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什么是自由基聚合以及自由基聚合有哪些方法?

概述

自由基聚合 (FRP) 是一种聚合方法,通过该方法通过连续添加自由基结构单元形成聚合物。自由基可以通过多种不同的机制形成,通常涉及单独的引发剂分子。在其产生之后,引发自由基添加(非自由基)单体单元,从而增加聚合物链。

自由基聚合是获得各种不同聚合物和材料复合材料的关键合成途径。自由基化学相互作用的相对非特异性性质使其成为非常通用的聚合形式之一,并允许聚合自由基链末端与其他化学品或底物的轻松反应。

自由基聚合是一种链增长聚合,还有阴离子、阳离子和配位聚合。

IUPAC定义

一种链聚合,其中动力链载体是自由基。注意:通常,生长链末端带有一个不成对的电子。

方法

自由基聚合的工业方法有四种

本体聚合:反应混合物仅含引发剂和单体,不含溶剂。

溶液聚合:反应混合物含有溶剂、引发剂和单体。

悬浮聚合:反应混合物包含水相、水不溶性单体和可溶于单体液滴中的引发剂(单体和引发剂都是疏水的)。

乳液聚合:类似于悬浮聚合,不同之处在于引发剂溶于水相而不是单体液滴(单体是疏水的,引发剂是亲水的)。还需要乳化剂。

其他自由基聚合方法包括

模板聚合:在此过程中,允许聚合物链在其生命周期的大部分时间沿模板大分子生长。精心选择的模板可以影响聚合速率以及子聚合物的摩尔质量和微观结构。子聚合物的摩尔质量可以比在没有模板的情况下生产的聚合物的摩尔质量高多达 70 倍,并且摩尔质量可以高于模板本身。这是因为模板相关自由基的终止延迟以及自由基在到达模板聚合物末端后跳跃到相邻模板。

等离子体聚合:聚合是用等离子体引发的。在这些条件下,包括烯烃、炔烃和烷烃在内的各种有机分子聚合成高分子量产物。传播机制似乎涉及离子和自由基物种。等离子体聚合提供了一种潜在的独特方法来形成聚合物薄膜,用于薄膜电容器、抗反射涂层和各种类型的薄膜。

超声处理:聚合由高强度超声引发。观察到聚合成高分子量聚合物,但转化率低(<15%)。聚合是自限性的,因为即使在低转化率下也会产生高粘度。高粘度会阻碍空化和自由基的产生。

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