死聚合物

科技工作者之家 2020-11-17

死聚合物是指在链式聚合反应中发生链终止而成为不再有反应活性的聚合物。所有烯类单体以链式自由基聚合形成的聚合物是死聚合物。只有在负离子聚合中由于无链终止和链转移反应,增长链可以一直保持活性,此时可得到活性聚合物。

如低密度聚乙烯,聚苯乙烯,聚氯乙烯等。

自由基聚合自由基聚合(free radical polymerization)为用自由基引发,使链增长(链生长)自由基不断增长的聚合反应。又称游离基聚合。加成聚合反应,绝大多数是由含不饱和双键的烯类单体作为原料,通过打开单体分子中的双键,在分子间进行重复多次的加成反应,把许多单体连接起来,形成大分子。它主要应用于烯类的加成聚合。最常用的产生自由基的方法是引发剂的受热分解或二组分引发剂的氧化还原分解反应,也可以用加热、紫外线辐照、高能辐照、电解和等离子体引发等方法产生自由基。

自由基聚合在高分子化学中占有极其重要的地位。是人类开发最早,研究最为透彻的一种聚合反应历程。60%以上的聚合物是通过自由基聚合得到的,如低密度聚乙烯,聚苯乙烯,聚氯乙烯,聚甲基丙烯酸甲酯,聚丙烯腈,聚醋酸乙烯,丁苯橡胶,丁腈橡胶,氯丁橡胶等。

该聚合反应属链式聚合反应,分为链引发、链增长、链终止和链转移四个基元反应。

链引发又称链的开始 ,主要反应有两步:形成活性中心——游离基,进而游离基引发单体。主要的副反应是氧和杂质与初级游离基或活性单体相互作用使聚合反应受阻。一般需要有引发剂进行引发,常用的引发剂有偶氮引发剂、过氧类引发剂和氧化还原引发剂等,偶氮引发剂有偶氮二异丁腈,偶氮二异丁酸二甲酯引发剂,V-50引发剂等,过氧类有BPO等。光、热、辐射亦可引发。

链增长是活性单体反复地和单体分子迅速加成,形成大分子游离基的过程。链增长反应能否顺利进行,主要决定于单体转变成的自由基的结构特性、体系中单体的浓度及与活性链浓度的比例、杂质含量以及反应温度等因素。

链终止主要由两个自由基的相互作用形成,指活性链活性的消失,即自由基的消失而形成了聚合物的稳定分子。终止的主要方式是单基终止和双基终止。双基终止是两个活性链自由基的结合和歧化反应的双基终止,或二者同时存在。当体系粘度过大等不能双基终止只能单基终止。

链转移链自由基从单体、溶剂、引发剂等低分子或已形成的大分子上夺取一个原子而终止,并使这些失去原子的分子形成新的自由基。链终止将活性种转移给另一分子,而原来活性种本身却终止。1

聚乙烯聚乙烯(polyethylene ,简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上,也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100~-70°C),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性优良。

化学分类聚乙烯(POLYETHYLENE,PE)是由乙烯聚合而成之聚合物,产品发展至今已有60年左右历史,全球聚乙烯产量居五大泛用树脂之首。

聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同,分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。

低密度聚乙烯(LOW DENSITY POLYETHYLENE,LDPE)俗称高压聚乙烯,因密度较低,材质最软,主要用在塑胶袋、农业用膜等。高密度聚乙烯(HIGH DENSITY POLYETHYLENE,HDPE)俗称低压聚乙烯,与LDPE及LLDPE相较,有较高之耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性,此外电绝缘性和抗冲击性及耐寒性能很好,主要应用于吹塑、注塑等领域。

线型低密度聚乙烯(LINEAR LOW DENSITY POLYETHYLENE,LLDPE),则是乙烯与少量高级-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物。LLDPE外观与LDPE相似,透明性较差些,惟表面光泽好,具有低温韧性、高模量、抗弯曲和耐应力开裂性,低温下抗冲击强度较佳等优点。

LLDPE应用领域几乎已渗透到所有LDPE市场。现阶段LLDPE和HDPE处于生命周期的成长阶段;LDPE则在1980代末逐渐进入发展成熟期,世界上已少有LDPE设备投产。聚乙烯可用挤出、注射、模塑、吹塑和熔纺等方法成型,广泛应用于工业、农业、包装及日常工业中,在中国应用相当广泛,薄膜是其最大的用户,约消耗低密度聚乙烯77%,高密度聚乙烯的18%,另外,注塑制品、电线电缆、中空制品等都在其消费结构中占有较大的比例,在塑料工业中占有举足轻重的地位。

鉴定聚乙烯材料难以印刷(除非进行本体改性或表面改性),故大多是无色或浅色制品,当然又由于其具有良好的耐环境老化性能,运动场上的人造草皮大多由聚乙烯制造。最简单的鉴别方法就是用煤气火焰(例如打火机)点燃一小块样品,样品会持续燃烧,有烟,且具有烧蜡烛的味道。用指甲在其上划一下,有划痕的为低密度聚乙烯(LDPE),否则则是高密度聚乙烯(HDPE)。

性质1、聚乙烯有优异的化学稳定性,室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质腐蚀,但硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用;

2、聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解,在紫外线作用下容易发生降解,炭黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。

由乙烯均聚以及与少量α-烯烃共聚制得的乳白色、半透明的热塑性塑料。密度0.86~0.96g/cm3,按密度区分有低密度聚乙烯(也包括线性低密度聚乙烯)、超低密度聚乙烯等。无味、无毒。耐化学药品,常温下不溶于溶剂。耐低温,最低使用温度-70~-100℃。电绝缘性好,吸水率低。物理机械性能因密度而异。工业上低密度聚乙烯主要采用高压(110~200MPa)、高温(150~300℃)自由基聚合。其他则用低压配位聚合,有时同一套装置可生产密度0.87~0.96g/cm3的聚乙烯产品,称全密度聚乙烯工艺技术。聚乙烯可加工制成薄膜、电线电缆护套、管材、各种中空制品、注塑制品、纤维等。广泛用于农业、包装、电子电气、机械、汽车、日用杂品等方面。2

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学

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