自由基共聚合.ppt

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1、第三章自由基共聚合3.1引言3.1.1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。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。1第三章自由基共聚合3.1.2共聚物的类型和命名3.1.2.1共聚物的类型根据共聚物中不同单体单元的排列方式

2、,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。由自由基共聚得到的多为此类产物,如Vc—VAc共聚物。2第三章自由基共聚合(2)交替共聚物两种单体单元M1、M2严格交替排列。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。3第三章自由基共聚合(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,每个链段的长度为几百个单体单元以上。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—

3、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。4第三章自由基共聚合(4)接枝共聚物主链由M1单元构成,支链由M2单元构成。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。5第三章自由基共聚合3.1.2.2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

4、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)。6第三章自由基共聚合(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。7第三章自由基共聚合3.1.3研究共聚合的意义(1)

5、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。8第三章自由基共聚合(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。但与苯乙烯或醋酸乙烯能很好共聚,是优良的织物处理剂和悬浮聚合分散剂。1,2-二苯乙烯也不能均聚,但能

6、与马来酸酐共聚。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。9第三章自由基共聚合3.2二元共聚物的组成与分布3.2.1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。10第三章自由基共聚合(3)两种能互相共聚的单

7、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。本节讨论瞬时组成、平均组成和组成分布等。11第三章自由基共聚合3.2.2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

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