阳离子聚合

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阳离子聚合

阳离子聚合

胺:形成稳定的季铵盐 无引发活性
HMnM (CR) + XA ktr,s HMnMA + X (CR)
苯醌:自由基聚合的阻聚剂, 对阳离子聚合起阻聚作用,将质子转移给苯醌分子, 形成稳定的二价阳离子而终止。
2 HMnM (CR) + O
O
2 HMnM + HO
2
OH
(CR)2
自由基聚合:苯醌的阻聚作用机理
丁基橡胶:氯甲烷为溶剂 -100℃以下,主要向单体转移; -100℃以上,主要向溶剂转移。
拐点
1/T
6.3.5 影响阳离子聚合的因素 (1)溶剂的影响
AB
AB
AB
A +B
共价键
紧密离子对 被溶剂隔开的离子对 平衡离子对(松对)
自由离子
大多数聚合活性种处于平衡离子对和自由离子状态 kp(+) :自由离子增长速率常数 kp(±) :离子对增长速率常数 kp(+) > kp(±) 1~3个数量级
因此,阳离子聚合引发体系较少离解成自由离子
(2)反离子
z 反离子对阳离子聚合影响很大。 z 反离子的亲核性
亲核性过强,易与碳阳离子结合,使链终止。
z 反离子的体积 体积大,离子对疏松,聚合速率大。
(3)聚合温度
对聚合速率的影响
kR =
ki kp kt
kR =
Ai Ap At
e-(Ei
+
Ep
-
Et)
丁二烯、异戊二烯等,π电子流动性很大,易诱导
极化,能按上述三种机理进行聚合。
(3)溶剂
自由基聚合
9 影响引发剂的诱导分解和链转移反应。
9 向溶剂链转移,降低分子量 9 笼蔽效应,降低引发剂效率 f 9 溶剂加入,减小了[M],降低了Rp 9 水也可作介质而进行悬浮、乳液聚合等

4.2 阳离子聚合解析

4.2 阳离子聚合解析
4.3 阳离子聚合
概述
单体 R X + H2C CH Y R CH2 CH Y X 聚合
抗衡阴离子
与阴离子相似,在阳离子聚合过程中链增长活性中心与抗衡 阴离子之间存在以下离解平衡:
R X 极化 + - 离子化 R R X 极化分子 溶剂化 X R // X 溶剂分离离子对 离解 R +X 自由离子


能否聚合成高聚物,还要求:

阳离子对碳-碳双键有较强的亲合力 增长反应比其它副反应快,即生成的碳阳离子有适 当的稳定性
• 对单体种类进行讨论 (可由单体与质子的亲和力相应 的热焓-△H判断):
(1) -烯烃
CH2 CH2
-△H( kJ/mol) 640 无取代基,不易极化, 对质子亲和力小,不 能发生阳离子聚合
CH2
CH OR
p- 共轭
诱导效应使双键电子云密度降低,氧的电负性较大 共轭效应使双键电子云密度增加,占主导地位 共振结构使形成的碳阳离子上的正电荷分散而稳定:
H CH2 C O R CH2 H C O R
因此能够进行阳离子聚合
(3)共轭烯烃
如;St,-MeSt,B,I
电子的活动性强,易诱导极化,既能阳离子聚合, 又能阴离子聚合;但聚合活性远不如异丁烯、乙烯 烷基醚,工业很少进行这类单体的阳离子聚合 另外,环内双键也可进行阳离子聚合。
BF3 + H2O
CH3 CH2 C + H (BF3OH) CH3
H (BF3OH)
CH3 CH3
引发剂-共引 发剂络合物
C (BF3OH) CH3
引发剂和共引发剂的不同组合,得到不同的引发 活性。
主引发剂:与其接受电子的能力及其酸性强弱有关。

阳离子聚合

阳离子聚合
❖ 工业中主要采用淤浆法。以强极性氯代甲烷作溶 剂,它能溶解单体,但不溶解聚合物。
❖生成的聚合物能成为细小颗粒分散于溶剂中形成淤浆状,这 样可减少传热阻力,快速聚合,从而可提高生产能力。
第七章 阳离子聚合原理及其合成工艺
❖ 7.2.2 聚合体系各组分及作用 ❖ 一、聚合单体
❖ 异丁烯,无色气体,熔点-140.3℃, 沸点-6.9℃,易聚合,可 爆炸极限1.7%-9.0%(体积分数)。异丁烯具有窒息、弱麻醉和弱 刺激性质。
(1) 向反离子转移(自发终止或向反离子转移终止)
CH3 ~CH2-C|+[BF3OH]- →
|
CH3
CH2
||
~CH2-C + H+[BF3OH]-
|
CH3
第七章 阳离子聚合原理及其合成工艺
链转移
(2)向溶剂的链转移
CH2 CH2 X + Ph
+H2C CH Ph
CH2 CH Ph
+ CH3 CH2X Ph
❖ 异丁烯与少量异戊二烯(1~5%)的共聚物。 ❖ 粘均分子量20-40万,分布指数为 2.5-3 。
第七章 阳离子聚合原理及其合成工艺
❖ 透气性是烃类橡胶中最低的,作为内胎及电绝缘层。
❖ 由于异戊二烯量少,使硫化速度降低,妨碍了丁基橡胶 与轮胎常用的高不饱和橡胶的共硫化。
第七章 阳离子聚合原理及其合成工艺
引发剂的配制有常温配制法和低温配制法两种常 用方法。
第七章 阳离子聚合原理及其合成工艺
二、聚合
冷却至-100℃左右的单体溶液和催化剂溶液分别送 入聚合反应釜,开动搅拌,聚合反应开始,迅速生成聚 合产物,聚合物在氯甲烷中析出形成颗粒状悬浮浆液。 反应热由通入反应釜内冷却列管液态乙烯带出。

