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第四章自由基共聚合解读

两种单体单元M1、M2无规排列,且M1和M2的连续单元数 较少,从1~几十不等。
M1M2M2M1M2M1M2M1M1M2M2M2M1
由自由基共聚得到的多为此类产物,如Vc—VAc共聚物。
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(2)交替共聚物 两种单体单元M1、M2严格交替排列。
M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1
本节讨论瞬时组成、平均组成和组成分布等。
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4.2.2 共聚物的组成方程 自由基共聚合反应的基元反应与均聚相同,也可分为链引
发、链增长、链终止三个阶段。二元共聚涉及两种单体,因 此有两种链引发、四种链增长和三种链转移。
在上述反应机理的描述中,实际上已经引入了两个假定: 假定一:链自由基的活性与链长无关。 假定二:链自由基的活性只取决于末端单体单元的结构,与 前末端单元的结构无关。
的长度为几百个单体单元以上。
M1M1M1M1M1M1M1 M2M2M2M2M2M2
由一段M1链段与一段M2链段构成的嵌段共聚物。称为AB 型嵌段共聚物。如苯乙烯—丁二烯(SB)嵌段共聚物。由两 段M1链段与一段M2链段构成的嵌段共聚物。称为ABA型嵌段 共聚物。如苯乙烯—丁二烯—苯乙烯(SBS)嵌段共聚物。由 n段M1链段与n段M2链段交替构成的嵌段共聚物,称为(AB)n 型嵌段共聚物。
对共聚合反应的理论研究,主要限于二元共聚,已相当成 熟。三元以上的共聚合,研究的重点是实际应用,理论处理十 分复杂。
本章主要讨论自由基共聚合。
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4.1.2 共聚物的类型和命名 4.1.2.1 共聚物的类型
根据共聚物中不同单体单元的排列方式,可构成不同类型 的共聚物。以两元共聚物为例,可归纳为以下四种类型。 (1)无规共聚物
实际上,这可看成无规共聚物的一种特例。如苯乙烯—马 来酸酐共聚物是这类产物的代表。也可由自由基共聚得到。
CH2 CH
+ CH CH
CC OOO
CH CH + CH CH
CC OOO
[ CH2 CH CH CH ]n CC
OOO
[ CH CH CH CH ]n CC
OOO
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(3)嵌段共聚物 由较长的M1链段和较长的M2链段构成的大分子,每个链段
的抗冲性、耐热性、耐油性和耐化学腐蚀性的材料。 将丁二烯与苯乙烯无规共聚,可得到丁苯橡胶;而进行嵌段 共聚,则得到SBS热塑性弹性体。
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(2)增加聚合物品种 某些单体不能均聚,但能与其他单体共聚,从而增加了聚合
物的品种。 例如马来酸酐是1, 2取代单体,不能均聚。但与苯乙烯或醋
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(4)接枝共聚物 主链由M1单元构成,支链由M2单元构成。
M2M2M2M2M2M2
M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1
M2M2M2M2M2M2
M2M2M2M2M2M2
如ABS树脂,SB为主链,A为支链(亦可AB为主链,S为 支链)。
嵌段和接枝共聚物均不能通过本章讨论的共聚反应制得, 另行讨论。
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4.1.2.2 共聚物的命名 (1)将两种或多种单体名称之间用短划线相连,并在前面冠 以“聚”字。如聚苯乙烯—马来酸酐。 (2)将两种或多种单体名称之间用短划线相连,然后再后面
加上“共聚物”。如苯乙烯—马来酸酐共聚物。 (3)需要指出是无规、嵌段、接枝等共聚物时,则在“共聚 物”前加上文字说明。如丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物。在英文 名称中,常以在单体名称间嵌入-co-、-alt-、-b-、-g-等符号, 分别表示无规、交替、嵌段、接枝。如苯乙烯—丁二烯嵌段共 聚物(polystyrene-b-butadiene)。
(3)两种能互相共聚的单体,进入共聚物的速率可能不同, 因此产物的组成与原料单体的组成并不相同。如Vc和VAc共聚 时,起始配比中Vc含量为85%。而起始共聚物中的Vc含量达 到91%。表明Vc的活性较大,容易进入共聚物。
上述现象的存在,使得共聚过程中先后生成的共聚物的组 成并不一致。有些体系后期甚至有均聚物产生。因此存在共聚 物的组成分布问题。
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(4)在无规共聚物的名称中,前一单体为主单体,后一单体 为次单体。
嵌段共聚物中,前后单体代表单体聚合的顺序。 接枝共聚物中,前一单体为主单体,后一单体为次单体。
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4.1.3 研究共聚合的意义 (1)改性
均聚物数量有限。共聚后,可改变大分子的结构和性能, 扩大应用范围。是高分子材料的重要改性方法。 举例: 乙烯和丙烯都是塑料。将乙烯和丙烯共聚合,得到的是乙 丙橡胶。 聚苯乙烯是一种脆性材料。将其与丙烯腈共聚,可得到优良
如果没有假定二,链增长反应就不止四个,而是八个甚至 更多。
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链引发 链增长
链终止
R + M1 ki1 R + M2 ki2
R M1 R M2
RiM1 RiM2
M1 + M1 k11 M1 + M2 k12 M2 + M1 k21 M2 + M2 k22
差异,因此往往可观察到以下现象。 (1)两种单体各自都容易均聚,但不易共聚。如苯乙烯和醋 酸乙烯都容易均聚,但不易共聚。 (2)一种单体不能均聚,但能与另一种单体共聚。如马来酸 酐不能均聚,但能与苯乙烯共聚。
两种单体都不能均聚,但能共聚。如1, 2-二苯乙烯与马来 酸酐都不能均聚,但能共聚。
第四章 自由基共聚合
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4.1 引言
4.1.1 共聚合及其共聚物的概念 由一种单体进行的聚合,称为均聚。产物称为均聚物。由
两种或两种以上单体共同参与的聚合反应,称为共聚合。产物 含有两种或两种以上单体单元,称为共聚物。
本章讨论的共聚合仅限于连锁聚合反应。缩聚反应中通常 也涉及两种单体的聚合,如涤纶树脂、尼龙等的聚合,但不属 于本章所讨论的共聚反应的范畴。
酸乙烯能很好共聚,是优良的织物处理剂和悬浮酸酐共聚。产物严格
交替。 (3)理论研究
共聚合反应可用于研究单体、自由基、阴离子和阳离子的活 性,了解单体活性与聚合物结构之间的关系。
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4.2 二元共聚物的组成与分布
4.2.1 共聚组成的特点 两种单体进行共聚时,由于化学结构不同,反应活性存在
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