Константы роста в процессах катионной полимеризации

Константы роста в процессах катионной полимеризации [c.132]

Иногда в процессе роста полимерной цепи происходит изменение стерео-химической структуры ее катионного конца, что также увеличивает число различных АЦ. Существование многих типов АЦ сильно осложняет кинетический анализ полимеризационного процесса, особенно в тех случаях, когда равновесие между различными ионами смещается по мере протекания полимеризации, тем более, что пока еще нет методов надежной идентификации различных типов активных частиц, поэтому измеряемые элементарные константы роста цепи являются эффективными. [c.85]

Отличительной особенностью изобутилена является его высокая реакционная способность по отношению к катионным агентам, и, как следствие, весьма высокая (более 10 л/моль-с) константа скорости роста цепи [258, 259, 262. Это обусловливает очень высокую скорость полимеризации, сопровождающуюся выделением значительного количества тепла, которое, как правило, чрезвычайно трудно отвести из зоны реакции. По этой причине достаточно точное измерение скорости катионной полимеризации на основании изучения процесса полимеризации ИБ в кинетической области из-за трудностей в постановке корректных количественных опытов (в первую очередь, ввиду неизотермичности процесса) и отсутствия строгих экспериментальных данных о концентрации активных центров вряд ли кем было проведено. Поэтому с достаточным основанием можно констатировать, что имеющиеся в литературе сведения о [c.114]

Еще один важный момент, связанный с реакцией роста, касается микроструктуры полимеров, образующихся в катионных системах. Имеющиеся по этому вопросу сведения находятся в соответствии с данными о зависимости скорости реакции роста от природы среды и инициатора те же факторы влияют па тип построения звена. Это явление, которое в равной мере относится и к анионной полимеризации, нетрудно попять па основе высказанных выше соображений о причинах изменения константы роста с изменением полярности среды или природы противоиона. По существу, процесс полимеризации, в котором возможны различные типы присоединения мономера к растущей цепи, характеризуется наличием нескольких констант скорости реакции роста. Мы это уже отмечали при рассмотрении зависимости микроструктуры полимерной цени от температуры при радикальном инициировании. Следовательно, измеряемая экспериментально константа роста представляет собой суммарную величину, а именно [c.315]

Отличительной особенностью катионной сополимеризации по сравнению с радикальной является сложный характер зависимости активности мономеров от их строения, природы растворителя, катализатора и температуры. Как и в случае любой совместной полимеризации, процесс описывается уравнением (4.1), если отношение констант перекрестного роста цепи 12/ 21 не более, чем на порядок, отличается от единицы, т.е. активность мономеров или стабильность соответствующих растущих ионов не сильно отличаются друг от друга. [c.192]

Конечно, обоснованность выводов, построенных на подобных соображениях, целиком определяется реальностью величин, выбранных для такой оценки. Обычные концентрации [С] нередко лежат выше 10 моль/л, а для допустимы значения ниже 10 . Для таких величин роль свободных ионов можно считать существенной при различиях между к" я к на 3—4 порядка. Это обстоятельство не является, однако, основанием для вывода о малом относительном вкладе реакции роста на свободных ионах, так как вероятность столь большого различия между сравниваемыми константами отнюдь не исключена. Такое допущение оправдывают чрезвычайно высокие абсолютные константы к [порядка 10 л/моль-с)], известные для различных процессов радиационной катионной полимеризации (подробнее см. гл. VI). [c.134]

Особенностью катионных процессов, приводящих к образованию высокомолекулярных соединений, является сочетание чрезвычайно высоких скоростей с низкой температурой реакции. Например, полимеризация изобутилепа под влиянием комплексов типа ВКд Н2О и других протекает со взрывной скоростью даже при температуре около —200°, причем кажущаяся энергия активации процесса является отрицательной. Недостаток количественных данных не позволяет строго обосновать причины столь стремительного развития полимеризации. Тем не менее для объяснения взрывного характера реакции нет необходимости в допущении значительно большей величины константы скорости роста по сравнению со значениями для радикальной полимеризации. При условии которое, по-видимому, свойственно бы- [c.300]