2.2.3.2阳离子聚合1.阳离子聚合单体3.阳离子聚合机理(精)

2.2.3.2阳离子聚合1.阳离子聚合单体3.阳离子聚合机理(精)

HMnM (CR) + XA
ktr,s
HMnMA + X (CR)
阳离子聚合机理的特点: 快引发,快增长,易转移,难终止
12
离子聚合与自由基聚合特征区别

引发剂种类
偶氮类 过氧类 氧化还原体系
自由基聚合: 采用受热易产生自由基的物质作为引发剂
引发剂的性质只影响引发反应,用量影响 Rp和 离子聚合 采用容易产生活性离子的物质作为引发剂 阳离子聚合:亲电试剂,主要是Lewis酸,需共引发剂 阴离子聚合:亲核试剂,主要是碱金属及金属有机化合物
引发剂生成阳离子; 引发单体生成碳阳离子;
电荷转移引发,即引发剂和单体先形成电荷转移络合 物而后引发
4

质子酸引发
质子酸包括: H2SO4,H3PO4,HClO4, CF3COOH,CCl3COOH
质子酸先电离产生H+,然后与单体加成形成 引发活性中心 活性单体离子对
HA
H A

H A
CH X CH3 CH A X
+ CH2
条件Leabharlann 酸要有足够的强度产生H+,故弱酸不行 酸根的亲核性不能太强,否则会与活性中心结合成 共价键而终止
5

Lewis酸引发
各种金属卤化物,都是电子的接受体,称Lewis酸 从工业角度看,是阳离子聚合最重要的引发剂

Lewis酸包括: 金属卤化物: BF3 , AlCl3, SnCl4 , TiCl4, SbCl5, PCl5, ZnCl2 金属卤氧化物: POCl3,CrO2Cl,SOCl2,VOCl3
14

溶剂的影响
自由基聚合
向溶剂链转移,降低分子量 笼蔽效应,降低引发剂效率 f 溶剂加入,降低了[M],Rp略有降低 水也可作溶剂,进行悬浮、乳液聚合 溶剂的极性和溶剂化能力,对活性种的形态有较 大影响:离子对、自由离子

阳离子聚合、阴离子聚合、自由基聚合

阳离子聚合、阴离子聚合、自由基聚合

阳离子聚合、阴离子聚合、自由基聚合阳离子聚合阳离子聚合,又称正离子聚合,是指由正离子发生的一种聚合反应。

阳离子聚合的特点是当正离子和水分子发生交互作用时,它们之间会发生强烈的相互作用,形成由水分子和正离子组成的非常紧密的三角形结构,由此而形成的物质称为“阳离子聚合”。

阳离子聚合的反应机理可以通过图示来描述:在正离子和水分子之间发生交互作用时,水分子会在其中形成一个吸引力场,正离子就会被吸引到水分子的表面,并形成一个三角形结构,其中正离子占据两个顶点,水分子占据第三个顶点。

此时,在正离子和水分子之间形成了一种强烈的化学键。

由于水分子和正离子之间的相互作用强烈,因此,当水分子和正离子之间发生聚合反应时,会形成非常紧密的三角形结构,这就是所谓的“阳离子聚合”。

阳离子聚合反应不但能够使不同的正离子结合起来,也能使正离子和脂肪盐、酸盐、碱盐等离子结合起来,从而形成更大的高分子结构。

阴离子聚合阴离子聚合,又称负离子聚合,是指由负离子发生的一种聚合反应。

阴离子聚合的特点是负离子和水分子发生交互作用时,形成的结构是一个具有非常强亲合力的"四方锥"形,由此而形成的物质称为“阴离子聚合”。

阴离子聚合的反应机理可以通过图示来描述:在负离子和水分子之间发生交互作用时,水分子会在其中形成一个吸引力场,负离子就会被吸引到水分子的表面,并形成一个四方锥形结构,其中负离子占据三个顶点,水分子占据第四个顶点。

此时,在负离子和水分子之间形成了一种强烈的化学键。

由于水分子和负离子之间的相互作用强烈,因此,当水分子和负离子之间发生聚合反应时,会形成非常紧密的四方锥形结构,这就是所谓的“阴离子聚合”。

阴离子聚合反应不但能够使不同的负离子结合起来,也能使负离子和脂肪盐、酸盐、碱盐等离子结合起来,从而形成更大的高分子结构。

自由基聚合自由基聚合是指由自由基发生的一种聚合反应,是最重要的一类聚合反应。

自由基聚合的特点是当自由基和另一个物质发生反应时,会形成新的物质,这种物质称为“聚合物”,而原来的自由基则被称为“聚合剂”。

第二章 第三节阳离子聚合反应

第二章 第三节阳离子聚合反应



3.4 阳离子聚合反应机理 阳离子聚合由链引发、链增长、链终止及链转移四个 主要基元反应所组成。其特点为:快引发、快增长、易转 移、难终止。 3.4.1 链引发 阳离子聚合引发速率很快,活化能Ei=8.4~21kJ/mol, 远低于自由基聚合引发(Ed=105~125kJ/mol)。


3.4.2 链增长 链增长是通过把单体分子连续地插入单体的活性中心 的正负离子间而发生。 1. 单体的反应活性 双键上取代基的给电子性越强,双键电子云密度越高, 越易受亲电试剂进攻,单体活性越高; 但一旦生成链碳阳离子后,给电子取代基分散碳阳离 子的电正性,降低链碳阳离子的活性,起稳定链碳阳离子 的作用,即单体的反应活性与其形成的增长链活性相反。

c. 立体规整度以及立体规整性(全同立构亦 或间同立构)随溶剂极性不同而改变 非极性溶剂有利于立体规整度的提高。 非极性溶剂有利于全同立构的生成,而 极性溶剂有利于间同立构的生成。

