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正離子與負(fù)離子引發(fā)的聚合反應(yīng)


實(shí)驗(yàn)室k / 2018-08-31

       正離子引發(fā)    在乙烯基上帶有給電子基團(tuán)的單體(苯乙烯、異丁烯)能用酸性引發(fā)劑進(jìn)行正離子聚合,特別當(dāng)反應(yīng)在溶劑化的介質(zhì)中進(jìn)行時(shí)更是如此.在正離子體系中實(shí)際的引發(fā)劑是質(zhì)子酸[勃侖斯特(Brönsted)酸];不過(guò),當(dāng)質(zhì)子酸離子化不夠引起反應(yīng)時(shí),路易斯(Lewis)酸可起有效的共引發(fā)劑的作用.典型的質(zhì)子酸包括水、醇類、鹵化氫和其他無(wú)機(jī)酸;硼、鋁、鐵、鈦和錫的鹵化物是普通的路易斯酸的一些例子.

正離子與負(fù)離子引發(fā)的聚合反應(yīng)

       對(duì)正離子引發(fā),已提出兩種歷程.第一種歷程認(rèn)為,如果質(zhì)子酸和路易斯酸之間形成一復(fù)合酸,然后質(zhì)子與單體結(jié)合,則無(wú)論何時(shí)用水或醇類作為質(zhì)子酸都是有效的:

HX+MXn → H+[MXn+1]-                
H+[MXn+1]-+C=C → H—C—C+[MXn+1]-          (16-15)

第二種歷程,是針對(duì)以鹵化氫為質(zhì)子酸的條件的,假定首先在路易斯酸和烯烴之間形成絡(luò)合物,然后此絡(luò)合物與質(zhì)子酸結(jié)合:

MXn+C=C → [MXn·C=C]            
[MXn·C=C]+HX → H—C—C+MX-n+1          (16-16)

正離子引發(fā)的動(dòng)力學(xué)由公式表達(dá)如下:

Ric=kic[I][M]          (16-17)

       負(fù)離子引發(fā)    在乙烯基碳原子上帶有吸電子基團(tuán)的單體(甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈)用堿性引發(fā)劑特別容易進(jìn)行負(fù)離子聚合.引發(fā)歷程取決于所用引發(fā)劑的類型以及介質(zhì)的極性和溶劑化能力.

       將堿金屬(非均相)或存在于高度溶劑化介質(zhì)中的堿金屬-芳香烴絡(luò)合物(均相)引入含有活潑單體的溶液中時(shí),電子從金屬(或金屬絡(luò)合物)轉(zhuǎn)移到單體內(nèi)能量最低且未充滿電子的分子軌道上,形成一自由基離子:

至少?gòu)睦碚撋?,此自由基離子可以同時(shí)從兩端進(jìn)行鏈增長(zhǎng),一頭是離子型的,另一頭是自由基型的.實(shí)際上,在能量上最有利的途徑是自由基離子發(fā)生偶合,形成雙負(fù)離子,此雙負(fù)離子可同時(shí)從兩端引發(fā)聚合:

       可溶的有機(jī)金屬和堿金屬亞胺引發(fā)劑看來(lái)是通過(guò)形成一般的負(fù)離子來(lái)起作用的:

實(shí)際的引發(fā)歷程并不象畫的那么簡(jiǎn)單,因?yàn)樵诜侨軇┗慕橘|(zhì)中,引發(fā)劑常常聚集在一起:

(BuLi)n ?nBuLi          (16-21)

這樣,與那些加到反應(yīng)混合物中全部離解的負(fù)離子引發(fā)劑不同,這種聚集在一起的引發(fā)劑將在一定的時(shí)間內(nèi)不斷分解,形成活潑的單分子引發(fā)劑.這一影響可以通過(guò)加入少量四氫呋喃這種有強(qiáng)溶劑化作用的物質(zhì)得到彌補(bǔ),而不必改變介質(zhì)的介電常數(shù).為了更詳細(xì)地了解這方面的情況,請(qǐng)讀者參考相關(guān)文獻(xiàn).


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