聚合物分子量与聚合时间关系 溶剂类型的影响 分子量与聚合时间无关 影响反应速度,不影响聚合物结构 分子量与聚合时间分子量随聚合时间无关 延长而增大 对聚合反应速度和聚合物结构均有很大影响 2.将下列单体和引发剂进行匹配。说明聚合反应类型并写出反应式。 单体:
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
CH2CH2CH2CH2CH2CH2CHC6H5C(CN)2
C(CH3)2CHO(n-C4H9)CHCl
C(CH3)COOCH3引发剂: (1) (C6H5CO2)2 (2) (3)
(CH3)3COOH+FeNa萘2+
(4) BF3+H2O 解: (1)(2)(3)(4)(5)(6)
CH2CH2CH2CH2CH2CH2CHC6H5C(CN)2 可被引发剂(1) (2) (3) (4)引发聚合
可被引发剂 (3)引发聚合 可被引发剂(4)引发聚合
可被引发剂(4)引发聚合
C(CH3)2CHO(n-C4H9)CHCl 可被引发剂(1)和(2)引发聚合
可被引发剂(1)、(2)、(3)引发聚合。
C(CH3)COOCH3有关引发反应式如下: (1) ①
CH2CHC6H5
CH2CHC6H5+(C6H5CO2)2:属自由基聚合C6H5CO2)22C6H5CO2
C6H5CO2CH2CHC6H5C6H5CO2 +CH2CHC6H5萘
②
CH2CHC6H5+Na-:属阴离子聚合
Na+CH2+CHC6H5+NaCHCH2C6H5++
2Na+CHCH2C6H5NaCHCH2CH2CHNaC6H5C6H5+
③
CH2CHC6H5+BF3+H2OH(BF3OH)++-:属阳离子聚合
BF3+H2O
-CH2CHC6H5+H(BF3OH)CH3CH(BF3OH)C6H5+-
④
CH2CHC6H5+n-C6H9LiCHC6H5+n-C6H9Li:属阴离子聚合
n-C4H9CH2CHLiC6H5+CH2
(2) ①
CH2C(CN)2
萘CH2C(CN)2+n-Na:属阴离子聚合
+CH2C(CN)2+Na+NaC(CN)2CH2+
②
CH2C(CN)2+n-C4H9LiC(CN)2+n-C4H9Li:属阴离子聚合
n-C4H9CH2C(CN)2Li+CH2
(3)
CH2C(CH3)2
:属阳离子聚合
-CH2C(CH3)2+(BF3H2O)+BF3+H2OCH2H(BF3OH)+
-C(CH3)2+H(BF3OH)CH3C(CH3)2(BF3OH)+-
(4)
CH2CHO(n-C4H9)
:属阳离子聚合
CH2CHO(n-C4H9)+(BF3+H2O)H(BF3OH)++-BF3+H2O
-CH2CHOn-C4H9+H(BF3OH)CH3CH(BF3OH)O(nC4H9)+-
(5) ①
CH2CHCl
:属自由基聚合
CH2CHCl+(C6H5CO2)2(C6H5CO2)22C6H5CO2OCH2CHCl+C6H5COC6H5CO2CH2CHCl2+
②
CH2CHCl+[(CH3)3COOH+Fe2+]:属自由基聚合
-3+(CH3)3COOH+Fe(CH3)3CO +OH+Fe
CH2CHCl+(CH3)3CO(CH3)3COCH2CHCl(6) ①
CH2C(CH3)COOCH3
:属自由基聚合
CH2C(CH3)COOCH3+(C6H5CO2)22C6H5CO2(C6H5CO2)2
2+? ②
CH2C(CH3)COOCH32++
(CH3)3COOH+Fe-:属自由基聚合
COOCH3(CH3)3COOH+Fe(CH3)3CO +OH+Fe3+(CH3)3CO +CH2C(CH3)COOCH3(CH3)3COCH2CCH
③
CH2C(CH3)COOCH3+Na-Na+CH2+萘:属阴离子聚合
+C(CH3)COOCH3NaC(CH3)CH2+COOCH3
2NaC(CH3)CH2COOCH3+NaC(CH3)CH2CH2C(CH3)NaCOOCH3COOCH3++
④
CH2C(CH3)COOCH3+n-C4H9LiC(CH3)COOCH3+n-C4H9Li:属阴离子聚合
n-C4H9CH2C(CH3)LiCOOCH3+CH2
3.在离子聚合反应过程中,能否出现自动加速效应?为什么?