4. 阳离子聚合中的异构化反应 碳阳离子可进行重排形成更稳定的碳阳离子, 在阳离子聚合中也存在这种重排反应,如: 3-甲基-1-丁烯的阳离子聚合:
3.5.3 添加某些链转移剂或终止剂(往往是主要终止 方式)
HMnM+(CR)- + XA → HMnMA + XCR
除碳阳离子外,通常硫、氧阳离子活性都较 低,添加水、醇、酸、酐、酯、醚等,实际上都 能使链终止。 在阳离子聚合中,真正的动力学链终止反应 比较稀少,但又不像阴离子聚合,很难生成活的 聚合物,主要原因在于体系难以做到完全除尽上 述杂质。

ii/ 酸根的亲核性 酸根的亲核性过强,与碳阳离子的离解程度较小,则 不利于单体向离子对插入增长。 如卤化氢的X-亲核性非常强,与碳阳离子之间可以形 成稳定的共价键,所以不能作为阳离子聚合的引发剂使用。 超强酸由于酸性极强,离解常数大,活性高,引发速 率快,且生成的抗衡阴离子亲核性弱,难以与增长链活性 中心成共价键而使反应终止。

第四章2阳离子聚合

第四章2阳离子聚合
+
C
H
稳定正离子的方法
G
C+
G
C+
吸电基团使正 离子不稳定
推电基团使 正离子稳定
2.历史回顾 初步试验
A. 1789年,Bishop R. Watsons, 松节油在酸催化下 生成树脂状聚合物。 B. 1839年,Deville,Friedel-Crafts试剂使苯乙烯聚 合。 C. 1854年,Cannizaro完成了苯甲醇聚合。
(2) IIR聚合工艺流程
无水 AlCl3 浓 AlCl3
T℃
反应釜 -100
PMPa
0.3
闪蒸塔
70
0.14
0.03 CH3Cl及未 反应单体
溶剂 CH3Cl 异丁烯 异戊二烯
真空脱气塔 50- 60
AlCl3配 制釜
冷 剂 蒸 汽 反应器 闪蒸塔 真空脱 气塔
胶 液
去 分 离
混合罐
丙烯压 缩冷却
*
OCH2CH2
n
*
CH2Cl
OCH2CH2 CH2Cl
CO
n
OCH2CH2
m
ECO
OCH2CHn 2 OCH2CH m CH2Cl OCH2CH CH2
GCO
4 石油树脂 C5树脂; C9树脂 广泛应用于热溶胶、涂料、橡胶添加剂、油漆 等 5聚苯:
AlCl3-H2O-CuCl2
n
6 聚乙烯基醚
2 聚异丁烯
低分子量聚合物 高分子量聚合物
应用:
低分子量和中分子量聚异丁烯可以用作油品添 加剂、胶黏剂、密封剂、涂料、润滑剂、增塑 剂和电缆浸渍剂等 高分子量聚异丁烯可用作塑料、生胶、热塑性 弹性体的添加剂

阳离子聚合名词解释

阳离子聚合名词解释

阳离子聚合名词解释阳离子聚合是指一种物理现象,在水溶液中,溶质的阳离子会与另一种溶质的负离子结合,形成一种新的物质。

阳离子聚合的物理和化学现象是物质化合物的基本机理。

首先,阳离子聚合是一种物理现象,它特别适用于识别水溶液中的复合物。

在水溶液中,溶质的阳离子会与另一种溶质的负离子结合,形成一种新的物质,这就是阳离子聚合。

这一现象是由势场力引起的,可以被定义为:当其中一种离子被另一种离子吸引,它们就会聚合在一起,形成一种新的物质。

如果这些离子是正离子(如硫酸根离子)和负离子(如氯离子),那么当它们聚合时,就会形成一种新的化合物,这就是阳离子聚合。

其次,阳离子聚合的化学现象是原子间的相互作用,有时也被称为“表面结合”,是原子或分子之间结合反应的基本机理。

这一反应是由一种称为“氢键”的相互作用引起的,它是由一种电离力(如硝酸根和氢离子)和两个原子之间的相异氢原子引起的。

氢键是一种不可割裂的强结合,是由原子之间的相异氢原子引起的,可以使分子形成较小的阳离子聚合物。

最后,阳离子聚合在催化剂的作用下,可以促进一种叫做水解反应的化学反应,从而使溶液中的某些物质发生变化。

在水解反应中,催化剂促进某种特定的化学反应,使反应物发生分解。

例如,硫酸根和氢离子可以在水解反应中被分解,形成质子和硫酸根离子。

在这种情况下,硝酸根离子就是一种阳离子,因此,在水解反应中,它可以与另一种负离子结合,形成一种新的物质,这就是阳离子聚合。

总之,阳离子聚合是一种物理现象,它特别适用于识别水溶液中的复合物。

它的化学现象是原子间的相互作用,有时也被称为“表面结合”,是原子或分子之间结合反应的基本机理。

它还可以在催化剂的作用下促进一种叫做水解反应的化学反应,使某些物质发生变化。

因此,阳离子聚合是一种重要的物理现象,也是化合物形成的基本机理。

高分子化学-7(阳离子聚合)

高分子化学-7(阳离子聚合)

