|
|
|
Главная --> Справочник терминов Присоединения мономеров Стереорегулярность, и вообще определенная последовательность присоединения мономерных звеньев, в значительной мере фиксируются выбором каталитической системы. В то же время остальные молекулярные параметры зависят в основном от условий проведения полимеризации —температуры, давления, концентрации, степени превращения (конверсии) мономеров и др. Полимеры бутадиена и изопрена, полученные под влиянием комплексных катализаторов. Применение комплексных катализаторов Циглера—Натта при полимеризации бутадиена и изопрена позволяет получить стереорегулярные полимеры с определенным типом присоединения мономерных звеньев, причем содержание звеньев заданного типа составляет обычно более 90%. 57. В результате свободнорадикальной полимеризации стирола образуется атактический полимер. Объясните, как следует интерпретировать этот факт с точки зрения характера присоединения мономерных звеньев к растущему макрорадикалу. 88. При свободнорадикальной прививке акрилонитрила на вторичную ацетилцеллюлозу образуется привитой сополимер, боковые цепи в котором имеют атактическую структуру. Молекулярная масса привитых цепей ПАН в 3-5 раз больше, чем гомополимера акрилонитрила, одновременно образующегося при этой реакции. Объяснить, чем обусловлена атактичность прививаемых цепей и гомополимера с точки зрения особенностей присоединения мономерных звеньев к радикалу растущей цепи. Будут ли различаться температуры стеклования выделенных в результате исчерпывающего гидролиза привитых цепей ПАН и гомополимера ПАН, образующегося при реакции привитой сополимеризации? При полимеризации пропилена, катализируемой различными модификациями треххлористого титана и триэтилалюминием, наивысшая степень изотактичности (80—90%) достигается с помощью а-Т1С13, несколько меньшая (75—85%)—с у~Т1С13, тогда как в присутствии (3-TiCl3 выход изотактического полипропилена достигает лишь 40—50%. При использовании различных галогенидов титана с увеличением объема галогена степень изотактичности полимера снижается. Алкоксипроизводные титана ввиду присутствия в них лиофильных групп в сочетании с триэтилалюминием образуют катализаторы, на которых удается получить полимер с ничтожным содержанием изотактической фракции. Можно предположить, что для образования изотактического полипропилена требуется присутствие гетерогенной каталитической фазы в виде кристаллов с развитой поверхностью. На таких кристаллах происходит адсорбция металлорганического компонента катализатора, а также адсорбция мономера, что можно рассматривать как непременное условие, предопределяющее возможность многократного, стерически направленного присоединения мономерных единиц к растущему концу макромолекулы. Ионпо-координациопной полимеризацией называют ката штичс-ский процесс образования макромолекул, в котором стадии разрыва связи в мономере предшествует возникновение координационного комплекса между мим и активным центром. Характер и структура комплекса зависят от типа катализатора ь строения мономера Комплоксообразование мономер — катализатор обусловливает возможность синтеза стереорегулярных полимеров из широкого круга мономеров (а-олефиков, диенов, ряда полярных мономеров и др.) Катализаторы, вы ывающие стереорегулироваиие в процессе присоединения мономерных звеньев, называют стсреоспецифическнмн. В качество катализаторов наибольшее распространение получили комгпексныс соединения трех типов соединения Циглера — Натга (открытые в 1954 г. и названные по имени их открывателей), образующиеся при взаимодействии органических производных металлов I—III групп Периодической системы с солями (обычно хлори дами) переходных металлов IV—VIII групп, и-аллильные комплексы переходных металлов; оксидно-металлические катализаторы Варьируя состав н способ получения катализаторов можно регулировать их каталитическую активность и стереос пецифичность действия, т. е способность «отбирать» при полимеризации мономерные звенья определенной конфигурации и ориентировать и,х при подходе к активному центру Состав эти\ катализаторов сложен. Из катализаторов Ципера—Натта в производстве обычно используют комплексы На основе алюми-ниналкилов и производных титана н ванадия. Наибольшее значение эти катализаторы имеют