分步生长聚合是双功能或多功能单体之间的分步反应,其中经过大量步骤后形成高分子量聚合物。分步生长聚合在许多天然和合成聚合物的生产中有着广泛的应用,包括聚酯、聚醚、聚氨酯、环氧树脂和聚酰胺。为了通过分步生长聚合获得高分子量聚合物,反应必须持续一段时间。在有机化学中,分步生长反应的两个常见例子是:
链加成聚合也称为链增长聚合技术,是一种链式反应,其中聚合物链的增长完全通过单体与聚合物链上活性中心之间的反应进行,并在每个生长步骤结束时再生活性中心。换句话说,每个单体单元的加入使活性部位再生。
链加成聚合的步骤包括链起始、链扩展和链转移。链终止并不总是像分步生长聚合那样发生。通过链加成聚合可获得的常见聚合物包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯等。
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比较基础 | 分步生长聚合 | 链附加聚合 |
描述 | 分步生长聚合通过单体、低聚物和聚合物之间的反应进行。 | 链加成聚合是通过将单体反复添加到生长的聚合物链中来进行的。 |
组成 | 聚合物链在开始时通过一次附着一个单体形成。 | 低聚物在开始时形成,然后结合在一起,形成聚合物链。 |
反应中单体的浓度 | 在分步生长聚合中,单体通过反应存在,但大量单体在反应早期被消耗。 | 单体存在于整个反应过程中,其浓度随时间稳定下降。 |
参与反应的分子 | 在分步生长聚合中,所有分子,即聚合物、低聚物和单体,都可以与任何其他分子反应。 | 在链加成聚合中,只有单体与生长链末端的活性位点发生反应。 |
分子量 | 平均分子量在低转化率下缓慢增加,需要高反应程度才能获得高链长。 | 主链的摩尔质量在聚合初期迅速增加,在整个聚合过程中几乎保持不变。 |
反应混合物 | 齐聚物在整个反应过程中都存在,随着反应时间的延长,齐聚物的长度分布变宽并向高分子量方向移动。 | 该混合物主要包含单体和聚合物,并且仅包含少量正在生长的聚合物链。 |
反应速度 | 反应速度与引发剂和共引发剂的浓度无关。 | 反应速度与引发剂和共引发剂的浓度无关。 |
反应时间 | 生产高分子量聚合物需要较长的反应时间。 | 长的反应时间对平均分子量没有太大的影响,尽管长的反应时间保证了高的转化率。 |
终止步骤 | 低聚物和聚合物的端基在整个聚合过程中都是反应性的。通常没有终止步骤。 | 聚合过程中通常有两种不同的机制,包括传播和引发。通常,还有一个终止步骤。 |
反应步骤 | 在整个反应过程中重复类似的步骤。 | 不同的步骤在机制的不同阶段运行。它们包括起始、传播、终止和链转移。 |
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