第七章 配位聚合
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第七章配位聚合一、名称解释配位聚合:指单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式(σ-π)的配位络合物。
随后单体分子插入过渡金属(Mt)-碳(C)中增长形成大分子的过程,所以也可称作插入聚合。
络合聚合:与配位聚合的含义相同,可以互用。
络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力,一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。
定向聚合:也称有规立构聚合,指形成有规立构聚合物的聚合反应,配位络合引发剂是重要的条件。
异构体:分子式相同,但原子相互联结的方式或顺序不同,或原子在空间的排布方式不同的化合物叫做异构体。
构象异构:由单键内旋转造成的立体异构现象。
立体构型异构:原子在大分子中不同空间排列所产生的异构现象。
对映异构:又称手性异构,由手性中心产生的光学异构体R型和S型。
顺反异构:由双键引起的顺式和反式的几何异构,两种构型不能互变。
全同立构:将碳-碳主链拉直成锯齿形,使处在同一平面上,取代基处于平面的同侧,或相邻手性中心的构型相同。
间同立构:若取代基交替地处在平面的两侧,或相邻手性中心的构型相反并交替排列,则称为间同立构聚合物。
全同聚合指数:一致立构规整度的表示方法,指全同立构聚合物占总聚合物的分数。
立构规整度:立构规整聚合物占聚合物总量的百分数。
二、选择题1. 氯化钛是α-烯烃的阴离子配位聚合的主引发剂,其价态将影响其定向能力,试从下列3种排列选出正确的次序( A )A TiCl3(α,γ,δ) > α- TiCl3-AlEtCl2>TiCl4B TiCl2>TiCl4>TiCl3(α,γ,δ)C TiCl4>TiCl3(α,γ,δ) > TiCl22. 下列聚合物中哪些属于热塑性弹性体(d和e)(a) ISI (b)BS (c) BSB (d)SBS (e) SIS3. 下列哪一种引发剂可使乙烯、丙烯、丁二烯聚合成立构规整聚合物?(1)n-C4H9Li/正己烷(2)萘钠/四氢呋喃(3) TiCl4-Al(C2H5)3(4) α- TiCl3-Al(C2H5) 2Cl(5)π-C3H5NiCl (6) (π-C4H7)2Ni4. 下列哪一种引发剂可使丙烯聚合成立构规整聚合物?(D)(A)n-C4H9Li/正己烷(B)萘钠/四氢呋喃(C) TiCl4-Al(C2H5)3(D) α- TiCl3-Al(C2H5) 2Cl三、简答题1. 聚乙烯有几类?如何合成?结构与性能有什么不同?与生产方法有何关系?答:聚乙烯主要有三类:低密度聚乙烯(LDPE),高密度聚乙烯(HDPE),线形低密度聚乙烯(LLDPE)。
7 绪论7.1 课程的知识要点聚合物的立体异构现象、全同立构、间同立构、无规立构、立构规整性聚合物、光学活性聚合物;配位聚合的基本机理、特点、基本概念及催化剂;Ziegler-Natta 引发体系、使用Z-N引发剂注意的问题。
7.2 本章习题1.名词解释:配位聚合、定向聚合、立构选择性聚合、立构规整度、全同指数、光学活性聚合物。
2. 配位阴离子聚合与典型的阴离子聚合有何不同?其特点如何?3. Z-N引发剂有哪些组分?使用时应注意哪些问题?4. 丙烯用TiCl3-AlEt3引发聚合,用何物质调节聚丙烯分子量?5.聚合物有哪些立体异构体?为什么通常含手征性碳原子的聚合物不显示旋光活性?要制备光学活性高分子应采取哪些措施?6.写出下列单体可能的立构规整性聚合物的结构:7.工业上生产的聚乙烯有几种?它们分别是由何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分聚乙烯种类?8.工业上生产的顺丁橡胶有几种?它们分别是由何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分顺丁橡胶种类?9.立构规整聚丁二烯有几种?它们分别由何种引发剂合成?10.使用Ziegler-Natta引发体系时,为保证实验成功,需要采取那些必要措施?用什么方法除掉残存的引发剂?7.3 模拟考试题1.如何制备光学活性聚合物?2.写出下列单体可能的立构规整性聚合物的结构:3.工业上生产的聚乙烯有几种?它们分别是由何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分聚乙烯种类?4. 丙烯用TiCl3-AlEt3引发聚合,用何物质调节聚丙烯分子量?5.聚合物有哪些立体异构体?为什么通常含手征性碳原子的聚合物不显示旋光活性?要制备光学活性高分子应采取哪些措施?6.工业上生产的顺丁橡胶有几种?它们分别是由何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分顺丁橡胶种类?1.4 模拟考试题答案1.如何制备光学活性聚合物?答:1)改变手性碳原子C*的近邻环境2)将侧基中含有手性C*的烯烃聚合2.写出下列单体可能的立构规整性聚合物的结构:答:略。
