活性聚合
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第六章离子聚合一、名称解释1. 阳离子聚合:增长活性中心为带正电荷的阳离子的连锁聚合。
2. 活性聚合:当单体转化率达到100%时,聚合仍不终止,形成具有反应活性聚合物(活性聚合物)的聚合叫活性聚合。
3. 化学计量聚合:阴离子的活性聚合由于其聚合度可由单体和引发剂的浓度定量计算确定,因此也称为化学计量聚合。
4. 开环聚合:环状单体在引发剂作用下开环,形成线形聚合物的聚合反应。
5. Ziegler-Natta引发剂:Zigler-Natta引发剂是一大类引发体系的统称,通常有两个组份构成:主引发剂是Ⅳ~Ⅷ族过渡金属化合物。
共引发剂是Ⅰ~Ⅲ族的金属有机化合物。
6. 配位聚合:单体与引发剂经过配位方式进行的聚合反应。
具体的说,采用具有配位(或络合)能力的引发剂、链增长(有时包括引发)都是单体先在活性种的空位上配位(络合)并活化,然手插入烷基—金属键中。
配位聚合又有络合引发聚合或插入聚合之称。
7. 定向聚合:任何聚合过程(包括自由基、阳离子、阴离子、配位聚合)或任何聚合方法(如本体、悬浮、乳液和溶液等),只要它是经形成有规立构聚合物为主,都是定向聚合。
定向聚合等同于立构规整聚合。
二、选择题1. 下列单体中哪一种最容易进行阳离子聚合反应---------------------------------------------( B )A.CH2=CH2B.CH2=CHOCH3C.CH2=CHCl D.CH2=CHNO22. 下列哪种物质不能作为阳离子聚合的引发剂------------------------------------------------(B )A.正碳离子盐B.有机碱金属C.质子酸D.Lewis酸3. 四氢呋喃可以进行下列哪种聚合---------------------------------------------------------( C )A.自由基聚合B.阴离子聚合C.阳离子聚合D.配位聚合4. 在无终止的阴离子聚合中,阴离子无终止的原因是(C )A 阴离子本身比较稳定B 阴离子无双基终止而是单基终止C 从活性链上脱出负氢离子困难D 活化能低,在低温下聚合5. 合成聚合物的几种方法中,能获得最窄相对分子质量分布的是( A )A 阴离子聚合B 阳离子聚合C 自由基聚合D自由基共聚合6. 能引发苯乙烯阴离子活性聚合,并且聚合度等于两倍的动力学链长的是(D)A. BuLiB. AIBNC. AlCl3+H2OD. 萘+钠7. 制备分子量分别较窄的聚苯乙烯,应该选择(B)A阳离子聚合B阴离子聚合反应C配位聚合反应D自由基聚合反应8. 按阴离子聚合反应活性最大的单体是(A)A α-氰基丙烯酸乙酯B 乙烯C 甲基丙烯酸甲酯D乙酸乙烯酯9. 高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的合成方法不同,若要合成高密度聚乙烯所采用的引发剂是( B )A. BuLiB. TiCl4-AlR3C. BF3+H2OD. BPO10. Ziegler-Natta引发剂引发丙烯聚合时,为了控制聚丙烯的分子量,最有效的办法是(D)A 增加引发剂的用量B适当降低反应温度C适当增加反应压力D加入适量氢气11. 合成顺丁橡胶所用的引发剂为(D)A BPOB BuLiC Na + 萘D TiI+AlEt312. 鉴定聚丙烯等规度所用的试剂是(D)A 正庚烷B正己烷C 正辛烷D沸腾的正庚烷13. 能采用阳离子、阴离子与自由基聚合的单体是(B)A、MMAB、StC、异丁烯D、丙烯腈14. 在高分子合成中,容易制得有实用价值的嵌段共聚物的是(B)A配位阴离子聚合;B阴离子活性聚合;C自由基共聚合15 阳离子聚合最主要的链终止方式是(B)A向反离子转移;B向单体转移;C自发终止16能引发丙烯酸负离子聚合的引发剂是(A)A丁基锂B三氯化铝C过氧化氢17 取代苯乙烯进行阳离子聚合反应时,活性最大的单体是(A)A对甲氧基苯乙烯B对甲基苯乙烯C对氯苯乙烯D间氯苯乙烯18 在具有强溶剂化中进行阴离子聚合反应时,聚合速率随反离子的体积增大而(B)A增加B下降C不变D无规律变化19 用强碱引发己内酰胺进行阴离子聚合反应时存在诱导期,消除的方法是(C)A加入过量的引发剂B适当提高温度C加入少量乙酸酐D适当加压20 为了得到立构规整的1.4-聚丁二烯,1,3 –丁二烯可采用( D)聚合。
