陰離子常用聚合方法

1. 陰離子聚合的特點

陰離子聚合的特點如下：

1、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

2、 添加少量本陰離子聚丙烯醯胺產品，即可收到極大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分發揮作用。

3、 同時使用陰離子聚丙烯醯胺產品和無機絮凝劑（聚合硫酸鐵，聚合氯化鋁，鐵鹽等），可顯示出更大的效果。

陰離子聚合，是離子聚合的一種，在該類反應中，烯類單體的取代基具有吸電子性，使雙鍵帶有一定的正電性，具有親電性。

簡介

如：CH2=CH→CN、CH2=CH→NO2、CH2=CH→C6H5，凡電子給予體如鹼、鹼金屬及其氫化物、氨基化物、金屬有機化合物及其衍生物等都屬親核催化劑。陰離子聚合反應的引發過程不外有兩種形式：

①催化劑分子中的負離子如H2N∶-、R∶-與單體形成陰離子活性中心；

②鹼金屬把原子外層電子直接或間接轉移給單體，使單體成為罩裂雹游離基陰離子。陰離子聚合反應常常是在沒有鏈終止源春反應的情況物帆下進行的。

許多增長著的碳陰離子有顏色，如體系非常純凈，碳陰離子的顏色在整個聚合過程中會保持不變，直至單體消耗完。當重新加入單體時，反應可繼續進行，分子量也相應增加。這種在反應中形成的具有活性端基的大分子稱為活性聚合物。

在沒有雜質的情況下，制備活性聚合物的可能性決定於單體和溶劑。如溶劑（液氨）和單體（丙烯腈）有明顯的鏈轉移作用，則很難得到活性聚合物。利用活性聚合物可製得嵌段共聚物、遙爪聚合物等。

在環氧型單體中，如環氧乙烯、環氧丙烯等，可通過鹼金屬醇類引發開環，形成氧負離子進而鏈增長。聚環氧乙烯（PEO）等主鏈重復單元為CH2-CHO等聚合物均可實現陰離子聚合。

由於氧負離子的活性較碳負離子更加穩定，環氧類單體的陰離子聚合更易操作和可控。而環氧類單體可以通過修飾環氧相連的集團，「懸掛」不同的液晶基元（mesogen）,通過陰離子聚合形成PEO主鏈的液晶高分子。

2. 什麼是自由基聚合，陽離子聚合和陰離子聚合

自由基聚合（free radical polymerization）為用自由基引發，使鏈增長（鏈生長）自由基不斷增長的聚合反應。又稱游離基聚合。加成聚合反應，絕大多數是由含不飽和雙鍵的烯類單體作為原料，通過打開單體分子中的雙鍵，在分子間進行重復多次的加成反應，把許多單體連接起來，形成大分子。它主要應用於烯類的加成聚合。最常用的產生自由基的方法是引發劑的受熱分解或二組分引發劑的氧化還原分解反應，也可以用加熱、紫外線輻照、高能輻照、電解和等離子體引發等方法產生自由基。
陽離子活性很高，極易發生各種副反應，很難獲得高分子量的聚合物；（cationic polymerization ）由陽離子引發而產生聚合的反應的總稱。

3. 進行陰、陽離子聚合時，分別敘述控制聚合反應速率和聚合物分子量的主要方法.

溶劑和溫度對離子聚合的聚合反應速率和聚合物分子量以及產物的立構規整性都有影響。
陰離子聚合：多選用非極性溶劑烷烴作溶劑，可提高分子的立構規整度，昌州但是聚合速率較低；添加少量的極性溶劑四氫呋喃等，可以提高聚合速率，但是分子量和聚合物規整度都降低了；升高溫度可以提高聚合速率，但是分子量和立構規整型都降低。（陰離子聚合有定向能力）
陰離子聚合反應動力學：快引發、慢增長、無終止、無轉移：離子聚合活化能低，鏈增長速率仍比自由基聚合增長速率快，無終止反應，提高溫度可以增加反應速率。
陽離子聚合：多選用低級性溶劑鹵代烷烴，芳烴容鍵態易與引發劑反應，非極性溶劑難以溶解引發劑，極性溶劑容易導致反離子加成終止反應；提高溫度一般可以提高聚合速率，使分子量降低。（陽離子聚合無定向能力）
陽離子聚合反應動力學：快引發、快增長、難終止、易轉移；離子聚合的活化能低，低溫就有很高的聚合速率，提高溫度反而增加了連轉移反應，降低了分子量；為了抑制連轉移反應，多用低溫聚合，反應時間很快，幾乎瞬間完成；陽離子聚合的動力學特徵是低溫高速。
離子聚合：活性種為陽離子或陰離子，由於相同電荷相互排斥耐亮蔽，無雙基終止，因此不會出現自動加速現象；離子聚合的單體按頭尾結構插入離子對增長，因此離子聚合物主要微觀結構是頭尾連接；聚合溫度升高，聚合速率增加，分子量降低，聚合物立構規整度降低。

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4. 1為何使用陰離子聚合聚苯乙烯

陰離子聚合是活性聚合和化學聚合，其桐滑特點是無終止聚合。在
反應條件控製得當的情況下，陰離局困臘子聚合體系可以長時間保持鏈增長活性。活性聚合技術是目前合成單分散特尺罩定分子量的聚合物的一種方法。陰離子活性聚合物的分子量可通過單體濃度和引發劑的濃度來控制

