉析出淤浆聚合:聚合物不溶于溶剂,呈淤浆状沉析出来,如聚丙烯的生产来,如聚丙烯的生产本体聚合法:本体聚合法:液相本体聚合:单体本身作溶剂,如丙烯聚合液相本体聚合:单体本身作溶剂,如丙烯聚合气相本体聚合:如乙烯流化聚合气相本体聚合:如乙烯流化聚合Ziegler(1898Ziegler(1898197
33、3)1973)小传小传ZieglerZiegler发现:发现:使用使用四氯化钛四氯化钛和和三乙基铝三乙基铝,可在常压下得到,可在常压下得到PEPE(低压低压PEPE),),这一发现具有划时代的重大意义这一发现具有划时代的重大意义l 未满未满2222岁获得博士学位岁获得博士学位l 曾在曾在Frankfort,HeidebergFrankfort,Heideberg大学任教大学任教l 19361936年任年任HalleHalle大学化学系主任,后任校长大学化学系主任,后任校长l 19431943年任年任Mak PlanckMak Planck研究院院长研究院院长l 19461946年兼任联邦德国化
34、学会会长年兼任联邦德国化学会会长l 主要贡献是发明了主要贡献是发明了ZieglerZiegler催化剂催化剂l 19631963年荣获年荣获NobelNobel化学奖化学奖Natta(1903-1979)Natta(1903-1979)小传小传NattaNatta发现:发现:将将TiClTiCl4 4 改为改为 TiClTiCl3 3,用于丙烯的聚合,得到高分子量、高,用于丙烯的聚合,得到高分子量、高结晶度、高熔点的聚丙烯结晶度、高熔点的聚丙烯l 意大利人,意大利人,2121岁获化学工程博士学位岁获化学工程博士学位l 19381938年任米兰工业大学教授,工业化学研究所所长年任米兰工业大学教授
35、,工业化学研究所所长l 5050年代以前,从事甲醇、甲醛、丁醛等应用化学研究,年代以前,从事甲醇、甲醛、丁醛等应用化学研究,取得许多重大成果取得许多重大成果l 19521952年年,在德在德 Frankford Frankford 参加参加ZieglerZiegler的报告会,被其的报告会,被其 研究工作深深打动研究工作深深打动l 19541954年,发现丙烯聚合催化剂年,发现丙烯聚合催化剂l 19631963年,获年,获NobelNobel化学奖化学奖 本章要点本章要点l配位聚合、定向聚合、配位聚合、定向聚合、Z-NZ-N聚合的定义;聚合的定义;l立构规整度(全同、间同、无规)立构规整度(全同、间同、无规);l配位聚合的引发剂;配位聚合的引发剂;lZ-NZ-N引发剂的组成(主引发剂和共引发剂);引发剂的组成(主引发剂和共引发剂);l丙烯的配位聚合机理,单、双金属机理要点。丙烯的配位聚合机理,单、双金属机理要点。