单体结构与聚合能力
1.单体聚合的选择性与活性
凡能进行游离基加聚反应的单体都具有双键,但并非所有含双键的化合物都能聚合成高聚物。就是能够进行合成的单体,有的单体只能进行游离基聚合,有的只能进行离子聚合,也有的两种聚合均可进行,这主要決定于单体结构,特别是取代基团的特点。
带有吸电子基团的单体有利于负离子聚合,因吸电子基团使双键上x电子云密度相对降低,而容易与亲质子的催化剂结合,而出现负碳离子。因吸电子基团的存在,使密集于碳原子上的电子云相对地分散,形成共轭体系,使体系能量降低,而使负碳离子有一定的稳定性,可以与单体继续作用,加聚反应便可进行下去。
游离基加聚反应与负离子聚合有些类似,有吸电子基团存在时,双键上π电子云密度降低,易于与含独电子的游离基相结合,生成游离基后,由于吸电子基团又能与其独电子形成共轭体系,使体系能量下降,链游离基便具有一定稳定性,可继续与单体相作用,加聚反应便顺利加成下去。
如果取代基是斥电子基团,则有利于正离子聚合反应。因斥电子基团的存在,不仅使双键上x电子云密度相对升高,使之易与亲电子的催化剂结合形成正碳离子,而且也在形成正碳离子后,使碳原子电子云稀少的情况有所改变,降低体系能量,从而正碳离子有一定的稳定性,能与单体继续作用,加聚反应便得以顺利地进行下去。
如单体中存在着共轭体系(如丁二烯),因极化度较大,则既可与亲质子催化剂结合,出现负碳离子而进行负离子聚合,又可与亲电子催化剂结合,出现正碳离子而进行正离子聚合。同时也与负离子情况相似,进行游离基聚合反应。
由上可以看出取代基团对聚合选择性的影响。而且取代基团的电子效应,对离子型加聚反应的速度影响较大。负电性强者负离子聚合速度快,负电性弱者则慢。但对游离基聚合影响较小。对游离基聚合反应影响较大的是取代基的空间位阻效应。若取代基体积很大,单体就不能聚合。丁二烯类单体在聚合时,可以有1,4加成、1,2加成及3,4加成,而以1,4加成为主,因此在1,4位置上有取代基时,由于空间阻碍,就不利于聚合,甚至不能聚合。但也应注意反应条件在很多情况下能够改变单体的聚合性能。