С рассматриваемой точки зрения более простыми являются процессы ионной полимеризации, инициированные проникающим излучением. Несмотря на возможность сосуществования в таких процессах ионных и радикальных активных центров, вклад каждого из соответствующих механизмов полимеризации ощутим лишь в редких случаях. Что же касается самих активных центров ионной полимеризации, образующихся в результате радиолиза, то они могут рассматриваться как свободные ионы. Многообразие, которое имеет место в этих условиях, распространяется только на начальные активные центры. Как известно, радиолиз любого органического соединения приводит к большому набору осколков. Например, в случае этана образуются различные катионы с массовыми числами от 1 до 30 [40]. Радиолизом макромолекул (во всяком случае в области малых конверсий) можно пренебречь, и активные центры реакции роста в таких условиях радиационной полимеризации, которые обеспечивают течение процесса по одному из возможных механизмов, могут считаться однотипными, т. е. представляющими собой макрорадикалы или макроионы определенного строения. В связи с этим обстоятельством приобретают особый интерес значения констант скорости реакции роста в процессах ионной радиационной полимеризации. Такие величины установлены для катионной полимеризации сти- [c.72]

Прй многих ионных процессах полимеризации константа скорости реакции инициирования значительно превышает константу скорости роста цепи (/ i К2), вследствие чего в системе сразу устанавливается относительно высокая концентрация активных центров (до 10" -н 10" моль/л). В результате этого даже при близких значениях констант скорости роста цепи для радикальной и ионной полимеризации последняя значительно быстрее. Например, катионная полимеризация изобутилена даже при температуре —200° С, осуществляется практически мгновенно. [c.118]

Константы скорости роста цепи при катионной полимеризации, в отличие от радикальных процессов, зависят не только от температуры и природы мономера, но и от типа инициатора и поляр- -ности среды. Действительно, при изменении полярности среды может сильно меняться соотношение между различными формами активных центров, что приводит к изменению влияния противоиона на рост цепи. Следовательно, влияние природы противоиона и полярности среды на процесс полимеризации находятся в тесной связи и их нельзя рассматривать изолированно. [c.177]

Более высокая донорная активность и диэлектрическая проницаемость диметилформамида по сравнению с ацетоном определяет его большую способность сольватировать катион в процессе анионной (со)полимеризации. Это является причиной роста макромолекул на свободных анионах. Константа скорости роста (со) полимера на свободных анионах примерно на три порядка выше, чем на ионных парах [38, с. 404]. [c.111]

В обосновании радикального механизма видное место занимают данные по сополимеризации ВХ с различными мономерами (ВА, акрилонитрил ом, стиролом), соответствующие результатам, полученным при использовании заведомо радикальных инициаторов. Строго говоря, и этот метод доказательства может быть подвергнут критике. При координационной полимеризации реакция роста включает две стадии — координацию и внедрение. Вполне возможно, что в зависимости от природы катализатора и мономеров скорость процесса будет определяться не только первой, но и второй стадией, что может привести к значениям констант сополимеризации, промежуточным между таковыми, присущими катионному и анионному механизмам [ ]. Впрочем, по мере увеличения числа примеров сополимеризации, идущей по радикальному механизму, последний представляется все более вероятным. Тем не менее существенными являются и другие подтверждения радикального механизма, в частности кинетические характеристики процесса — значения относительных констант, установление явления передачи цепи и т. п. [c.204]

Специфика поведения обычных катионных инициаторов при полимеризации 4- и 5-членных циклов, а именно, возможность их активации в присутствии каталитических количеств напряженных циклов, характерна и для систем К М1—НаО. Один из примеров — полиме--ризация ТГФ под действием трехкомпонентного инициатора триэтил-алюминий — вода — ЭХГ. Процесс охарактеризован количественно с помощью описанного уже метода определения концентрации активных центров (стр. 167). Как показано, реакция при О °С протекает с индукционным периодом, в течение которого концентрация активных центров постепенно возрастает, далее она остается постоянной (рис. ГУ-8). Изменение отношения компонентов инициирующей системы, существенно отражающееся на общей скорости процесса, практически не влияет на константу скорости реакции роста (табл. 1У-4). [c.173]

