聚合

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聚合

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高分子化学中,聚合(美式英语)或聚合(英式英语)是单体分子在化学反应中一起反应以形成聚合物链或三维网络的过程。 聚合有多种形式,并且存在不同的系统来对它们进行分类。

化合物中,聚合可以通过多种反应机制发生,这些反应机制因反应物中存在的官能团及其固有的空间效应而复杂。 在更直接的聚合反应中,烯烃通过相对简单的自由基反应形成聚合物; 相反,由于反应物聚合的方式,涉及羰基取代的反应需要更复杂的合成。 烷烃也可以聚合,但只能在强酸的帮助下进行。

由于烯烃可以在有些简单的自由基反应中聚合,因此它们形成有用的化合物,例如聚乙烯聚氯乙烯 (PVC),由于它们在商业产品的制造过程中的用途,例如管道、绝缘和包装,因此每年生产大量的化合物 . 通常,聚合物如 PVC 被称为均聚物,因为它们由相同单体单元的重复长链或结构组成,而由一个以上单体单元组成的聚合物被称为共聚物(或共聚物)。

其他单体单元,例如甲醛水合物或简单的醛,能够在相当低的温度(约 -80°C)下自行聚合形成三聚体; 由3个单体单元组成的分子,可以环化形成环状结构,或进一步反应形成四聚体,或4个单体单元化合物。 这种小的聚合物被称为低聚物。 通常,由于甲醛是一种异常活泼的亲电试剂,它允许半缩醛中间体的亲核加成,这些中间体通常是寿命短且相对不稳定的中间阶段化合物,可与存在的其他非极性分子反应形成更稳定的聚合化合物。

没有充分缓和并以很快的速度进行的聚合可能是非常危险的。 这种现象称为自动加速,会引起火灾和爆炸。

逐步增长与链增长聚合

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逐步增长和链增长是聚合反应机制的主要类别。 前者通常更容易实施,但需要精确控制化学计量。 后者更可靠地提供高分子量聚合物,但仅适用于某些单体。

逐步增长

在逐步增长(或分步)聚合中,任意长度的成对反应物在每一步结合形成更长的聚合物分子。 平均摩尔质量缓慢增加。 长链仅在反应后期形成。

逐步增长的聚合物是由单体单元的官能团之间的独立反应步骤形成的,通常含有氮或氧等杂原子。 大多数逐步增长的聚合物也被归类为缩聚物,因为当聚合物链变长时,会损失一个小分子,例如水。 例如,聚酯链通过醇和羧酸基团反应形成失去水的酯键而增长。 但是,也有例外; 例如,聚氨酯是由异氰酸酯和醇双官能单体形成的逐步增长的聚合物,不会损失水或其他挥发性分子,并且被归类为加聚物而不是缩聚物。

逐步增长的聚合物在较低的转化率下以非常慢的速率增加分子量并且仅在非常高的转化率(即>95%)下达到适度高的分子量。 提供聚酰胺(例如尼龙)的固态聚合是逐步聚合的一个例子。

链式增长

在链增长(或链)聚合中,xxx的链增长反应步骤是将单体添加到具有活性中心(例如自由基、阳离子或阴离子)的增长链中。 一旦通过活性中心的形成启动链的增长,通常通过添加一系列单体来快速链增长。 长链从反应开始就形成了。

聚合

链增长聚合(或加成聚合)涉及将不饱和单体连接在一起,尤其是含有碳-碳双键的单体。 π键因新的σ键的形成而丢失。 链增长聚合涉及聚合物的制造,例如聚乙烯聚丙烯、聚氯乙烯 (PVC) 和丙烯酸酯。 在这些情况下,烯烃 RCH=CH2 被转化为高分子量烷烃 (-RCHCH2-)n(R=H、CH3、Cl、CO2CH3)。

其他形式的链增长聚合包括阳离子加成聚合和阴离子加成聚合。 链增长聚合的一个特例导致活性聚合。

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  1. 聚合
  2. 逐步增长与链增长聚合
  3. 逐步增长
  4. 链式增长

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