体积大,离子对疏松,聚合速率大。
25º C, S聚合(CH2Cl)2溶剂 Initiator or coinitiator I2 SnCl4-H2O HClO4 kp(L/mol. S) 0.003 0.42 17.0
3. 聚合温度的影响 ER=Ei+Ep-Et
E Xn E p Etr
ER=-21-41.8KJ/mol 易出现低温加速
阳离子:C m=10-2-10-4
自由基 C m=10-4-10-5
低温有利于控制链转移 (或从单体到增长中心负氢离子转移)
H-[-CH2C(CH3)2-]n-CH2C+(CH3)2(BF3OH)-+ CH2=C(CH3)2 CH2=C(CH3)-CH2+ BF3OH-+H-[CH2C(CH3)2]n-CH2CH(CH3)2
CH2=CH-OR + 2I2 ICH2-CHI OR
I2
ICH2-CHI3 OR
+
-
or
I2 + CH2=CH-OR
I CH=CH + HI OR
在HI中加Lewis酸: HI + ZnX2(SnX2)或HI+I2
CH-I R
I2
ZnI2
CH I3 R CH2=CH R + CH I ZnI2 R CH2=CH R
(CH3)3C+(AlCl4)-
(CH3)3C+(AlCl4)- +фCH=CH2→ (CH3)3C CH2CH+ф(AlCl4)-
a. (C6H5)3CCl+SbCl5→(C6H5)3C+SbCl6Cl + SbCl5
+

阳离子聚合

阳离子聚合

9
BF3 H2O
H+(BF3OH)-
X CH2 C Y H+(BF3OH)-
X [ CH2 C H+(BF3OH)- ] Y
X
CH3 C (BF3OH)
Y
BF3-H2O引发体系的引发机理
10
共引发剂共有两类:一类是质子供体,如H2O, ROH, RCOOH,HX等;另一类是碳阳离子供体,
如RCl, RCOX, (RCO)2O, ROR等。
H [ CH2 C ] n CH2 C CH3 CH3
H [ CH2 C ] n CH2 C CH3 CH3
H3O
(BF3OH)
形成的氧鎓离子活性低,不能再引发聚合。 阳离子聚合的特点:
快引发,快增长,易转移,难终止。
30
6.2.3 阳离子聚合动力学 (the kinetics of cationic polymerization)
1
6.2.1 阳离子聚合的单体 (the monomer of cationic polymerization)
(1)α- 烯烃 (α-olefin) 能用于阳离子聚合的单体有烯类化合物、羰基 化合物、含氧杂环化合物等,以烯类单体为重点。
原则上,具有推电子取代基的烯类单体都可进
行阳离子聚合。但实际上能否进行阳离子聚合取决
止反应和动力学链终止的链终止反应两类。
23
(1)动力学链不终止
(i)自发终止(向反离子转移终止)
增长离子对重排导致活性链终止成聚合物,再
生出引发剂-共引发剂络合物,继续引发单体,动
力学链不终止。
CH3 CH3 (BF3OH) CH3 CH3 CH2 + H (BF3OH)

高分子化学7(阳离子聚合)

高分子化学7(阳离子聚合)

聚合反应分类
根据聚合机理,聚合反应可分为连锁 聚合和逐步聚合。阳离子聚合属于连 锁聚合的一种。
根据聚合物的结构和性能,聚合反应 可分为均聚合、共聚合和嵌段聚合等 。阳离子聚合可用于制备均聚物和共 聚物。
02
阳离子聚合基本原理
阳离子聚合的机理
01
02
03
链引发
引发剂在阳离子作用下形 成活性中心,引发单体聚 合。
高分子化学7(阳离子聚合)
• 引言 • 阳离子聚合基本原理 • 阳离子聚合的单体 • 阳离子聚合催化剂 • 阳离子聚合的影响因素 • 阳离子聚合的应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
阳离子聚合是一种通过阳离子引 发的高分子聚合反应,其特点是 聚合过程中聚合物链带有正电荷 。
02
阳离子聚合在工业生产中具有重 要应用,如合成橡胶、塑料、涂 料等。
动力学参数的确定
通过实验数据拟合动力学方程,求得反应速率常数、活化能等动力 学参数。
阳离子聚合的活化能
活化能的概念
01
指引发聚合反应所需的最低能量。
活化能的影响因素
02
引发剂类型、单体类型、溶剂极性等。
活化能与聚合速率的关系
03
活化能越高,聚合速率越快;反之,活化能越低,聚合速率越
慢。
03
阳离子聚合的单体
选择依据
选择催化剂时应考虑其活性、稳定性、毒性等因素,以及聚合物的性能要求和 生产成本等因素。
05
阳离子聚合的影响因素
温度和压力的影响
温度
阳离子聚合反应是放热反应,温度升高会导致聚合速率增加,但同时也会加速聚 合物链断裂,影响聚合物分子量。因此,需要选择适当的温度以获得高分子量聚 合物。

阳离子聚合

阳离子聚合

可得自发终止的阳离子聚合速率方程:
Rp=kpc(HMnM (CR) )c(M)
kpkiKc(C)c(HR)c(M)2 Rp = kt
• • ② 成键终止 成键终止动力学方程与自发终止相当,式(4.5)同样适用。 (4.5)
• 式 (4.5) 是假定引发过程中 , 控制引发速率的是配合物与单 体加成生成活性单体的反应,结果聚合速率与单体浓度的二次 方成正比。 • 若
• • •
⒉ 链增长反应 ⑴ 用Lewis酸作引发剂的链增长反应
H CH2
CH3 CH3 C (BF3OH) + n CH2 C CH3 CH3
CH3 CH3 C ]nCH2 C (BF3OH) CH3 CH3
H [ CH2
4.2
阳离子聚合
写成通式:
HMnM (CR)

