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自由基聚合微观动力学

时间:2024-10-18 百科知识 版权反馈
【摘要】:据PQAAM接枝共聚物的自由基聚合反应机理,主要由链引发、链增长、链终止三步基元反应组成,各基元反应对聚合总速率均有所贡献,其反应速率叙述如下。链引发速率一般与单体浓度无关,仅决定于自由基的生成速率。假设体系中自由基浓度不变,进入“稳定状态”,引发速率等于终止速率,Ri=Rt,构成动平衡,则有:一般高分子的聚合度很大,用于引发的单体远远小于链增长消耗的单体,即Ri《Rp,故聚合总速率等于链增长速率,即

2.2.2 自由基聚合微观动力学

据PQAAM接枝共聚物的自由基聚合反应机理,主要由链引发、链增长、链终止三步基元反应组成,各基元反应对聚合总速率均有所贡献,其反应速率叙述如下。

1.链引发速率

链引发速率一般与单体浓度无关,仅决定于自由基的生成速率。理论上,链引发速率与自由基生成速率相等,但因为存在副反应与诱导分解,初级自由基或分解的引发剂不能全部参加引发反应,故引发速率方程为:

Ri=2fkd[I]       (2.7)

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2.链增长速率

根据等活性理论,链自由基的活性与链长基本无关,即各步速率常数相等,链增长速率方程为:

Rp=kp[M][M·        (2.8)

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式(2.8)表明:链增长速率正比于自由基浓度。

3.链终止速率

用自由基消失率来表示链终止速率。链终止反应及其速率方程为:

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2———表示终止反应时消失两个自由基。

式(2.11)表明:链终止速率正比于自由基浓度的平方。

由于自由基活泼,寿命极短,浓度很低,难以测量。假设体系中自由基浓度不变,进入“稳定状态”,引发速率等于终止速率,Ri=Rt,构成动平衡,则有:

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一般高分子的聚合度很大,用于引发的单体远远小于链增长消耗的单体,即Ri《Rp,故聚合总速率等于链增长速率,即

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式中各符号含义同上。

式(2.13)表明:聚合总速率与引发剂浓度平方根及单体浓度一次方成正比。

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