聚合物合成原理

自由基聚合原理、本体聚合
1、 自由基聚合过程中的反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关?
黑芝
答:.自由基聚合过程中反应速度的影响因素有:单体浓度,引发剂浓度,温度等,其中聚合反应速率与单体浓度依次方,引发剂浓度平方根成正比,后者作为自由基机理的判断依据,而温度的影响因不同种类引发剂表现出较大差异.
聚合物分子量的影响因素有:单体浓度、引发剂浓度、温度、链转移以及终止方式等。单体、引发剂浓度表现在:动力学链长与单体浓度成正比,与引发剂浓度的平方根反比,也就是增加引发剂浓度会降低分子量。温度表现在:当引发剂和热引发聚合时,温度升高,产物平均聚合度下降;当光引发、辐射引发聚合时,温度对聚合度,聚合速率影响很小。链转移对聚合度的影响:向引发剂转移,自由基向引发剂转移,导致诱导分解,引发剂效率降低,同时也使聚合度降低; 链转移不影响动力学链长,但能使聚合度下降。不同终止方式也会造成分子量的差异,双基终止时Xn大,歧化终止时Xn小。
2、 自由基聚合所有引发剂有哪些类型,他们各有什么特点?
答:自由基聚合引发剂类型、特点如下:
a、 偶氮类引发剂,带吸电子取代基的偶氮化合物,分为对称和不对称两大类。如:偶氮二异(AIBN)
特点:分解反应几乎全部为一级反应,只形成一种自由基,无诱导分解;比较稳定,能单独安全保存;分解时有N2逸出,动力在于生成高稳定的N2。
b、 有机过氧类引发剂,如:过氧化二苯甲酰(BPO)
处方量特点:稳定性低,保存是粗产品,使用前要精制;使用温度一般在60-80℃;有氧化性,有诱导分解。
c、 无机过氧类引发剂,无机过硫酸盐,如:过硫酸钾K2S2O8和(NH)2S2O8。
特点:这类引发剂能溶于水,多用于乳液聚合和水溶液聚合。
d、 氧化—还原引发体系,分为水溶性氧化—还原引发体系和油溶性氧化—还原引发体系
特点:活化能较低,可在较低温度(0—50℃)下引发聚合,具有较快的聚合速率。多用于乳液聚合。
3、 引发剂的分解速率与哪些因素有关?引发剂的半衰期的含义是什么?生产中有何作用?
答:引发剂的分解属于一级反应,分解速率与引发剂浓度的一次方成正比。引发剂的半衰期是指引发剂分解至起始浓度一般时所需的时间。        因此,引发剂的活性大小可以用分解速率常数kd或半衰期t1/2来表示.分解速率常数越大或半衰期越短,引发剂活性越高。引发剂分解速率常速与温度遵循Arrhenius公式。                  在不同温度下,测定某种引发剂分解速率常数,对㏑kd与1/T作图,得一条直线,由截距可求频率因子Ad,由斜率求出分解活化能Ed。
4、 引发剂的选择主要根据哪些因素考虑?推他网
答:a、首先根据聚合方法选择引发剂类型
本体、悬浮和溶液聚合选用偶氮类和过氧类油溶性有机引发剂
唯美主义运动乳液聚合和水溶液聚合选用过硫酸盐—类水溶性引发剂或氧化—还原引发体系
b、根据聚合温度选择活化能或半衰期适当的引发剂,使自由基形成速率和聚合速率适中。
c、在实际聚合研究和工业生产中,一般应选择半衰期与聚合时间同数量级或相当的引发剂。
d、在选择用引发剂时,还需考虑引发剂对聚合物有无影响,有无毒性,使用储存时是否安全等问题。
lw25-1265、 为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs值小得多,而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大得多? 
答:加入分子量调节剂时,聚合度的定量关系为:
其中[S]为调节剂浓度,因为溶剂的浓度远远高于调节剂浓度,聚合物平均聚合度与溶剂的浓度成反比。若要得高分子量产品则应选择Cs值甚小的溶剂。如果要获得较低分子量产品则应选择Cs值高有溶剂。
分子量调节剂:即在聚合体系中添加少量链转移常数大得物质,由于链转移能力特别强,只需加入少量便可明显降低分子量,而且还可以通过调节其用量来控制分子量,因此这类链转移剂又叫分子量调节剂。
6、 以苯乙烯的本体聚合为例,说明本体聚合的特点。
答:聚苯乙烯分子量为5-30万,Tg=100℃,透明硬脆,尺寸稳定易加工。其聚合反应单体纯度越高,温度越高,诱导期越短,聚合早期,T升高,反应速率升高;分子量对其力学性能影响很大,过低,机械强度很低,过高,加工性能很差;转化率升高,粘度指数形式增大,热排除就越困难,目前最高可达99.9%。N2保护利于提高透明度,聚合前需除去酚类阻聚剂。
由此可看出本体聚合特点:
优点:a、产品纯净,不存在介质分离问题;
      b、可直接制得透明的板材,型材;
      c、聚合设备简单,可连续或间接生产。
缺点:体系很粘稠,聚合热不易扩散,温度很难控制,轻则造成局部过热,产品有气泡,分子量分布宽,重则温度失调,引起爆聚。
7、 高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的,对聚合物的加工及性能有何影响?
答:由于乙烯分子结构完全对称,无活化取代基,聚合活性极低,因此需要在较激烈条件下(高温、高压)才能使其聚合。而在高温条件下,链自由基容易发生分子内或分子间链转移反应。所生成聚合物链上的自由基可引发乙烯聚合,形成支链。因此,所得聚乙烯结晶度低(50%-70%),相对密度也低(0.91-0.93),故常常被称为低密度聚乙烯(LDPE)。
高压聚乙烯结构决定了其为非极性高分子材料,电绝缘性能优异,较高的化学稳定性,但力学性能不如高密度聚乙烯(HDPE),但具有良好的柔韧性、延伸性和透明性,而成为非常好的膜材料,大量用于农用薄膜、工业包装膜。除此之外,还可用于制造软管、中空容器及电缆绝缘层等。
8、 乙烯高压聚合的影响因素有哪些?
答:乙烯高压聚合的影响因素有:
a、 压力。气相反应,压力对聚合反应有很大影响,压力增大,聚合物的产率和分子量增大,同时使聚乙烯分子链中的支链度及乙烯基含量降低,即产品密度增大。工业压力为150-200MPa。
b、 温度。一定范围内,温度升高,聚合反应速率及聚合产率均增高;温度超过一定值后,聚合物产率、分子量及密度则下降。
c、 引发剂。引发剂用量增加聚合反应速率加快,分子量下降,用量约为聚合物量的万分之一;常用引发剂为:氧、有机过氧化物、偶氮化合物。
d、 链转移剂。不同链转移剂会产生差异,丙烯会降低密度,丙醛会使链端带官能团等。
e、 乙烯纯度。杂质影响产品性能,且量增使聚合物分子量下降。工业要求乙烯纯度大于99.95%。常见杂志:甲烷、乙烷、CO、CO2、硫化物等。
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本文发布于:2024-09-22 19:42:33,感谢您对本站的认可!

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