+ M
kp
HMn+1M (CR)
4.2
阳离子聚合

⒋ 其它能产生阳离子的物质
• 如卤素中I2、氧翁离子、高氯酸盐[CH3CO(ClO4)]、砷酸盐 [(C6H5)3C(SbCl6)]、[C7H7(SbCl6)]和高能射线等。 • 三、 阳离子聚合反应的机理 • 阳离子聚合也属于连锁聚合的范畴。 • 聚合的全过程也分为链引发、链增长、链终止和链转移等基 元反应。 • ⒈ 链引发反应 • 链引发反应是形成增长活性中心的过程。 • 链引发反应随所用引发剂、单体及反应条件的不同,引发机 理有很大的差别。 • ⑴ 用含氢酸引发 CH3 CH3 • H A + CH2 C H CH2 C A CH3 CH3
CH2 O O CH2 O
三聚甲醛
O H C H
甲醛
O
CH2 CH2

高分子化学 第六章_阳离子聚合

高分子化学 第六章_阳离子聚合
四、阳离子聚合动力学
阳离子聚合反应机理复杂,动力学方程建立较难: ①体系总伴有共引发剂,使引发反应复杂化; ②微量杂质对聚合速率影响很大; ③聚合速率极快,数据重复性差; ④真正的终止反应不存在,稳态假定难以建立; ⑤离子对和少量自由基离子并存,两者的影响难以分离。 ⑥聚合体系多为非均相
因此只能在特定条件下做动力学研究。 引发剂—SnCl4(低活性) 自终止方式—向反离子转移
第十八讲 阳离子聚合
(第六章 离子聚合)
复 习:
1、阴离子聚合的单体和引发剂; 单体—吸电子共轭单体 引发剂—亲核试剂
2、阴离子聚合的机理与特征 快引发、慢增长、无终止、无转移
3、阴离子聚合动力学 ——活性阴离子聚合
6.3 阳离子聚合
阳离子聚合反应的通式:
A B

M

AM
B
M
HM (CR)
质子或碳正离子
特点:
引发剂往往与共引发剂配合使用,引发体系离解度很 低,很难达到活性聚合的要求; 引发活化能低(Ei=8.4~ 21 kJ/mol),引发速率快;
(自由基聚合 Ed=105~150 kJ/mol )
6.3 阳离子聚合
2、链增长
HM (CR) + n M kp HMnM (CR)
古马隆
杂环化合物:环醚、醛类、环缩醛、三元环酰胺
基本原则: 由于离子聚合的工艺要求较高,故能用自由基聚合的,尽
可能不采用离子聚合。
6.3 阳离子聚合
二、阳离子聚合的引发体系和引发作用
引发剂—亲电试剂
引发方式有两种: 阳离子引发—质子酸、Lewis酸 —引发剂生成阳离子,引发单体生成碳阳离子
电荷转移引发—乙烯基咔唑和四腈基乙烯(TCE) —引发剂和单体先形成电荷转移络合物而后引发

阳离子聚合

阳离子聚合

用水做溶剂会终止反应 较小
<0 ℃或室温
较小
<0 ℃ -70~-100℃
难终止、难转移 向单体、反 链终止方式 双基终止 离子、链转 链转移终止 形成活性分子 移剂终止 阻聚剂种类 氧、DPPH、 极性物质水、醇, 极性物质水、醇
苯醌
酸性物质,CO2
碱性物质,苯醌
聚合方法
常规四大方法
本体、溶液
EtCH2—C+H(AlCl4)-
CH2 CH
CH CH3
CH3
AlCl3 EtCl H3C
CH CH3
CH2—CH H (AlCl4) C H3C CH3 负氢转移
(CH2—CH)n CH H3C CH3

CH3 CH2 —CH2 —C+(AlCl4)CH3 1,3聚合 CH3 CH2 —CH2 —C— n
温度下降,kp降低, 重排机会增加,Ⅱ成 份也增加。 温度/℃ Ⅱ% 0 83 -80 86 -130 100

CH3
3、链终止和链转移
阳离子聚合通常为链转移终止或单基终止
1、链转移终止: (1)向单体转移:活性中心向单体分子 转移,生成的大分子含有不饱和端基,同 时再生出能引发的离子对,动力学链不终 止
是阳离子聚合的引发剂,其中
A
为引发剂的
紧靠活性中心的引发剂碎片,与活性中心所带电荷相反, 称反离子或抗衡离子。
二、阳离子聚合的单体一般有三类:
①取代基有足够供电性的烯类单体:
②含有有孤对电子的杂原子的不饱和化合物与 O 环状化合物,如: ,CH2O 等 ③共轭烯烃
CH3 CH 2=C CH=CH2
• 成功引发聚合反应的条件:
①酸要有足够的强度产生质子H+,故弱酸不行 ②酸根的亲核性不能太强,否则会与活性中心结合成共价键 而终止

阳离子聚合

阳离子聚合

引发过程:
• 引发剂与共引发剂的聚合催化活性: • 主引发剂的活性与其接受电子的能力有 关; BF3>AlCl3>TiCl4>SnCl4 AlCl3>AlRCl2>AlR2Cl>AlR3 • 与共引发剂的酸性强度有关,酸性强度 降低,活性下降; • HCl>HAc>C2H5NO2>Phenol>H2O>CH3OH >CH3COCH3 • 二者具有一种最佳搭配方式。 异丁烯以BF3为引发剂时,共引发剂的活性 比为:水: 醋酸: 甲醇=50 : 1.5 : 1
CH3 CH2 —CH2 —C+(AlCl4)CH3 1,3聚合 CH3 CH2 —CH2 —C— CH3 n
温度下降,kp降低,重 排机会增加,Ⅱ成份也 增加。 温度/℃ 0 -80 -130 Ⅱ% 83 86 100