Неожиданными являются значения констант и Г2 при катионной сополимеризации бутадиена с Р-бутеном в толуоле, указывающие на высокую реакционность внутренних несопряженных двойных связей (Р-бутены сравнительно с бутадиеном) в реакции роста цепи. Эти результаты разъясняют смысл развития процессов циклизации при полимеризации диенов. [c.76]

При термодинамической оценке способности мономера полимеризоваться большое значение имеет так называемая предельная температура полимеризации Гпр (см. стр. 489), т. е. температура, при которой константы скорости роста цепи и деполимеризации равны. Изобутилен, например, не дает высокомолекулярного соединения в условиях, обычных для радикальной полимеризации, так как Гцр существенно ниже нуля. Однако подобная реакция легко протекает при —100° С по катионному механизму . Термодинамическая возможность осуществления радикальной полимеризации этилена, стирола, винилхлорида и метилметакрилата при более высоких температурах, характерных для таких процессов, обусловлена тем, что Т р этих мономеров равна соответственно 407, 225, 312 и 200° С. [c.133]

В процессах катионной полимеризации образующиеся активные центры и растущие полимерные цепи представляют собой положительно заряженные частицы. Катионная полимеризация относится к числу наиболее быстрых реакций органической химии. Так, полимерйзация изобутилена в присутствии комплексов трифторида бора даже при —200° С протекает со скоростью взрыва. Одна из причин столь высоких скоростей катионной полимеризации — довольно значительная концентрация активных центров в системе, обусловленная, по-видимому, более высокими значениями константы скорости образования активных центров по сравнению с константой скорости роста цепи и малой ролью реакций обрыва кинетической цепи. [c.171]

В ряде работ обсуждается возможность протекания реакций роста цепи непосредственно в адсорбционном слое эмульгатора [183, 221—223]. Такой механизм представляется мало вероятным за исключением некоторых специальных случаев [223]. Напри-мер при сополимеризации стирола и малеинового ангидрида мономеры находятся в различных фазах эмульсионной системы и их. контакт возможен только в зоне адсорбционного слоя эмульгатора. При исполйзованпи в этой системе оптически активного ПАВ—лецитина— образующийся сополимер также обладает оптической активностью, т. е. эмульгатор оказывает прямое воздействие на акты роста цепи [223]. Что касается результатов Юрженко и сотрудников [221], а также работ Медведева [183, 222] по исследованию микроструктуры полимеров, полученных в присутствии катионных ПАВ, то некоторое увеличение регулярности строения полимеров связано, вероятно, не с влиянием адсорбционных слоев эмульгатора на акты роста цепи, а с проведением процесса при низкой температуре [224] Таким образом, адсорбционный слой эмульгатора обычно не оказывает влияния на константу скорости роста цепи, которая при эмульсионной полимеризации имеет такие же значения, как в гомогенных системах. Это положение подтверждается тем, что константы, вычисленные для ряда систем из уравнения (5.7), хорошо согласуются с полученными при растворной полимеризации [225 228] Обрыв цепи. Если рассматривать реакцию бимолекулярного обрыва цепи внутри ПМЧ, то о ней имеет смысл говорить только при условии нахождения в ПМЧ одновременно двух или более радикалов. Если в ПМЧ может находиться лишь один радикал, то время его жизни определяется только частотой попадания первичных радикалов в частицу. Бимолекулярный обрыв цепи при - [c.127]

