例1 苯乙烯(M造纸产业发展政策
1)和丙烯酸甲醇(M2)在苯中共聚,已知r=0.75,r2=0.20。求:(1)画出共聚物组成F1杨淑荣
-f1曲线;(2)[M1]0=1.5mol·L-1,[M2]0=3.0mol·L-1,求起始共聚物的组成;(3)当M1质量分数为15%,当M2质量分数为时85%,求共聚物的组成。 解 (1) 因为r1=0.75 < 1 , r2=0.2 < 1,所以,两单体的共聚属于有恒比共聚点的非理想共聚。其恒比点为: 共聚物组成的F1-f1曲线如下:
·
(2)因为[M1]0=1.5mol·L-1,[M2]0=3.0mol·L-1。
得
起始共聚物组成为
(3)当[M1]0=15%(质量分数),[M2]=85%(质量分数),M1和M2的摩尔分数分别为:
起始共聚物组成为
例2 根据下图的二元组分的自由基共聚反应F1-f1关系形状,判断竞聚率值、共聚反应特征、共聚物组成与原料组成的关系,以及共聚物两组分排列的大致情况。
解 曲线(1)r1=r2=0,交替共聚,不论单体配比如何,共聚物组成恒定,并且不随转化率的变化而变化,共聚物为交替共聚物,两种结构单元严格交替排列。
曲线(2)r1=r2=1,恒比共聚,不论单体配比如何,共聚物组成与单体组成完全相等,并且不随转化率的变化而变化,共聚物为无规共聚物。
曲线(3)r朱福林1>1,,r2<1,非理想共聚,共聚物中M1组成(F1)和单体组成中M1的含量(f1)均随转化率的增加而下降,共聚物为无规共聚物。《全国年节及纪念日放假办法》
曲线(4)r1r2=1且r1<1,理想共聚,共聚物中M1组成(F1)和单体组成中M1的含量(f百度天下1)均随转化率的增加而增加,共聚物为无规共聚物。
例3 丙烯腈-苯乙烯的竞聚率r1=0.04,r2=0.40,若所采用的丙烯腈(M1)和苯乙烯(M2)的投料质量比为24:76,在生产中采用单体一次投料的聚合工艺,并在高转化率下才停止反应。试求:(1)画出F-f的关系图;(2)计算恒比点,并讨论所得共聚物的均匀性;(3)所需的共聚物组成中含苯乙烯单体的质量分数为70%,问起始单体配料比及投料反法又如何? 解 (1)由于r1<1,r2<1,此共聚体系属于有恒比点的共聚体系,其F1-f1的关系图如下:
(2)恒比点(f1)A为:
据两单体的分子量可知,当两单体投料质量比为24:76时,M何其芳的资料1的摩尔分数为:
由于f01为0.38,与恒比共聚点十分相近,在聚合过程中共聚物组成随转化率的变化不大,因此在这种投料比下,一次投料于高转化率下停止反应,仍可制得相当均匀的共聚物。
(3)所需的共聚物组成中含苯乙烯单体单元的质量分数为70%时:
得:f01=0.605
投料方法:将两种单体按m1/m2=0.78 (质量比)比例相互混合,一次投料,采用补加活性单体的方法保持共聚物组成均一。
例4 在自由基共聚合反应中,苯乙烯(St)的相对活性远大于醋酸乙烯酯(VAc),醋酸乙烯酯均聚时,如果加入少量苯乙烯,则醋酸乙烯酯难以聚合。试解释发生这一现象的原因。
解 醋酸乙烯酯(r1=55)和苯乙烯(r2=0.01)的共聚反应中存在以下四种链增长反应,其链增长速率常数如下:
~~~St· + St →~~~St St· k11 = 176 L·mol-1·s-1
~~~St· +VAc →~~~St VAc· k12 = 3.2 L·mol-1·s-1
~~~ VAc· +VAc →~~~ VAc VAc· k22 = 3700L·mol-1·s-1
~~~ VAc· + St →~~~ VAc St· k21 = 370000L·mol-1·s-1
如果单体中加有少量苯乙烯,由于k21>>k22 ,所以~~~VAc·很容易转变为VAcSt· ,而~~~VAcSt·再转变成~~~StVAc·则相当困难(k12很小)。醋酸乙烯酯均聚时,体系中绝大部分单体是VAc,所以少量苯乙烯的存在大大地降低了醋酸乙烯酯的聚合速率。