第五章离子聚合(Ionic Polymerization)活性聚合(Living Polymerization):当单体转化率达到100%时,聚合仍不终止,形成具有反应活性聚合物(活性聚合物)的聚合叫活性聚合。
化学计量聚合(Stoichiometric calculation Polymerization):阴离子的活性聚合由于其聚合度可由单体和引发剂的浓度定量计算确定,因此也称为化学计量聚合。
开环聚合(Ring-Opening Polymerization):环状单体在引发剂作用下开环,形成线形聚合物的聚合反应。
第六章配位聚合(Coordination Polymerization)配位聚合(Coordination Polymerization):单体与引发剂经过配位方式进行的聚合反应。
具体的说,采用具有配位(或络合)能力的引发剂、链增长(有时包括引发)都是单体先在活性种的空位上配位(络合)并活化,然手插入烷基—金属键中。
配位聚合又有络合引发聚合或插入聚合之称。
定向聚合(Stereo-regular Polymerization):任何聚合过程(包括自由基、阳离子、阴离子、配位聚合)或任何聚合方法(如本体、悬浮、乳液和溶液等),只要它是经形成有规立构聚合物为主,都是定向聚合。
定向聚合等同于立构规整聚合(Stereo-specific Polymerization)。
Ziegler-Natta聚合(Ziegler –Natta Polymerization):采用Zigler-Natta引发剂的任何单体的聚合或共聚合。
立体异构(Stereo-isomerism):分子中的原子的不同空间排布而产生不同的构型。
可分为光学异构体和几何异构体。
构型(Configuration):是由原子(或取代基)在手性中心或双键上的空间排布顺序不同而产物的立体异构。
构象(Conformation):构象则是对C-C单键内旋转异构体的一种描述,有伸展型、无规线团、螺旋型和折叠链等几种构象。
原子转移自由基聚合(ATRP)简介1引言聚合物合成的控制一般指对聚合物结构和分子量的控制。
活性聚合可以得到分子量分布极窄的聚合物,是制备结构明晰的聚合物的理想方法。
与传统聚合相比,活性聚合具有如下特征:(1)一级动力学特征,即聚合速率与时间呈线性关系;(2)聚合物的目标分子量可事先设计,且聚合物数均分子量随单体转化率的增长而线性增长;(3)分子量分布窄;(4)聚合物链末端在单体耗尽后仍能保持活性,再次加入单体可继续引发增长。
活性聚合最早报道于1956年,Szwarc课题组以萘钠为引发剂,在低温四氢呋喃溶剂中实现了苯乙烯的阴离子聚合,即为高分子科学史上的第一例活性聚合。
因聚合物溶液在反应停止后保存数月仍能引发新的单体进行聚合,因而被称为“活性”聚合。
这一聚合方法率先实现了对聚合物分子量的控制性,亦为功能化聚合物结构设计的研究开辟了新思路。
但阴离子聚合反应有其难以避免的局限性,如:需要高纯度试剂,反应条件极为苛刻,聚合体系必须严格无水无氧,反应不能含有其他杂质,单体适用性也十分有限。
20世纪末期,高分子科学家逐渐将目光转向了“活性”自由基聚合(LRP)。
1982年Otsu课题组报道了引发-转移-终止剂聚合法(Iniferter),该方法中Iniferter试剂可产生两种活性不同的自由基,活性较高的自由基引发单体聚合,活性较低的自由基不能引发聚合,而是与增长自由基发生链终止。
通过这一策略有效降低了增长自由基的浓度,从而实现了“活性”聚合。
此后,人们发现建立活性种与休眠种之间的可逆平衡,以此控制体系中增长自由基的浓度,是实现“活性”自由基聚合的关键所在。
遵循这一思路,人们逐渐实现了各种各样的“活性”自由基聚合方法,如氮氧稳定自由基聚合法(NMP),原子转移自由基聚合法(ATRP),可逆加成断裂转移聚合法(RAFT),单电子转移自由基聚合法(SET-LRP)等。
原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization,ATRP)是1994至1995年由Matyjaszewski和Sawamoto等人同时提出的一种聚合方法。
