有机高分子材料常见聚合方法!

在材料、化工领域中存在很多有机高分子材料,通常需要完成聚合反应而确立。因为聚合机理不同,所采用的聚合方法也会有所不同。

化学氧化偶联反应

通过氧化剂 (如氧气、过氧化氢、过氧化苯甲酰等) 的作用,使得两个或多个有机分子发生偶联反应,生成含有C-C键的化合物,主要用作扩展芳环共轭体系、延长碳链。反应机理较为复杂,不同的反应类型具有不同的机理路径,最常见的有:烯烃的氧化偶联、芳香族化合物/醛和酮的氧化偶联。

氧化偶联反应图

Friedel-Crafts反应

在无水三氯化铝等路易斯酸存在下,芳烃与卤烷作用,在芳环上发生亲电取代反应,其氢原子被烷基取代,生成烷基芳烃的反应。

在烷基化反应中,反应并不停止在一烷基化阶段,由于生成的烷基苯比苯易于烷基化,还可以生成多烷基取代的芳烃。以苯的乙基化为例,除乙苯外,还生成二乙苯和三乙苯等。如果加入过量的苯,则可以提高乙苯的产率,抑制多乙苯的生成,这是因为傅列德尔-克拉夫茨烷基化反应 (Friedel-Craft) 是可逆反应。

Friedel-Craf反应图

Diels-Alder反应

在加热条件下,共轭二烯烃与含碳碳双键或碳碳三键的化合物进行1,4-环加成反应,生成六元环烯烃,反应也经过一个环状过渡态。成环反应需要的温度比开环反应的温度低些。这个反应称做双烯合成反应。

Diels-Alder反应图

嵌段共聚

又称“镶嵌共聚”,是一种生成镶嵌共聚物的共聚反应,可以看成是接枝共聚的特例。其接枝点位于聚合物主链的两端,嵌段共聚物指的是聚合物主链上至少具有两种以上单体聚合而成的以末端相连的长序列 (链段) 组合成的共聚物。

嵌段共聚的链段序列结构有三种基本形式:

  • Am—Bn,二嵌段聚合物

  • Am—Bn—Am或Am—Bn—Cn三嵌段聚合物

  • — (Am—Bn) n—,多嵌段聚合物

嵌段共聚原理图

加成聚合

有碳–碳双键的单体经加成反应相互连接而形成高分子链的聚合。

缩合聚合反应

简称缩聚反应,是指由一种或多种单体相互缩合生成高分子的反应,其主产物称为缩聚物。缩合聚合反应的单体为带有2个 (或以上) 反应官能团的化合物聚合时脱去小分子形成聚合物,故聚合物的重复结构单元分子量比单体小。

常见反应条件:熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚

产物结构:线性缩聚反应、体型缩聚反应

悬浮聚合

溶有引发剂的单体以液滴状悬浮于水中进行自由基聚合的方法。整体看水为连续相,单体为分散相。聚合在每个小液滴内进行,反应机理与本体聚合相同,可看作小珠本体聚合。

组成:单体+ (油溶性) 引发剂+双亲性分散剂+去离子水

乳液聚合

单体借助乳化剂和机械搅拌,使单体分散在水中形成乳液,再加入引发剂引发单体聚合。在用乳液聚合方法生产合成橡胶时,除加入单体、水、乳化剂和引发剂四种主要成分外,还经常加入缓冲剂 (用于保持体系PH不变)、活化剂 (形成氧化还原循环系统)、调节剂 (调节分子量、抑制凝胶形成) 和防老剂 (防止生胶及硫化胶老化) 等助剂。

本体聚合

是单体 (或原料低分子物) 在不加溶剂以及其它分散剂的条件下,由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。有时也可加少量着色剂、增塑剂、分子量调节剂等。液态、气态、固态单体都可以进行本体聚合。

活性聚合

是指在适当的合成条件下,无链终止与链转移反应,活性中心浓度保持恒定的时间比完成反应所需时间长数倍的聚合反应。由于没有链转移,聚合过程中聚合物链的数目保持恒定;而没有链终止,直到体系中单体消耗完,聚合反应停止时,聚合物链仍然保持活性基。

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2024-04-13 09:28

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