при полимеризации неполярных олефинов (этилен, пропилен) и диенов (бутадиен, изопрен). Например, полиэтилен с высокой стрпенью кристалличности этим методом может быть получен при низком давлении • Определение типа присоединения мономерных звеньевi в макромолекуле 1. Детальное исследование микроструктуры полимерных цепей с помощью аппаратуры высокого разрешения. Метод ЯМР позволяет определить порядок присоединения мономерных единиц в цепи, характер и степень стереорегулярности полимера. Для изучения упаковки макромолекул сравнивают теоретические и экспериментальные значения второго момента спектральной линии. По соотношению узкой и широкой компонент линии поглощения можно определить динамическую степень кристалличности полимеров. Величина второго момента в ориентированных полимерах дает возможность судить об ориентации молекулярных цепей. Особо следует отметить, что ЯМР позволяет определить положение водородных атомов [5]. Число изомеров полимерной молекулы увеличивает и порядок присоединения мономерных звеньев на ее линейных участках (рис. 1.2). Звенья мономеров в линейных макромолекулах могут соединяться регулярно: конец одного звена — начало второго звена и т. д., т. е. по принципу «голова» (Г) к «хвосту» (X); или нерегулярно: конец одного звена — начало другого звена — начало третьего звена и т. д., т. е. по принципу X — Г — Г — Г — X и т. д. Механизм присоединения мономерных молекул друг к другу и к растущей цепи во многих случаях недостаточно выяснен. Обычно в реакции участвуют два полифункциональных мономера, один из которых содержит подвижный водород, а второй — группы, способные присоединять его. При надобности можно катализировать миграционную полимеризацию основаниями, такими, как третичные амины жирного ряда. Реакция циклопа лимеризации [15, 16] несопряженных диенов, приводящая к образованию линейных макромолекул, аналогична полимеризации сопряженных диенов, но отличается тем, что свободные валентности, необходимые для присоединения мономерных остатков друг к другу, возникают не в результате образования новой двойной связи, а вследствие замыкания концов молекул мономера в кольцо: Основной причиной наблюдаемой композиционной неоднородности является, очевидно, изменение состава полимеризующейся системы по ходу процесса. В общем случае, это изменение и, соответственно, композиционная неоднородность могут быть рассчитаны на основании уравнения сополимеризации Майо — Льюиса [26]. Однако далеко не все сополимеризующиеся системы подчиняются этому уравнению, полученному, как известно, в предположении постоянства констант сополимеризации (их независимости от состава системы, времени и конверсии мономеров), отсутствия влияния на скорость присоединения мономеров звеньев, предшествующих концевому, и необратимости - процессов полимеризации. Отклонение процессов сополимеризации от закономерностей, предсказываемых этим уравнением, может быть обусловлено также рядом специфических причин, в частности, возникновением деполи-меризационных процессов и реакций передачи цепи с разрывом [27], наличием в системе активных центров различной природы, появле- то К\.\ или /C2i2 больше, чем Ki,2 или KZ.I, и макромолекула содержит преимущественно звенья одного мономера (М, или М2). Наоборот, чем более >\ и г.г приближаются к нулю и, следовательно, больше константы /Ci,2 и /C2,i (т. е. ско рости реакций присоединения мономеров к «чужим:» радикалам), тем более преобладает в растущей цепи чередование звеньев мономеров Mj и М2. нсегда происходит со стороны группы СН.>, вследствие противоположности заряда (+) растущего иона и большой плотности электронного облака в мономере при углероде, не связанном с заме" стителем. Этим обусловливается регулярность присоединения мономеров по схеме «голова к хвосту». Исследования показали, что при анионной полимеризации диенов в присутствии металлалкшюв очень большое влияние на порядок присоединения мономеров к растущему макроаниону и, следовательно, на строение полученных полимеров оказывают свойства растворителя и металла, связанного с алкилом. В зависимости от полярности связи R—Me и полярности растворителя можно регулировать процесс роста. Растущий конец цепи пред- ров к начальному активному центру — свободному радикалу — увеличивает