解:在离子聚合反应过程中不会出现自动加速现象。
自由基聚合反应中出现自动加速现象原因是:随着聚合反应的进行,体系的粘度不断增大。当体系粘度增大到一定程度时,双基终止受阻碍,因而kt明显变小,链终止速度下降;但单体扩散速度几乎不受影响,Kp下降很小,链增长速度变化不大,因此相对提高了聚合反应速度,出现了自动加速现象。在离子聚合反应过程中由于相同电荷互相排斥不存在双基终止,因此不会出现自动加速效应。
4.在离子聚合反应过程中,活性中心离子和反离子之间的结合有几种形式?其存在形式受哪些因素的影响?不同存在形式和单体的反应能力如何?
解:在离子聚合中,活性中心正离子和反离子之间有以下几种结合方式:
ABAB+-A//B+-A+B+-共价键接触离子对(紧对)溶剂分开的离子对(松对)自由离子
以上各种形式之间处于平衡状态。结合形式和活性种的数量,受溶剂性质,温度,及反离子等因素的影响。
溶剂的溶剂化能力越大,越有利于形成松对甚至自由离子;随着温度的降低,离解平衡常数(K值)变大,因此温度越低越有利于形成松对甚至自由离子;反离子的半径越大,越不易被溶剂化,所以一般在具有溶剂化能力的溶剂中随反离子半径的增大,形成松对和自由离子的可能性减小;在无溶剂化作用的溶剂中,随反离子半径的增大,A与B之间的库仑引力减小,A与B之间的距离增大。
活性中心离子与反离子的不同结合形式和单体的反应能力顺序如下:
+
-+
-
A++B->A+//B->A+ B-
共价键连接的A-B一般无引发能力。
5.为什么阳离子聚合反应一般需要在很低温度下进行才能得到高分子量的聚合物?
解:因为阳离子聚合的活性种一般为碳阳离子。碳阳离子很活泼,极易发生重排和链转移反应。向单体的链转移常数(CM?10?2?10?4)比自由基聚合(CM?10?4?10?5)大的多。为了减少链转移反应
的发生,提高聚合物的分子量,所以阳离子反应一般需在低温下进行。
6.分别叙述进行阴离子,阳离子聚合时,控制聚合反应速度和聚合物分子量的主要方法。
解:进行离子聚合时,一般多采用改变聚合反应温度或改变溶剂极性的方法来控制聚合反应速度。 阴离子聚合一般为无终止聚合,所以通过引发剂的用量可调节聚合物的分子量。有时也通过加入链转移剂(例如甲苯)调节聚合物的分子量。
阳离子聚合极易发生链转移反应。 链转移反应是影响聚合物分子量的主要因素,而聚合反应温度对链转移反应的影响很大。所以一般通过控制聚合反应温度来控制聚合物的分子量。有时也通过加入链转移剂来控制聚合物的分子量。
7.为什么进行阴离子聚合和配位聚合反应时需预先将原料和聚合容器净化,干燥,除去空气并在密封条件下聚合?
解:离子聚合和配位聚合的引发剂及活性链均很活泼,许多杂质以及空气中的水,O2,CO2均可破坏引发剂使活性中心失活。因此,对所用溶剂,单体等以及聚合容器必须进行严格净化和干燥。聚合反应必须在