6.2.3 阳离子聚合的机理
三、链终止和链转移 阳离子聚合通常为链转移终止或单基终止
Rp=K·i·p· k k [C]· [RH]· [M]/ktrm
5-6
Xn=Rp/Rtrm=1/CM
5-9
6.2.4 阳离子聚合动力学 综合 1/ Xn=kt/kp[M]+CM+Cs[S]/[M] 5-8 4 与自由基聚合比较 阳离子 Rp ∝ [C], Xn与引发剂浓度无关 自由基 Rp ∝[I]1/2, Xn ∝[I]1/2 5 局限性 • 稳态假设问题一般Ri〉Rt
CH3 CH 3 C + BF3OH CH3 + CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 C + CH3
CH2
BF 3OH CH3 C
+
-
CH3 CH3 C CH 2 CH3 M CH3 CH3 C CH2 CH3

阳离子聚合名词解释

阳离子聚合名词解释

阳离子聚合名词解释阳离子聚合是一种有机化学过程,是一种由氧原子和阳离子结合而成的聚合反应。

它是肽链的组装过程,也是大分子的形成过程。

阳离子聚合反应分为了三步,即搅动步、疏水步和结合步。

在搅动步中,阳离子被搅动形成分子极性,而在疏水步中,疏水性气体助剂或者有机溶剂被用来减少水分子之间的亲合力;最后在结合步中,阳离子被拉跟被结合,并由水分子活化形成水溶性的产物。

阳离子聚合的应用非常广泛,在生物领域里它被用来构建蛋白质和核酸分子,也可以用来形成复杂的聚合物。

在药物制剂的开发过程中,它被用来制备经口服用的药物,其中聚合物的作用可以通过调整分子大小、表面活性及溶剂性等来改善药物的稳定性、溶解度及肠溶机制。

此外,阳离子聚合还被用来制备无机颗粒、光学膜和基础材料,以及各种新型催化剂和聚合物材料等。

在阳离子聚合过程中,分子表面活性剂被用来改变表面活性。

它们能够减少水分子之间的亲和力,这样就可以提高有机结构的稳定性和灵敏度。

此外,它们还能够抑制水溶性溶剂的凝固,并促进溶质的溶解度。

阳离子聚合的另一个有用的特征是它可以在室温下进行,不需要高温或有毒的溶剂催化剂,因此它是一种安全、简单、快速、高效的反应。

然而,有时过度的搅动可能会破坏结构,或者有机溶剂的过量使用可能会导致反应产物的不纯。

另外,它们还可以用来制备微纳米技术中的核心材料,如碳纳米管、氧化物纳米管、金纳米粒子等。

这些纳米材料具有独特的物理性质和化学性质,可以用于制备更多的新型材料。

总的来说,阳离子聚合是一种重要的有机化学过程,在生物领域和药学研究中,它被广泛应用于蛋白质、核酸、药物及各种纳米材料的制备。

它为有机化学发展提供了广阔的发展前景,因此它将在未来发挥更大的重要作用。

阳离子聚合

阳离子聚合

汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
4、 阳离子聚合反应的机理
阳离子聚合反应历程为链引发、链增长和链终止等三个步骤。 1).链引发
2).链增长
3).链终止 • 有很多种反应能够导致正离子聚合反应中生长链的终止。但是,终止反应是否发生动力学链的 终止是一个重要的差别。
9.3 丁基橡胶聚合工艺
1、 生产丁基橡胶的原料、规格
合成丁基橡胶的主要原料: 单体:异丁烯及异戊二烯; 溶剂: 氯甲烷,质量分数为74%~39%; 催化剂: AlCl3,0.2~0.3%(以单体为准); 共引发剂:水,0.002%(AlCl3为基准); 相对分子量调节剂:乙烯或丙烯。
6、 生产控制因索
1).杂质
• 按照其作用原理,杂质可以分为给电子体和烯烃两类。 • 当给电子体杂质含量极少时,与AlCl3生成的络合物可以离解成为活性催化剂;但是,若杂质与AlCl3反 应生成物活性不高,会导致转化率降低。 • 烯烃类杂质:正丁烯的存在可以加剧链转移反应,使分子量降低;而系统内存在二异丁烯时,只有当 催化剂对二异丁烯的比例达到一定的程度之后,聚合才能开始。
阳离子聚合
❖ 共价键均相断裂产生两个自由基,非均相断裂则产生离子。 ❖ 单体类型:乙烯基单体、二烯烃单体以及一些杂环化合物。 ❖ 同样具有链引发、链增长、链转移、链终止等基元反应。 ❖ 不同之处:
▪ 在自由基聚合过程中引发剂种类对链增长反应无影响,但在离子聚合过程中由于对应离子的存在所 以其种类的不同会明显影响增长链末端的性质;
2).单体浓度和配料比
• 单体浓度过高,反应温度升高很快,反应过于激烈难以控制,容易导致结块,甚至催化剂还未加足 量就被迫停止反应。 • 单体浓度过低时,结冰现象严重,(一氯化碳冰点为 -97.7℃)也不能获得较高的转化率。

第二节___阳离子聚合

第二节___阳离子聚合

1 2 3
60 80 100
1、阳离子聚合;2、自由基聚合;3、 阴离子聚合
二、阳离子共聚 以乙烯基醚类和异乙烯最为活泼。单体的反应活性取 决于双键上取代基的供电子能力。取代基供电子能力 越强,双键上电子密度就越大,单体活性就越大,越 有利于阳离子共聚,生成的 C + 与取代基共振,其稳定 性增加。单体的活性顺序为: 乙烯基醚类 > IB > St > IP > BD 若 St 的苯环上带有不同取代基时,它们对 St 活性的 影响遵循Hammett方程:
(三)链终止 不能双基终止 C + 活性高(有空轨道),易发生链转移终止,即与亲 核试剂发生电荷转移。 1、动力学链不终止 (1)向单体转移终止
CH 3
CH 3
+ M −1 −2
H+
CH 2 − C + B − + CH 2 = C
CH 3
CH 3
• M
CH 3 CH 2 − C = CH 2 + CH 3 − C + B − CH 3 CH

