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第4章 自由基共聚合
(一)思考题
1.无规、交替、嵌段、接枝共聚物的结构有何差异?举例说明这些共聚物名称中单体前后位置的规定。
答:(1)无规共聚物:聚合物中两结构单元M1、M2无规排列,而且M1、M2连续的单元数不多。名称中前一单体为含量多的单体,后一单体为含量少的单体。如聚氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中,氯乙烯为主要单体,醋酸乙烯酯为第二单体。
(2)交替共聚物:共聚物中M1、M2两单元严格交替相间,名称中前后单体互换也可以。如苯乙烯-马来酸酐共聚物和马来酸酐-苯乙烯共聚物结构相同。
(3)嵌段共聚物:由较长的(几百到几千结构单元)M1链段和另一较长的M2链段组成的大分子,名称中前后单体代表链段嵌合次序,也是单体加入聚合的次序。如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物SBS中单体加入聚合的顺序分别为苯乙烯、丁二烯、苯乙烯。
(4)接枝共聚物:主链由一种单元组成,支链由另一种单元组成,名称中构成大分子主链的单体名称在前,构成支链的单体名称在后。如聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)中主链为聚苯乙烯,支链为聚甲基丙烯酸甲酯。
2.试用共聚动力学和概率两种方法来推导二元共聚物组成微分方程,推导时有哪些基本假定?
答:(1)采用共聚动力学方法,作如下假设:①等活性假设;②无前末端效应;③无
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圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 解聚反应;④共聚物组成仅由增长反应决定,与引发、终止无关;⑤稳态假设,体系中自由
以M1、M2代表2种单体,以~M1?、~M2?代表2种链自由基。二元共聚时有下列反应。
链引发
链增长
链终止
由稳态假定:R12=R21,故k12[M1?][M2]=k21[M2?][M1] 根据假定④
⑤和⑥两式相比,得
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 分子、分母同除k12[M1?][M2]或k21[M2?][M1],定义:r1=k11/k12,r2=k22/k21,得
令?1等于某瞬间单体M1占单体混合物的摩尔分数,即
而F1代表同一瞬间单元M1占共聚物的摩尔分数,即
(2)采用概率方法。形成~M1M1~、~M1M2~、~M2M1~、~M2M2~序列的概率分别为P11、P12、P21、P22。则
同理
其中
形成xM1链段的概率为:M1单体的数均序列长度n1为
。
。
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www.100xuexi.com 同理:
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共聚物中两单元数比等于两种链段的数均序列长度比,即
令?1等于某瞬间单体M1占单体混合物的摩尔分数,即
而F1代表同一瞬间单元M1占共聚物的摩尔分数,即
3.说明竞聚率r1、r2的定义,指明理想共聚、交替共聚、恒比共聚时竞聚率数值的特征。
答:(1)竞聚率是指自增长速率常数与交叉增长速率常数的比值。r1=k11/k12,即链自由基M1?与单体M1的反应能力和它与单体M2的反应能力之比,或两单体M1、M2与链自由基M1?反应时的相对活性。r2=k22/k21,即链自由基M2?与单体M2的反应能力和它与单体M1的反应能力之比,或两单体M1、M2与链自由基M2?反应时的相对活性。
(2)理想共聚时rlr2=1,交替共聚时rl=r2=0,恒比共聚时rl=r2=1。
4.考虑rl=r2=1、rl=r2=0、rl>0且r2=0、rlr2=1等情况,说明Fl=f(f1)的函数关系和图像特征。
答:由等式
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;
当r1较小时,组成曲线近似水平线,与对角线有一交点,rl较大时,组成曲线处于对角线的上方。如图4-1所示(曲线上数字为r1/r2值)。
图4-1
;
图像特征:当rl>l时,组成曲线处于恒比对角线的上方,并与另一对角线呈对称状态。当rl<1时,组成曲线处于恒比对角线的下方,并与另一对角线呈对称状态。
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