活性聚合活性聚合(Living Polymerization)摘要:活性聚合(Living Polymerization)是一种特殊的聚合反应方法,可以在反应过程中控制聚合物的分子量和分子量分布。
活性聚合反应中的聚合物链可以在不与其他链发生反应的情况下不断延长,使得聚合物具有更高的结构控制性和功能化潜力。
本文将介绍活性聚合的基本原理、常见的活性聚合方法以及其在材料科学和工业中的应用。
1. 活性聚合的基本原理活性聚合是一种通过控制聚合物的生长速率和反应活性来实现的聚合过程。
与传统的自由基聚合不同,活性聚合是一种具有可逆性和控制性的反应,其中单体分子通过与活性种子发生反应而聚合,而活性种子可以通过适当的反应条件进行控制。
这种可控的聚合方式使得聚合物的结构和性质具备更高的可调性和定制性。
2. 常见的活性聚合方法2.1 原子转移自由基聚合(ATRP)原子转移自由基聚合是一种常见的活性聚合方法,可以以较高的控制度合成具有规则结构和可控分子量的高分子。
在ATRP中,通过引入适当的转移剂(如卤代烷烃)和催化剂(如铜络合物),可以实现聚合物链的生长和停止。
这种方法适用于各种单体,如甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和丙烯酸等,可以用于合成聚合物的共聚物和嵌段共聚物。
2.2 硅醚聚合(SIP)硅醚聚合是一种在低温条件下进行的活性聚合方法,它通过引入硅醚链传递剂来控制聚合物的生长和反应速率。
硅醚链传递剂可以在聚合反应中引发传递反应,从而实现聚合链的延长和停止。
这种方法可用于合成线性和星形共聚物,如聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物。
2.3 离子液体-金属有机框架催化剂聚合(IL-MOFs)离子液体-金属有机框架催化剂聚合是一种新兴的活性聚合方法,可以通过引入具有催化活性的离子液体-金属有机框架催化剂来控制聚合反应。
这种方法在聚合物链的生长和停止过程中具有高度的可控性和选择性,并且可以用于合成精确结构和多功能聚合物。
3. 活性聚合的应用3.1 材料科学领域活性聚合在材料科学领域具有广泛的应用,可以合成具有精确结构和控制形态的聚合物。
活性可控聚合(江婷婷 04300051)摘要:活性聚合是合成特制聚合物一种十分有效的方法。
近十几二十年来,人们除了在活性阴离子聚合理论和应用方面不断拓宽和深入外,还发现了活性阳离子聚合,自由基活性聚合,基团转移聚合以及其他准活性聚合方法。
本文就各种活性聚合化学理论成就,分类作一介绍。
关键词:活性可控聚合;阴离子活性聚合;阳离子活性聚合;自由基活性聚合;基团转移聚合1.前言活性聚合(living polymerization)是指不存在任何使聚合链增长反应停止或不可逆转副反应的聚合反应。
而实际上这种真正理想的情况十分罕见, 为此Matyjaszewski曾提出了可控聚合的概念:一种制备预先设定好的相对分子质量、低分散性(窄相对分子质量分布)和功能度可控的聚合物的方法。
目前活性聚合的判据可归纳为下列7 点[1]:( 1)聚合一直进行到单体全部转化,继续加入单体,大分子链又可继续增长;( 2) 聚合物的数均相对分子质量随单体的不断转化呈线性增加;( 3) 在整个聚合过程中,活性中心数保持不变;( 4) 聚合物相对分子质量可进行计量调控(不可能发生链转移而影响高聚物的相对分子质量);( 5) 聚合物相对分子质量分布为窄分布(Mw /Mn 接近于1) ;( 6) 采用顺序加入不同单体的方法,可制备嵌段共聚物;( 7) 可合成链末端带功能化基团的聚合物。
但到目前为止, 极少有某种聚合能同时满足这7方面的要求。
因此对活性聚合的要求拓宽,凡能满足以上几个重要判据的聚合都称为活性聚合。
2.可控“活性”聚合原理一般活性聚合的原理,即聚合过程中聚合物链的末端始终保持有反应活性。
聚合过程中聚合物链的增长速率可由: - d [M]/ dt = k [M] [ R ·]表示,在聚合过程中几乎没有终止反应,即[ R ·]为常数,因而可以通过调节单体浓度来控制聚合物链的增长速度,在单体浓度一定的条件下,可由反应时间来控制聚合物的分子量和厚度,可以认为聚合物的分子量及厚度随单体浓度、反应时间线性增加。