1)阳离子聚合的烯类单体
原则上:取代基为供电基团的烯类单体原则上有利于阳离子聚合 含供电基团的烯类单体能否聚合成高聚物,还要求: 单体的C=C双键对活性中心有较强亲和力;
增长反应比副反应快,即生成的碳阳离子有适当的稳定性。 阳离子聚合的烯类单体只限于带有供电子基团的异丁烯、烷基乙烯基醚,以及有共轭结构的苯乙烯类、二烯烃等少数几种。
主要产品有聚异丁烯、丁基橡胶(异丁烯与少量异戊二烯共聚)。
2)阳离子聚合的引发体系及引发作用 常用的引发体系:质子酸,Lewis酸 质子酸
引发阳离子是引发剂离解产生的质子(H+):无机酸 H2SO4、 H3PO4 、HCl; 有机酸CF3COOH、CCl3COOH; 超强酸:高氯酸HClO4 、三氟甲烷磺酸CF3SO3H 、氯磺酸ClSO3H等。
质子酸作为引发剂的条件: 有足够强度产生H+ ;酸根离子(反离子)的亲核性不能过强,以免与活性中心 结合成共价键,使链终止,难以获得高分子量。如卤氢酸HX。
Lewis酸
最常用的阳离子引发剂如 AlCl3、BF3、 SnCl4、ZnCl2等,单独使用活性较低,需添加少量共引发剂。
共引发剂 :质子或碳阳离子供给体
质子供体 (RH):如H2O、 ROH、 HX、 RCOOH等; 碳阳离子供体 (RX):如 RX、 RCOX、 (RCO)2O等。 引发体系:包括引发剂和共引发剂,如 BF3- H2O
链转移:
易发生单体或溶剂的链转移
阴离子聚合的烯类单体
原则上:含吸电子基的烯类单体(吸电子基能使 C=C上的电子云密度降低,有利于阴离子的进攻)
具有π-π共轭体系的烯类单体能进行阴离子聚合,如苯乙烯、丙烯酸酯类等。产品:低顺丁橡胶(低顺式聚丁二烯橡胶,顺式<40%)、聚异戊二烯、 SBS热塑性弹性体。
单体活性:
硝基乙烯、双取代的吸电子基单体,活性最强; 丙烯腈类,活性强; 丙烯酸酯类,活性较强;
共轭烯类:苯乙烯、丁二烯,活性较弱。
高活性单体可用弱引发剂引发,低活性单体只能用强引发剂引发。
阴离子聚合引发剂
阴离子聚合引发剂:电子给体(即亲核试剂) 按引发机理分为:
亲核加成引发:如有机金属化合物 电子转移引发:如碱金属(K、Na)、碱金属-芳烃;
亲核加成引发:
是能提供碳负离子、烷氧阴离子、氮阴离子等引发活性中心的亲核试剂。主要是有机金属化合物,如金属氨基化合物、金属烷基化合物、金属烷氧基化合物、格氏试剂(RMgX)等亲核试剂。
电子转移引发: 碱金属如 Li、 Na、K等
练习1
下列单体选用哪一种引发剂才能聚合?指出聚合机理的类型。
配位聚合的引发剂
Zigler-Natta引发剂:
一种具有特殊定向效能的引发剂。可引发 α-烯烃、二烯烃、环烯烃的定向聚合。通常有两组份构成:主引发剂和共引发剂。 ① 主引发剂
元素周期表中Ⅳ~Ⅷ族过渡金属(Mt)的卤化物。如 TiCl4、VCl4等 ② 共引发剂
Ⅰ~Ⅲ族的金属有机化合物,主要有: LiR、 MgR2、 ZnR2、AlR3,其中 R为 1~11碳的烷基或环烷基,其中有机铝化合物应用最广:如Al Rn X3- n, X = F、Cl、Br、I 常用:三乙基铝 (C2H5)3Al
将主引发剂和共引发剂在干燥、惰性溶剂中无氧低温条件下混合反应,对非极性单体有很高的活性,往往能制得立构规整的聚合物。 主引发剂和共引发剂的组合:
最常用:TiCl4或 TiCl3和三烷基铝(AlR3,如AlEt3) Ziegler –Natta 引发剂是:
Ⅳ ~Ⅷ族过渡金属化合物-Ⅰ~Ⅲ主族金属烷基化合物的络合体系,单体通过与引发体系配位后插入聚合,产物呈定向立构 Zileger-Natta引发剂的重要意义是:
可使难以自由基聚合或离子聚合的烯类单体聚合成高聚物,并形成立构规整性很高的聚合物。
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