Влияние условий полимеризации. Констаита сксрос Ги роста цепи при катионной полимеризации определяется не только природой мономера и температурой, но и зависит от типа инициирующей добавки и нолярности среды, т. е. действие всех этих факторов имеет комплексный характер, и нельзя их рассматривать изолированно. С понижением температуры скорость процесса уменьшается, но при этом возрастает диэлектрическая проницаемость среды, в результате чегс уменьшится влияние противоиона на процесс это может привести к повышению константы скорости роста цепи. Ниже показано, как изменяется с температурой при полимеризации изобутилена в среде СНгОг на катализаторе Н2О [c.129]

Тот же принцип применил Плеш [29] для определения константы роста в системе изобутилен—Т1С14—НзО—СН2С12, где полимеризация характеризуется аналогичными чертами. Для определения при катионной полимеризации в некоторых стационарных процессах Окамура и сотрудники [24] предложили метод, который в упрощенном виде сводится к следующему. Если реакция инициирования является не мгновенной и если имеется возможность измерить концентрацию катализатора, не вошедшего в реакцию ([1 обО> то можно воспользоваться уравнением [c.309]

Первая же работа по криптатам [36] показала их резко активирующее действие на большинство процессов анионной полимеризации. Исследование этого эффекта на примере пропиленсульфида выявило весьма любопытные детали [35, 37]. Оказалось, что в случае больших противоионов наблюдаемая константа скорости роста падает с разбавлением и увеличением степени диссоциации ионной пары. Этот эффект, показанный на рис. 5а, в рамках уравнения (19) означает, что кр < <йр результаты расчета кинетических констант для этих уникальных систем приведены в табл. 7. Таким образом, становится совершенно очевидной тенденция повышения активности ионных пар с радиусом катиона (рис. 56). Ранее такая же закономерность наблюдалась в реакции РЬз5 М+ с 1,1-дифе-нилэтиленом в тетрагидрофуране, правда без разделения константы скорости на составляющие ее величины [38]. Активность свободного аниона, как видно из рис. 56, совершенно выпадает из корреляции, хотя при подобной интерпретации спектральных характеристик ионных пар частота свободного аниона закономерно укладывается на линейную зависимость [c.21]

При общем рассмотрении проблемы реакционной способност) растущих цепей и мономеров в процессах ионной полимеризации необходимо учитывать условность имеющихся в литературе количественных характеристик. Абсолютные копстаиты скорости роста при гомополимеризации дают лишь относительную информацию, так как они являются отражением реакционной способности и активного центра, и мономера. Недостаточная объективность относительных констант 1/г1 в ионных системах уже отмечалась (селективный отбор мономера с повышенной электронодонорной способностью при катионной сополимеризации кислородсодерла -щих гетероциклов). Вероятно также различие между константами диссоциации ионных пар, отвечающих разным мономерам, которое способно обусловить различный вклад реакции роста на свободных макроиопах с концевыми звенья ми М1 и Мг. [c.37]

Более простыми с этой точки зрения являются процессы ионной полимеризации, инициированные ионизирующим излучением, в которых активные центры, образующиеся при радиолизе, могут рассматриваться как свободные ноны, а такие акты, как диссоциация, комплексообразование и т. п., не играют роли. В последнее время появились сведения о константах скорости реакции роста в ионных р.чдиационных процессах, рассчитанные на основании данных, характеризующих завис 1мость кинетики полимеризации от присутствия эффективных специфическггх акцепторов катионов или анионов (табл. 5). [c.37]

Очевидно, что влияние образующегося полимера на процесс ипициировавия может проявиться лишь в том случае, когда константа скорости зарождения активных центров при взаимодействии катализатора с мономером намного меньше константы скорости роста цепи. Имеется два предельных случая влияния образующихся макромолекул на процесс инициирования катионной полимеризации гетероциклов [118, 119]. [c.94]