AlCl3 + HCl → H
+
[ AlCl4 ]

有两类共引发剂: 一是能析出质子的物质:H 2O ROX HX RCOOH
RX 二是能析出碳阳离子的物质: RCOX ( RCO) 2 O 等
主引发剂和共引发剂共同组成引发体系。主引发剂 和共引发剂的比例很重要,用量的最佳比例随采用 的引发体系而变化,下面的图说明了共引发剂的重 要性,若没有共引发剂,R p = 0 。 阳离子引发剂,无论是质子酸或引发体系都可用 H + B − 表示。 路易斯酸+共引发剂
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突出特点:
由于阳离子具有很高的活性,极快的反应速度,同时 也对微量的助催化剂和杂质非常敏感,极易发生各种 副反应。
♠ 近年来活性阳离子聚合反应得到发展,通过此技术可以合成可 控制的分子量及分子量分布的聚合物。
♠ 可以进行活性阳离子聚合反应的单体有:乙烯基醚类单体、异 丁烯、苯乙烯及其衍生物、N-乙烯基咔唑等,其中乙烯基类单体最 重要。
•4). 其它能产生阳离子的物质
• 如卤素中I2、氧翁离子、高氯酸盐[CH3CO(ClO4)]、砷酸 盐、[(C6H5)3C(SbCl6)]、[C7H7(SbCl6)]和高能射线等。
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3、 阳离子聚合的溶剂
• 阳离子聚合常使用的溶剂有: • 卤代烷: 如四氯化碳、氯仿和二氯乙烷、
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3、产品分子量及分布
不可能发生双分子链终止,仅可能发生单分子链终止,
或活性中心转移而生成“死”分子。
引发反应很快而且引发剂多在聚合反应初期消耗。 分子量分布狭窄。 阴离子聚合反应对此现象更为突出,甚至可以合成分 散指数为1.01的单分散产品。
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• 配制催化剂时,先把一部分溶液直接加到固体 AlCl3的容器中,调制成含AlCl3 4%-5%的溶液, 然后再稀释到1%左右并经冷至90-95℃后送入聚合 反应器。
• 催化剂的配制可采取常温配制法和低温配制法两种。
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低温法
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② 聚合
如图所示,
保持聚合温
度在-100℃ 左右。
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③ 分离后处理 a) 聚合物的淤浆溶液被喷到闪蒸塔的热水中,变成颗
粒而分散,溶剂与末反应单体被蒸发出来。
♦ 闪蒸时工艺条件为温度:65~75℃,操作压力 140~150KPa,胶液与热水体积比为1:(8~10),pH 约为7~9。 ♦ 为防止橡胶粒子互相粘接和老化,可加入橡胶量1%
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4.回收
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• 如上图所示,来自干燥系统的未反应单体和溶剂进 入精馏分离系统。 工业上的闪蒸气脱水干燥可兼用乙 二醇吸收和固体吸附干燥两种方法。 • 乙二醇干燥脱水的流程为:在操作压力170~340KPa、 温度40~50℃下,乙二醇吸收闪蒸气中大部分的水和 部分毒物,少量氯中烷和从塔底排出,解析再生。而 塔顶出来的物料含水量小于50ppm,送往固体吸附干 燥塔进一步脱水。固体吸附干燥塔采用活性氧化铝或 沸石、分子筛作为吸附剂。
5).溶剂 用于淤浆聚合的溶剂要求沸点低于—100℃,不溶 解聚合物,对催化剂是惰性的,通常使用易于溶解催 化剂A1C13的CH3C1。
可选择的范围较宽,可以是弱极性溶剂和非极性溶剂,如仲胺、 芳醚、芳烃、卤化烃等。
选择溶剂时应考虑因素:
• a. 溶剂对聚合增长链活性中心不发生反应,如链终止或链转移反应; • b. 不会使催化剂中毒失去活性,而且不含有使催化剂中毒的杂质;
• c. 溶剂种类对聚合反应速度、聚合物结构可能发生的影响;
•(4)聚合物具有较为理想的分子量和分子量分布。
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5、 丁基橡胶的生产工艺过程(淤浆法)
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1)将粗异丁烯和氯甲烷分别在脱水塔和精馏塔进
行脱水和精制以后,与异戊二烯在混合槽中按一定的 比例混合。
2)混合液在冷却器里冷至-100℃,然后送入反应器。 3)同时配制好催化剂溶液并冷却。 4)聚合反应在 -98℃左右进行,几乎瞬时完成。聚 合物在氯甲烷中沉淀形成颗粒状浆液。
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2、 阳离子聚合的催化剂——“酸”
•1).质子酸(含氢酸)
• 如HClO4、H2SO4、H3PO4和三氯乙酸CCl3COOH等。
•2).Lewis酸 • 较强的有BF3、AlCl3,中强的有FeCl3、SnCl4和TiCl4, 较弱的有ZnCl2等。 •3).有机金属化合物 • 有Al(C2H5)3、 Al(C2H5)2Cl 、AlC2H5Cl2等。
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♠ 离子(配位)聚合实施方法
本体聚合(气相法、液相法); 溶液聚合(淤浆法、溶液法);
有些催化剂对水的作用敏感; 反应过程中生成的碳正离子增长链、碳负离子增长链、 阴离子配位键对水的作用是灵敏的。
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♠ 离子聚合生产工艺特点
1、溶剂选择与精制
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4、丁基橡胶聚合反应的特点