第7章 配位聚合(一)思考题1.如何判断乙烯、丙烯在热力学上能够聚合?采用哪一类引发剂和工艺条件,才能聚合成功?答:(1)根据聚合自由能差0<S T H G ∆-∆=∆,作出判断。
大部分烯类单体的熵变近于定值,约为-100~120J •mol -1,在一般聚合温度下(50~100℃),1mol kJ 42~30-⋅=∆-S T ,因此当1mol kJ 30-⋅≥∆-H 时,聚合就有可能。
乙烯和丙烯的H ∆-分别为950kJ •mol -1、85.8kJ •mol -1,所以在热力学上很有聚合倾向。
(2)在100~350MP 的高压和160~270℃高温下,采用氧气或有机过氧化物作引发剂,乙烯按自由基机理进行聚合,得到低密度的聚乙烯(LDPE );若采用TiC14-Al (C 2H 5)3为催化剂,在汽油溶剂中进行配位聚合,则得高密度的聚乙烯(HDPE )。
采用α-TiCl-Al (C 2H 5)3为催化剂,于60~70℃下和常压或稍高于常压的条件下,丙烯进行配位聚合,可制得等规聚丙烯。
2.解释和区别下列诸名词:配位聚合、络合聚合、插入聚合、定向聚合、有规立构聚合。
答:(1)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,然后插入烷基—金属键中。
配位聚合又有络合引发聚合或插入聚合之称。
(2)络合聚合:与配位聚合的含义相同,可以互用。
络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力,一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。
(3)插入聚合:烯类单体与络合引发剂配位后,插入Mt-R链增长聚合,故称为插入聚合。
(4)定向聚合:也称有规立构聚合,指形成有规立构聚合物的聚合反应,配位络合引发剂是重要的条件。
(5)有规立构聚合:是指形成有规立构聚合物为主的聚合反应。
任何聚合过程或聚合方法,只要是形成有规立构聚合物为主,都是有规立构聚合。
第七章配位聚合思考题7.1如何判断乙烯、丙烯在热力学上能否聚合?采用哪一类引发剂和条件,才能聚合成功?答可根据聚合自由能差∆G=∆H—T∆S<0,作出判断。
大部分烯类单体的∆S近于定值,约-100~120J·mol-1,在一般聚合温度下(50~100℃),-T/∆S=30~42kJ·mol-1,因此当-∆H≥30kJ·mol-1时,聚合就有可能。
乙烯和丙烯的-∆H分别为950kJ·mol-1、858kJ·mo1-1,所以在热力学上很有聚合倾向。
在100~350MPa的高压和160-270℃高温下,采用氧气或有机过氧化物作引发剂,乙烯按自由基机理进行聚合,得到低密度的聚乙烯(LDPE);若采用TiCl4—Al(C2H5)3,为催化剂,在汽油溶剂中,进行配位聚合,则得高密度的聚乙烯(HDPE)。
采用。
A-TiCl3-Al(C2H5)3为催化剂,于60~70℃下和常压或稍高于常压的条件下,丙烯进行配位聚合可制得等规聚丙烯。
思考题7.2 解释和区别下列诸名词:配位聚合、络合聚合、插入聚合、定向聚合、有规立构聚合。
答配位聚合:是指单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式的配位络合物。
随后单体分子插入过渡金属(Mt)-碳(C)键中增长形成大分子的过程,所以也可称作插入聚合。
络合聚合:与配位聚合的含义相同,可以互用。
络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力,一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。
插入聚合:烯类单体与络合引发剂配位后,插入Mt-R链增长聚合,故称为插入聚合。
定向聚合:也称有规立构聚合,指形成有规立构聚合物的聚合反应,配位络合引发剂是重要的条件。
有规立构聚合:是指形成有规立构聚合物为主的聚合反应。
任何聚合过程或聚合方法,只要是形成有规立构聚合物为主,都是有规立构聚合。
思考题7.3区别聚合物构型和构象。
简述光学异构和几何异构。
聚丙烯和聚丁二烯有几种立体异构体?答构型:指分子中原子由化学键固定在空间排布的结构,固定不变。