聚合反應的類型
1.由單體合成聚合物的反應
(1)按聚合前后組成是否變化將聚合反應分為:加聚反應(addition polymerization)和縮聚反應(polycondensation)。
加聚反應(addition polymerization)——主要指烯類單體在活性種進攻下打開雙鍵、相互加成而生成大分子的聚合反應,單體、聚合物組成一般相同。如:
縮聚反應(polycondensation)——主要指帶有兩個或多個可反應官能團的單體,通過官能團間多次縮合而生成大分子,同時伴有水、醇、氯化氫等小分子生成的聚合反應。如:
(2) 依聚合機理分為:連鎖聚合(chain polymerization)和逐步聚合(step polymerization)。
連鎖聚合(chain polymerization)——其大分子的生成通常包括鏈引發、鏈增長、鏈轉移和鏈終止等基元反應。其特點是:
① 單體主要為烯類(一些雜環類化合物、少量醛也可以進行連鎖聚合);
② 存在活性中心,如自由基、陰離子、陽離子;
③屬鏈式反應,活性中心壽命短,約10-1s,從活性中心形成、鏈增長到大分子生成在轉瞬完成;聚合體系由單體和聚合物構成,延長聚合時間的目的是為了提高單體的轉化率,分子量變化不大;
④ 聚合物、單體組成一般相同。加聚反應從機理上看大部分屬于連鎖聚合,二者常替換使用,實際上連鎖聚合與加聚反應是從不同角度對聚合反應的分類,因此也有一些形式上的加聚反應屬于逐步聚合機理。
逐步聚合(step polymerization)——其大分子的生成是一個逐步的過程。其特點是:
① 單體帶有兩個或兩個以上可反應的官能團;
② 伴隨聚合往往有小分子化合物析出,聚合物、單體組成一般不同;
③ 聚合物主鏈往往帶有官能團的特征;
④ 逐步聚合機理——大分子的生成是一個逐步的過程,由可反應官能團相互反應逐步提高聚合度;同樣,縮聚反應從機理上看大部分屬于逐步聚合,二者常替換使用,但也有一些縮聚反應屬于連鎖機理。
開環聚合反應(ring-opening polymerization)——指由雜環狀單體開環而聚合成大分子的反應。常見的單體為環醚、環酰胺(內酰胺)、環酯(內酯)、環狀硅氧烷等。開環聚合反應的聚合機理可能是連鎖聚合或者是逐步聚合。
大分子反應——除了可以由小分子單體的聚合反應合成大分子之外,利用大分子結構上的可反應官能團的反應也可以合成新型的高分子化合物,這種方法實際上是對現有聚合物的化學改性。
聚乙烯醇的合成是一個典型的例子。由于乙烯醇不能穩定存在,容易異構化為乙醛或環氧乙烷,所以聚乙烯醇的合成路線是:醋酸乙烯酯經自由基聚合先合成出聚醋酸乙烯酯(PVAc),聚醋酸乙烯酯再經堿性醇解而生成聚乙烯醇(PVA)。