序列共聚物
统计共聚物中,两种结构单元的排列符合某种统计规律。无规共聚物是统计共聚物的一个特殊类型,结构单元的排列完全无规。交替共聚物中,两种结构单元交替排列。它们都属于短序列共聚物。嵌段共聚物和接枝共聚物是通过连续而分别进行的两步聚合反应得到的,所以,称之为多步聚合物。它们都属于长序列共聚物,即其中任一组分长度达到聚合物分子的水平。
基本信息
- 中文名
序列共聚物
- 外文名
Sequence copolymer
- 分类
长序列共聚物与短序列共聚物
- 包括
交替共聚物、无规共聚物等
- 举例
丙烯的序列共聚
- 属于
共聚物
共聚物
由两种或两种以上单体共同参加的聚合反应,称做共聚合,所形成的聚合物含有两种或两种以上单体单元,这类聚合物称做共聚物。共聚合这一名称多用于连锁聚合,如自由基共聚、离子共聚。而在逐步聚合反应中,比如缩合聚合中大多有两种单体参与反应,形成的聚合物包含两种单体单元,但不能采用共聚合一词。
由于共聚物包含至少两种结构单元,它可以根据其结构单元的排列顺序分成四种共聚物,当结构单元为A和B时的情况共聚物的命名是将两单体之间加连接号,然后用括号括起,前面加上聚字,比如聚(丁二烯-苯乙烯)。国际命名中常在两单体名间加入alt、co、b、g和分别代表交替、无规、嵌段和接枝共聚物,比如Poly(Styrene-alt-Maleic Anhydride)即苯乙烯-马来酸酐的交替共聚物。
短序列共聚物
交替共聚物(Alternating copolymers):共聚物中两结构单元A和B严格交替相间,两者在共聚物中的摩尔分数均约为50%。
无规共聚物(Random copolymers) :共聚物中两结构单元A和B随机出现,其中A和B自身连续的单元数不多,一般在几个到十几个。从统计上看,无规聚合物的某结构单元在聚合物链上一段的含量等于其在整个聚合物中的含量。
长序列共聚物
嵌段共聚物(Block copolymers),由较长的只有结构单元A的链段和较长的只有结构单元B的链段构成,其中每一链段可达到几百到几千结构单元。随着可控自由基聚合反应的发展,出现了梯度聚合物。其A和B的结构单元的组成随主链的延伸而渐变,不像无规和交替共聚物那样基本不变,也不像嵌段共聚物那样呈现突变关系。
接枝共聚物(Graft copolymers),接枝共聚物在结构上属于支化聚合物,其不仅有主链,还有较长的支链,且主链和支链是由不同的种结构单元组成,主链全部是结构单元A,而支链全部是结构单元B。有时候,接枝聚合物的主链和支链可能都是共聚物,比如主链是A和B的无规共聚物,支链是A和B的交替共聚物,整体仍然是接枝共聚物。
丙烯的序列共聚
序列共聚是得到抗冲聚烯烃的有效方法。通常把序列共聚所得聚合物称作嵌段共聚物。实际上,合成真正意义上的嵌段共聚物应该满足以下条件:
(1)活性中心可分别与两种参与共聚的单体发生聚合反应;
(2)聚合过程中活性中心足够稳定(活性催化剂);
(3)生长的大分子链有长的平均寿命(活性聚合物)。
对于烯烃聚合而言,条件(1)一般能够满足,条件(2)可部分满足,而条件(3)通常难以满足。聚合中即使没有H2作链转移剂,增长链的寿命也只有几秒。因此真正的嵌段共聚物是难以通过传统Z-N催化剂得到的,烯烃共聚物严格地说只是多相共聚物或可称作抗冲共聚物。
序列共聚合一般采用两步进行。以丙烯和乙烯共聚为例,首先加入一种单体,通常为丙烯,合成其均聚物或略有改性的共聚物。然后加入第二种单体,通常为乙烯,在同一种催化剂的作用下,乙烯和丙烯进行共聚,所得产物为一种多相体系。该体系为无定形橡胶组分分散其间的半结晶物。这种共聚物的性质取决于橡胶相的含量和分子结构。
抗冲聚丙烯的微相结构,可以看出,橡胶组分均匀分散于聚丙烯链段之间,这是其能够具有抗冲性能的主要原因。为得到所需性能的聚丙烯,在共聚阶段要合成出适当量的橡胶组分。这要求催化剂在经过均聚阶段后仍保持一定的活性,以便橡胶相均匀分散于均聚物的微晶中。这个过程可以被看作是橡胶相在均聚物微球环境中生长的过程。