вероятность «искажений» в структуре: присоединения мономеров не в том порядке, в каком процесс начался, присоединения примесей, прекращение роста макромолекулы по разным причинам и т. д. Поэтому способ инициирования роста макромолекулы и условия, в которых этот рост протекает, оказывают решающее влияние на структуру, а значит, и на свойства полимера. Называя какой-либо конкретный полимер, необходимо называть и способ его получения, поскольку один и тот же полимер, полученный разными способами, сможет иметь существенно различные свойства. Химические реакции в полимерах могут быть вызваны действием света. При малой длине волны светового излучения кванты света могут вызвать отрыв боковых активных атомов или групп от макромолекул или разрыв макромолекул. В результате инициируются цепные реакции деструкции или присоединения мономеров к макрорадикалам полимерных молекул. Обычно такие изменения вызываются излучением света с длинами волн 230— 410 нм. При повышении температуры резко ускоряется процесс деструкции, который в этом случае называется фотолизом. Облучение растворов каучука ультрафиолетовым светом в инертной среде приводит к снижению их вязкости, что объясняется образованием более коротких молекул в результате деструкции. В результате облучения светом может происходить сшивание макромолекул. Так, полиизопрен при действии солнечного света размягчается и становится липким. При облучении его кварцевой лампой в вакууме при комнатной температуре выделяются летучие продукты распада, среди которых до 80% приходится на молекулярный водород. При облучении ультрафиолетовым светом толуольных растворов полиизопрена наблюдается уменьшение их вязкости, связанное со снижением молекулярной массы полиизопрена (натуральный каучук). В концентрированных растворах после снижения молекулярной массы отмечен ее рост, что связано с формированием нерастворимой фракции (гель) при соединении макромолекул полиизопрена в сетчатую структуру. Нерегулярность цепи, связанная с разным способом присоединения мономеров друг к другу (положения 1, 4 и 1,2), наблюдается также у ПОЛИСНОЕ: Рост реакционной цепи. Реакции роста и обрыва цепей не зависят от способа возбуждения мономера. Рост цепи лолимера осуществляется путем присоединения к свободным радикалам молекул мономера (образование макрорадикалов). Реакция роста цепи определяет скорость процесса полимеризации, молекулярный вес полимера и строение полимерной цепи, т. е. характер последовательного присоединения мономеров («голова к хвосту* или «голова к голове»), степень разветвленное™ и т. д. например, ниже 10" моль/л. Основным способом присоединения мономеров друг у другу при радикальной полимеризации является присоединение типа «голова к хвосту». Вследствие этого достигается высокая региоселективность процесса полимеризации. Такая ориентация звеньев в полимерной цепи обеспечивает при каждом элементарном акте присоединения мономера образование наиболее стабильного радикального интермедиата. Например, присоединение к стиролу происходит таким образом, что радикальный центр все время находится у углеродного атома, связанного с фенильной группой; присоединение к метиловому эфиру а-метакриловой кислоты (метилметакрилату) происходит так, что радикальный центр все время находится по соседству со сложноэфирной группой: Полиприсоединепие является реакцией ступенчатого образования полимера, при которой, как правило, макромолекула строится в результате соединения двух различных ди-, три- или полифункциональных соединений. Очень часто при этом происходит перенос атомов водорода от одного структурного фрагмента к другому. Как правило, полимер образуется в результате ступенчатого присоединения мономеров к цепи, а не соединением уже образовавшихся цепей. Полиаддукты поэтому обладают тем же самым составом, что и реагирующие мономеры, но строение и состав структурного фрагмента и мономеров отличаются. Нерегулярность цепи, связанная с разным способом присоединения мономеров друг к другу (положения 1, 4 и 1, 2), наблюдается также у полисной:  Применения пластмасс Применения поскольку Применения различных Первичные спиртовые Применением бромистого Применением катализаторов Применением различных Первичными алифатическими Периодически повторяющиеся |
- |
Навигация