第3章 自由基聚合反应习题详解

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诱导分解
诱导分解的实质是自由基(包括初级自由基、单体自由基、链自由基)向引发剂分子转移。
如BPO:其结果是原来的自由基R·结合形成稳定的分子,并产生一个新的自由基,自由基的数目并没有发生减少,但是白白消耗了一个引发剂分子,引发效率降低。一般来说,过氧化物比较容易产生诱导分解,偶氮类化合物不容易产生诱导分解。
引发效率
引发剂引发分解成初级自由基,但是初级自由基不一定能全部与单体结合形成单体自由基。把初级自由基中用于形成单体自由基的百分率称为引发效率,用f表示。一般引发效率小于100%,原因是有笼蔽效应和诱导分解的存在。
自加速现象
在许多聚合反应中,在达到一定的转化率之后,其聚合速率不但没有下降,反而急速上升,这种反常的动力学行为称为自加速现象。
阻聚和缓聚
某些物质对自由基聚合具有抑制作用。这类物质通常可以使自由基变成非自由基或者使其反应活性降低无法进行链增长反应即变成稳定的自由基,按照其抑制程度的大小可以分成阻聚剂和缓聚剂。阻聚是使自由基聚合反应完全终止;阻聚是使自由基活性降低或者部分失活而达到聚合速率降低,反应延缓。
动力学链长
动力学链长是为了方便讨论分子量而引入的概念,是指平均每个活性中心从引发到终止所消耗的单体数量。根据定义,动力学链长可以由链引发速率与链增长速率之比求得。
动力学链长=链引发速率/链增长速率=单位时间内消失的单体数量/单位时间内产生的活性中心数量=平均每个活性中心所结合的单体数量
链转移常数
将链转移速率常数跟链增长速率常数之比定义为链转移常数,它表示了这两种反应的竞争力,反映了某一物质的链转移能力。
分子量调节剂
聚合体系中加入少量链转移常数大的物质,由于链转移能力强,因此只要少量加入便可显著降低分子量,另外又可以通过加入用量的调节来改变控制分子量的大小,这类物质称为分子量调节剂。
聚合上限温度
一般来说解聚的活化能要高于链增长的活化能,因此常温下解聚反应进行得很慢。而且由于生成的高分子链的浓度远不如单体的浓度,因此一般情况下链增长速率远大于解聚反应速率,解聚反应速率可以忽略不计。
但是,随着反应温度的升高,解聚反应速率上升的程度会显著大于链增长速率的程度。
当温度上升到某一值的时候,解聚的速率等于链增长速率,此时反应实际上是不可进行的,此时的温度称为聚合上限温度。
增溶作用
由于乳化剂的存在而增大了单体在水中溶解性的作用称为增溶作用
临界胶束浓度
乳化剂在水中能形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度,用CMC表示,显然,CMC越小,乳化剂的乳化能力越强。
2.下列单体能否进行聚合,若可以的话,适合于何种机理(自由基、阳离子和阴离子聚合),并说明原因。
解:(1)共轭给电子效应和氯原子的吸电子效应相互抵消,因此既适合自由基聚合也适合阴离子聚合。
(2)三种机理均可,共轭π电子容易极化和流力。
(3)取代基是氰基,是吸电子基团,使π电子云密度降低,容易接受阴离子基团的进攻,共轭体系对自由基有稳定作用,适合阴离子聚合和自由基聚合。
(4)阴离子聚合,有两个吸电子基团氰基。
(5)阳离子聚合,有两个给电子基团的烷基,中心电子云密度大,容易接受阳离子的进攻。
(6)对称结构,但氟原子半径小
(7)阴离子聚合,取代基为两个吸电子基,兼有共轭效应。
(8)
(4)
3.大多数链式聚合反应都是通过自由基引发的,而离子引发聚合比较少,为什么?
因为可用离子聚合的单体比较少(一般极性单体才能离子聚合,如乙稀就不可以离子聚合),而可自由基聚合的单体比较多,而且离子聚合的条件非常苛刻,通常需要在低温,高真空的条件下反应,而自由基聚合聚合则条件相对宽松的多,所以大部分反应是自由基聚合