Циклопентадиен-1,3. Полимеризация циклопентадиена-1,3 при —78° с [105] служит примером радиационной полимеризации циклических производных, которая происходит за счет кратных связей при сохранении цикла. Аммиак резко ингибирует процесс при —78° С, что может быть обусловлено переходом протона от иона углеводорода к NH.-,, а также реакцией аминолиза карбониевых ионов [106]. Ниже 0° С установлен катионный механизм полимеризации [107]. Определена константа роста цепи ионного процесса при —78° С [108], имеющая исключительно высокое значение (см. гл. IV). Метиленхлорид заметно сенсибилизирует полимеризацию, протекающую при температурах от —78 до 0°С по катионному механизму Е = —2,4 ккал1моль). Общая скорость пропорциональна мощности дозы [109]. [c.125]

Сопоставим результаты, относящиеся к разным условиям полимеризации изобутилвинилового эфира. На первый взгляд, их можно интерпретировать как характеристики процессов, протекающих на ионных парах [ВРз-О (С2Н5)2 в углеводородной среде] и на свободных ионах (соли карбония в Hj lg). С другой стороны, представляющиеся в настоящее время наиболее достоверными константы скорости реакции роста на свободных ионах в случае изобутилвинилового эфира, полученные в условиях радиационной катионной полимеризации (см. гл. VI), на два порядка выше величин, приведенных в табл. II1-7 для карбониевых солей. Не исключено, что это расхождение обусловлено тем, что при расчете величин kl в случае процессов, инициированных солями карбония, принималось, что соответствующие растущие цепи характеризуются такими же константами диссоциации, как исходные инициаторы для последних величины при О °С имеют порядок 10" . Как уже отмечалось, растущие цепи обычно имеют существенно более низкие значения К . Это обстоятельство позволяет считать применимой к рассматриваемым системам схему (III-39). С учетом уравнений (III-40)—(III-42) данная схема приведет к следующему выражению для суммарной константы реакции роста [c.135]

Подчеркнем, что метод, основанный на действии специфических ингибиторов, является однозначной характеристикой для выбора одного из возможных ионных механизмов. С этой точки зрения отличное совпадение в случае а-метилстирола констант, установленных с помоЕцью различных методов, не оставляет сомнений по поводу катионного механизма полимеризации как основного, если не единственного, процесса в условиях проведения эксперимента. Если исходить из известных данных по константам скорости роста при свободноанионной полимеризации а-метилстирола (см. гл. II), то вклад анионной полимеризации в суммарный процесс при радиационном Инициировании окажется очень небольшим. Вернемся теперь к вопросу о порядке реакций радиационной ионной полимеризации по интенсивности облучения. При обсуждении возможных предельных случаев отмечалось (см. стр. 234), что конечный результат зависит от степени чистоты исходной системы, а также от характера образующихся побочных продуктов радиолиза, способных в определенных случаях выполнять функцию ингибитора. Достаточная концентрация агента обрыва [которая по абсолютному значению может быть весьма малой (см. рис. У1-9 и У1-11)] способна полностью исключить бимолекулярный обрыа заряженных частиц и обеспечить условие и = 1. Один из таких случаев — полимеризация а-метилстирола в присутствии триэтиламина, для которой величина п найдена равной 0,97 [15]. При концентрации агентов Ъ, недостаточной для подавления бимолекулярного обрыва, возможны сопоставимые вклады дезактивации обоих типов, что отражает уравнение [c.243]

Отличительной особенностью катионной сополиме]ризации по сравнению с радикальной является сложный характер зависимости активности мономеров от их строения, природы растворителя, катализатора и температуры. Как и в случае любой совместной полимеризации, процесс описывается уравнением (3.1), если отношение констант перекрестного роста цепи 12/ 21 не более, чем на порядок, отличается от единицы, т.е. активность мономеров или стабильность соответствующих растущих ионов не сильно отличаются друг от друга. Другими словами, кх2 Сх М2 = 21 2 М , что следует из принципа стационарности роста цепи. Однако моделирование реакций перекрестного роста цепи показало, что даже при выполнении принципа стационарности для каждого сомоиомера в отдельности взаимное влияние их друг на друга [c.102]