•(1)在氯代烃类强极性溶剂中,异丁烯和异戊二烯 的聚合反应是一种沉淀聚合反应。 •(2)聚合反应速率快,即使在低温下进行反应也能 瞬间完成,所以反应器夹套用液态乙烯作冷却剂。 •(3)体系粘度低,有利于聚合热移出,且便于聚合 物物料的强制循环和输送。
第九章
阳离子聚合工艺
☆ 9.1 概述
☆ 9.2 阳离子聚合体系
☆ 9.3 丁基橡胶合成工艺
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9.1 概述
♦ 在高分子合成工业中,阳离子聚合往往采取低固含量的溶液聚合 方法;及原料和产物多级冷凝的低温聚合工艺。 ♦ 特点: ♦ 生产成本较高,由于聚合只限于使用高纯有机溶剂,不能用水等 便宜物质作介质,因而生产成本较高。一般来说,凡是可采用自由 基聚合的单体都不采用离子型聚合来制备聚合物。 ♦ 变化因素多,因为阳离于聚合体系具有动力学链不终止。催化剂 种类多,选择范围广和单体的聚合活性可随催化剂和溶剂变化等特 点,从高分子合成的角度来看,可变化因素多,是一种具有相当创 造潜力、引人注目的聚合方法。
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工业上阳离子聚合生产聚合物品种主要有:聚异丁烯, 聚甲醛,聚乙烯亚胺,丁基橡胶等。
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利用活性阳离子聚合反应不仅可以合成分子量较狭窄, 和可控制分子量的聚合物,而且可以获得: a. 端基为某功能团的聚合物; b. 具有功能性悬挂基团的聚合物;
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第三篇 离子型聚合工艺
第九章 阳离子聚合工艺
第十章
阴离子聚合工艺
第十一章 配位离子聚合工艺
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共价键均相断裂产生两个自由基,非均相断裂则产生离子。
单体类型:乙烯基单体、二烯烃单体以及一些杂环化合物。 同样具有链引发、链增长、链转移、链终止等基元反应。 不同之处: 在自由基聚合过程中引发剂种类对链增长反应无影响, 但在离子聚合过程中由于对应离子的存在所以其种类的 不同会明显影响增长链末端的性质; 反应介质通常对自由基聚合反应过程中的链增长无影响 或影响甚小,而在离子聚合过程中反应介质不仅明显影 响聚合反应动力学而且还影响所得大分子的分子链结构。
• d. 适当的熔点和沸点,要求在聚合温度下保持流动状态; • e. 在溶液聚合过程中还要考虑溶剂对单体和聚合物的溶解能力; 精制:脱除水分和有害物质。 • f. 从技术经济和劳动保护上要考虑溶剂来源、成本、毒性等因素。
通过净化剂,如活性炭、硅胶、活性氧化 铝或分子筛除去微量杂质和水分。
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5)聚合后的淤浆液从反应器中溢流出来进入盛 有热水的闪蒸罐,在此蒸发氯甲烷和未反应单体。 6)橡胶的水淤浆液用泵达到挤出干燥系统,干 燥后包装为成品。
7)闪蒸罐出来的蒸气经活性氧化铝干燥、分馏
后送到进料和催化剂配制系统循环使用。
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① 催化剂的配制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ33
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• 来自干燥系统的未反应单体和溶剂进入精馏分离系统。 第一精馏塔塔板数约120块,塔顶蒸出烯烃含量<50ppm 的氯甲烷。 • 塔底引出的异丁烯、异戊二烯和残余的氯甲烷被送入 约含有30个塔板数的第二蒸馏塔。 • 从第二蒸馏塔顶部得到含3%一10%异丁烯的氯甲烷 可再作为进料使用,
• 烃类化合物: 如甲苯和己烷及硝基化合物、硝 基甲烷和硝基苯。
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4、 阳离子聚合反应的机理
阳离子聚合反应历程为链引发、链增长和链终止 等三个步骤。 1).链引发
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2).链增长
3).链终止 • 有很多种反应能够导致正离子聚合反应中生长链的 终止。但是,终止反应是否发生动力学链的终止是 一个重要的差别。
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9.3 丁基橡胶聚合工艺
1、 生产丁基橡胶的原料、规格
合成丁基橡胶的主要原料: 单体:异丁烯及异戊二烯; 溶剂: 氯甲烷,质量分数为74%~39%; 催化剂: AlCl3,0.2~0.3%(以单体为准); 共引发剂:水,0.002%(AlCl3为基准); 相对分子量调节剂:乙烯或丙烯。
• 从塔的底部得到异丁烯和异戊二烯。经过除去高沸点 的精制系统,可作原料用。
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6、 生产控制因索
1).杂质 • 按照其作用原理,杂质可以分为给电子体和烯烃两类。
• 当给电子体杂质含量极少时,与AlCl3生成的络合物可 以离解成为活性催化剂;但是,若杂质与AlCl3反应生成 物活性不高,会导致转化率降低。
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• (2)淤浆聚合:以强极性氯代甲烷作溶剂,它能溶
解单体,但不溶解聚合物。
生成的聚合物能成为细小的颗粒分散于溶剂中形 成淤浆状,这样可减少传热阻力,快速聚合,从而可 提高生产能力。但生成的聚合物以沉淀形态析出,易 于沉积于聚合釜底部及管道中,造成堵塞。为此须采 用强力的机械搅拌;或者特殊的列管式内循环聚合釜, 能使物料强制循环和导出聚合物。
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