高化7,定向聚合.ppt

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1、高分子材料化学基础五、定向聚合五、定向聚合反应1、定向聚合反应的基本概念1）、聚合物的立体结构2）、立构规整性聚合物的性能3）、定向聚合的含义2、定向聚合引发剂3、-烯烃的配位（阴离子）聚合反应机理高分子材料化学基础第四节连锁聚合反应五、定向聚合反应1、定向聚合反应的基本概念1）、聚合物的立体结构立体结构：由于大分子链中的原子或基团的空间排布不同而产生的构型异构和构象异构。构型异构：对映异构（光学异构）和顺反异构（几何异构）高分子材料化学基础五、定向聚合①对映异构由手性碳原子产生构型分为R（右）型和S（左）型两种对于-烯烃聚合物，分子链中与R基连接的碳原子具有

2、下述结构：HC*R◆由于连接C*两端的分子链不等长，或端基不同，C*应当是手性碳原子◆但这种手征性碳原子并不显示旋光性，原因是紧邻C*的原子差别极小，故称为“假手性中心”高分子材料化学基础五、定向聚合◆根据手性C*的构型不同，聚合物分为三种结构：RRRR全同立构HHHHIsotacticRHRH间同立构HRHRSyndiotacticRHRR无规立构HRHHAtactic全同和间同立构聚合物统称为有规立构聚合物聚合物大分子的立体化学结构(a)-全同立构，(b)-间同立构，(c)-无规立构高分子材料化学基础五、定向聚合②顺反异构几何异构体是由聚合物分子链中双键或环形

3、结构上取代基的构型不同引起的如异戊二烯聚合，1,4-聚合产物有CH3CH2CCHCH2nCH3HCH3CH2CCCCCH2CH2CH2H顺式构型反式构型顺式1,4-聚合物CH3HCH3HCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3H反式1,4-聚合物HHHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH3高分子材料化学基础五、定向聚合2）、立构规整性聚合物的性能-烯烃聚合物•聚合物的立构规整性影响聚合物的结晶能力•聚合物的立构规整性好，分子排列有序，有利于结晶•高结晶度导致高熔点、高强度、高耐溶剂性•如：无规PP，非结晶聚合物，蜡状粘滞体，用途不大全同PP和间

4、同PP，是高度结晶材料，具有高强度、高耐溶剂性，用作塑料和合成纤维全同PP的Tm为175℃，可耐蒸汽消毒，比重0.90•-烯烃聚合物的Tm大致随取代基增大而升高•HDPE全同PP聚3-甲基-1-丁烯聚4-甲基-1-戊烯•Tm120175300235(℃)高分子材料化学基础五、定向聚合如丁二烯聚合物：1,2聚合物都具有较高的熔点反式1,4聚合物：Tg=－80℃,Tm=148℃较硬的低弹性材料1,4聚合物顺式1,4聚合物：Tg=－108℃,Tm=2℃是弹性优异的橡胶对于合成橡胶，希望得到高顺式结构高分子材料化学基础五、定向聚合3）、定向聚合的含义指以形成立构规整聚合

5、物为主的聚合过程。定向聚合又称配位（阴离子）聚合，即：高分子材料化学基础五、定向聚合2、定向聚合引发剂（Ziegler-Natta(Z-N)催化剂）Z-N引发剂的组分：主引发剂、共引发剂1）、主引发剂是周期表中Ⅳ～Ⅷ过渡金属化合物卤化物主要用于氧卤化物TiZrVMoWCr的-烯烃的乙酰丙酮基聚合环戊二烯基TiCl3(、、)活性较高、MoCl5、WCl6专用于环烯烃的开环聚合2）、共引发剂是Ⅰ～Ⅲ主族的金属有机化合物主要有：RLi、R2Mg、R2Zn、AlR3R为1～11碳的烷基或环烷基高分子材料化学基础五、定向聚合3、-烯烃的配位（阴离子）聚合反应机理◆

6、配位聚合机理，特别是形成立构规整化的机理，一直是该领域最活跃、最引人注目的课题。◆至今没有能解释所有实验的统一理论。◆有两种理论获得大多数人的赞同。即：双金属机理和单金属机理Natta的双金属机理：以TiCl3和Al(CH2CH3)2为例该机理于1959年由Natta首先提出，以后得到一些人的支持，要点如下：高分子材料化学基础五、定向聚合a）引发剂的两组分首先起反应，形成含有两种金属的桥形络合物聚合活性中心ClClEtTiCl3+AlEt3TiAlClEtCH2聚合活性中心CH3b）-烯烃的富电子双键在亲电子的过CH2CH渡金属Ti上配位，生R成-络合物Cl

7、ClEtTiAlClEtCH2CH2CHCH3-络合物CH3高分子材料化学基础五、定向聚合c）缺电子的桥形络合物部分极化ClClAl后，由配位的单体和桥形络合物形TiCH2CH3成六元环过渡状态ClCH2CHCH3ClClEtTiAlClClEtClCHEtTiAl2ClEtCH2CHCH3CHCH3C2H5d）极化的单体插入Al－C键后，C2H5六元环瓦解，重新生成四元环的桥形络合物链增长高分子材料化学基础五、定向聚合e）由于单体首先在Ti上配位（引发），然后Al－CH2CH3键断裂，－CH2CH3碳负离子连接到单体的-碳原子上（Al上增长），据此称为配位阴

8、离子机理C