Обрыв цепи

Рост цепи

Процесс роста цепи заключается в многократном присоединении молекул мономера к усложняющемуся каждый раз промежуточному радикалу с сохранением свободного электрона в концевом звене растущей макромолекулы. Другими словами, растущая макромолекулярная цепь должна оставаться в период ее роста свободным макрорадикалом:

..

R^/ −CH₂ −CHR + CH₂ =CHR ® R’−CH₂ −CHR−CH₂ −CHR ®

n CH₂ =CHR.

R’–[−CH₂ −CHR−] _{n +1} −CH₂ −CHR и т. д.

В результате таких последовательных реакций присоединения двойная связь мономера превращается в простую, что сопровождается выделением энергии за счет разности энергии d - и p-связей.

Конец роста цепи связан с исчезновением свободного электрона у последнего звена макромолекулы. Чаще всего это происходит в результате соединения между собой двух радикалов (реакция рекомбинации), что приводит к возникновению цепи, которая не способна к дальнейшему росту:

. _.

R’−[−CH₂ −CHR−] _n −CH₂ −CHR + R−CH−CH₂ −R’ ®

® R’−[−CH₂ −CHR−] _n −CH₂ −CHR−СНR−CH₂ −R’

Обрыв цепи может протекать и за счет процесса диспропорционирования (см. с. 33).

Свободные радикалы (монорадикалы), являясь исключительно реакционноспособными частицами, взаимодействуют не только с мономерами, но и с растворителем, различными примесями и с образовавшимися макромолекулами. При этом неподеленный электрон (активный центр) может перейти на любую другую молекулу, например молекулу растворителя, которая, превращаясь в радикал, дает начало новой макромолекуле:

R’−[−CH₂ −CHR−] _n −CH₂ −CHR ^. + CCl₄ ®

_...

® R’− [−CH₂ −CHR−] _n −CH₂ −CHR + ĊCl₃ + Сl

. _{. .}

(n + 1) CH₂ =CHR + CCl₃ ® CCl₃ −[CH₂ −CHR−] _n −СН₂ −СНR + Сl

Такие реакции называют реакциями передачи цепи или теломеризации. В данном случае передача цепи происходит через растворитель – тетрахлорид углерода. Вероятность такой передачи увеличивается с повышением температуры полимеризации. При этом скорость реакции полимеризации не уменьшается, но, так как реакционная цепь распадается на несколько молекулярных цепей, степень полимеризации образующегося полимера заметно понижается. Изменяя таким образом соотношение количества мономера и растворителя, можно получать полимеры с различной молекулярной массой. Вещества, через которые осуществляется передача цепи и регулируется средняя молекулярная масса полимера, называют регуляторами. В качестве регуляторов применяют тетрахлорид углерода, тиолы, тиогликолевую кислоту и др.

Реакции обрыва и передачи цепи часто используют в практических целях для стабилизации мономеров при их хранении. Это необходимо для предотвращения преждевременной полимеризации мономеров и для управления процессом полимеризации в целом. Для этого часто при взаимодействии со свободными радикалами образуют малоактивные частицы, не способные в дальнейшем инициировать процесс полимеризации. Если следует только уменьшить скорость полимеризации, а не остановить процесс окончательно, применяют специальные вещества – замедлители.

Характер действия ингибиторов и замедлителей практически одинаков, а различие между ними скорее количественное, чем качественное.

Методом радикальной полимеризации получены такие известные полимеры, как поливинилхлорид, полистирол, бутадиенстирольные каучуки, полиметилметакрилат и др. По активности при радикальной полимеризации мономеры можно расположить в ряд: бутадиен > стирол > метилметакрилат > винилхлорид.

Дата добавления: 2014-12-08