题目
1 [S]817.3 3717 1[S] 4.545* 10 mol /L 19、什么是自动加速现象?产生的原因是什么?对聚合反应及聚合物会产生什么影响? 答:(1)自加速现象——因双基终止困难导致聚合速率加快、聚合度增大的现象。(2)产生原因 —— 体系粘度随转化率提高后,链段重排受到阻碍,活性末端甚至可被包埋,双基终止困难,终止速率常数下降,转化率达 40~50%时, kt 降低可达上百倍,而此时体系粘度还不足以严重妨碍单体扩散,增长速率常数变动不大,因此使 kp/kt 1/2 增加了近 7~ 8倍,活性链寿命延长十多倍,聚合速率显著增大,分子量也同时迅速增加。(3)对聚合反应及聚合物产生的影响——聚合速率加快,分子量增加,分布变宽。在 很短的时间内转化率很快提高。 在自动加速过程中若大量热不及时散发出去, 有爆聚的危险。 24、简述乳液聚合机理。 单体、 乳化剂和引发剂所在场所。 引发、增长和终止的情况和场所。 胶束、乳胶粒、单体液滴的变化。
1 [S]817.3 3717 1[S] 4.545* 10 mol /L 19、什么是自动加速现象?产生的原因是什么?对聚合反应及聚合物会产生什么影响? 答:(1)自加速现象——因双基终止困难导致聚合速率加快、聚合度增大的现象。(2)产生原因 —— 体系粘度随转化率提高后,链段重排受到阻碍,活性末端甚至可被包埋,双基终止困难,终止速率常数下降,转化率达 40~50%时, kt 降低可达上百倍,而此时体系粘度还不足以严重妨碍单体扩散,增长速率常数变动不大,因此使 kp/kt 1/2 增加了近 7~ 8倍,活性链寿命延长十多倍,聚合速率显著增大,分子量也同时迅速增加。(3)对聚合反应及聚合物产生的影响——聚合速率加快,分子量增加,分布变宽。在 很短的时间内转化率很快提高。 在自动加速过程中若大量热不及时散发出去, 有爆聚的危险。 24、简述乳液聚合机理。 单体、 乳化剂和引发剂所在场所。 引发、增长和终止的情况和场所。 胶束、乳胶粒、单体液滴的变化。
题目解答
答案
答:聚合机理——在水相中引发, 胶束或胶粒的隔离环境下增长。 自由基寿命长, 另一自由 基进入胶粒后才终止;兼具高速率和高聚合度。单体,乳化剂,引发剂分别处于水溶液、胶 束、液滴三相。 在水相中引发形成短链自由基进入胶束, 引发其中的单体增长,当其中单体 浓度下降时,由液滴内的单体通过水相扩散来补充,保持其恒定,最后体系中无单体液滴, 依靠胶粒内的残余单体继续聚合直到其消失终止。 第一阶段胶束不断减少, 单体液滴数不变, 胶粒数增加;第二阶段,胶粒数恒定,胶束消失,单体液滴数减少;第三阶段无单体液滴, 只剩下胶粒。
解析
乳液聚合机理是高分子化学中的重要知识点,主要考查学生对乳液聚合过程的理解,包括反应机理、单体及引发剂的分布、反应阶段的变化等。解题核心在于:
- 机理特点:明确乳液聚合中自由基的生成、增长及终止的场所,以及单体的扩散补充机制。
- 三相分布:单体、乳化剂、引发剂在水相、胶束、单体液滴中的分布规律。
- 阶段变化:胶束、乳胶粒、单体液滴在不同阶段的数量变化规律。
聚合机理概述
乳液聚合在水相中引发,通过胶束或乳胶粒的隔离环境进行链增长。自由基寿命较长,需另一自由基进入胶粒后才能终止,从而实现高速率和高分子量的平衡。
单体、乳化剂、引发剂的分布
- 单体:主要存在于单体液滴和乳胶粒中。
- 乳化剂:形成胶束,包裹单体液滴表面。
- 引发剂:溶解在水相中,通过引发反应生成初级自由基。
引发与增长过程
- 引发:水相中的引发剂分解产生自由基,引发单体链增长。
- 增长:短链自由基进入胶束或乳胶粒,引发内部单体聚合。
- 单体补充:当胶粒内单体浓度下降时,单体从液滴通过水相扩散补充,保持恒定浓度。
终止过程
自由基需进入乳胶粒后才能终止,终止速率受胶粒内环境影响。
三个阶段的变化
- 第一阶段:胶束数量减少,乳胶粒数量增加,单体液滴数量不变。
- 第二阶段:胶束消失,乳胶粒数量稳定,单体液滴数量减少。
- 第三阶段:单体液滴消失,仅剩乳胶粒,反应依赖胶粒内残余单体完成。