5. 連鎖聚合的陰離子型聚合反應

陰離子型聚合反應與陽離子型聚合反應一樣，都是臘豎連鎖反應，也分為鏈引發、鏈增長和鏈終止三個步驟，都存在離子對，但陰裂局神離子型聚合反應所用的引發劑體系大多為Lewis鹼，親核試劑。在一定條件下可實現活性聚合，即無終止肆虧反應，利用此原理可制備嵌段共聚物、接枝共聚物及帶有繼續反應官能團的高分子化合物。

6. 聚合作用的離子型聚合（作用）

一般在離子引發劑作用下，按離子型反應歷程進行的聚合。根據離子電荷的不同分有陽離子聚合和陰離子聚合兩種。
單體在陽離子或陰離子作用下，活化為帶 正電荷或帶負電荷的活性離子，再與單體連鎖聚合 形成高聚物化學反應，統稱為離子型聚合反應。 對單體的選擇性高；
鏈引發活化能低，聚合速率快；
存肢逗或在增長離子與反離子的平衡；
不同類型的離子型聚合引發劑不同；
不存在偶合終止，只能單基終止。 由於陽離子聚合的鏈引發涉及引發劑和活化劑間的復雜化學反應，又存在多種鏈歷伍增長活性中心，指首影響因素復雜。因此，陽離子聚合反應動力學比自由基聚合的要復雜得多，研究起來相當困難，至今還沒有一套廣泛適用的動力學方程，只能在特定的實驗條件，借用自由基聚合的穩態假設，建立近似的動力學方程。
1、陽離子聚合工業應用——聚異丁烯和丁基橡膠
2、陽離子聚合實際應用的例子很少，這一方面是因為適合於陽離子聚合單體種類少，另一方面其聚合條件苛刻，如需在低溫、高純有機溶劑中進行，這限制了它在工業上的應用。聚異丁烯和丁基橡膠是工業上用陽離子聚合的典型產品。 陰離子聚合單體主要是帶吸電子取代基的α-烯烴和共軛烯烴。
1、陰離子聚合在適當條件下（體系非常純凈；單體為非極性共軛雙烯），可以不發生鏈終止或鏈轉移反應，活性鏈直到單體完全耗盡仍可保持聚合活性。
2、這種單體完全耗盡仍可保持聚合活性的聚合物鏈陰離子稱為「活高分子」（Living Polymer)
3、實驗證據
4、萘鈉在THF中引發苯乙烯聚合，碳陰離子增長鏈為紅色，直到單體100%轉化，紅色仍不消失
5、重新加入單體，仍可繼續鏈增長（放熱），紅色消退非常緩慢，幾天～幾周。

7. 陰離子聚合和自由基聚合在實驗操作上有何區別

離子聚合和自由基聚合的區別：
一、引發劑種類
1、自由基聚合：
採用受熱易產生自由基的物質作為引發劑 ：
偶氮類 過氧類
氧化還原體系 引發劑的性質隻影響引發反應。
2、 離子聚合：
採用容易產生活性離子的物質作為引發劑 。
（1）陽離子聚合：親電試劑，主要是Lewis酸，需共引發劑。
（2） 陰離子聚合：親核試劑，主要是鹼金屬及其有機化合物 。
引發劑中的一部分，在活性中心近旁成為反離子 其形態影響聚合速率、分子量、產物的立構規整性 。
二、單體結構
1、自由基聚合<
帶有弱吸電子基的乙烯基單體 共軛烯烴 。
2、離子聚合：對單體有較高的選擇性 。
（1)陽離子聚合：
陽離子聚合：帶有強推電子取代基的烯類單體 共軛烯烴（活性較小） 。
（2）陰離子聚合： 帶有強吸電御悔子取代基的烯類單體 。
共軛烯烴 、環狀化合物、羰基化合物 。
三、溶劑的影響
1、自由基聚合
向溶劑鏈轉移，降低分子量 籠蔽效應，降低引發劑效率 f
溶劑加入，降低歲皮了[M]，Rp略有降低 水也可作溶劑，進行懸浮、乳液聚合 。
2、離子聚合
溶劑的極性和溶劑化能力，對活性種的形態有較大影響：離子對、自由離子 影響到 RRp、Xn 和產物的立構規整性 。
溶劑種類：陽：鹵代烴、CS2、液態SO2、CO2；陰：液氨、醚類 (THF、二氧六環) 。
四、 反應溫度
1、自由基聚合：取決於引發劑的分解溫度，50 ～ 80 ℃ 。
2、離子聚合：引發活化能很小 。
為防止鏈轉移、重排等副反應，在低溫聚合，陽離子聚合常在－70 ～ －100 ℃進行。
五、 聚合機理
1、自由基聚合：多為雙基終止 ：雙基偶合 雙基歧化 。
2、離子聚合：具有相同電荷，不能雙基終止 。
無自加速現象
（1）陽：向單體、反離子、鏈轉移劑終止。
（2）陰：往往無終止，活性聚合物，添加其它試劑終止 。
六、機理特徵：
1、自由基聚合：慢引發、快增長、速終止、可轉移 。
2、陽離子聚合：快引發、快增長、易轉移、難終止。
陰離子聚合：快引發、慢增長乎拆差、無終止 。
七、 阻聚劑種類
1、自由基聚合：氧、DPPH、苯醌。
2、陽離子聚合：極性物質水、醇，鹼性物質，苯醌；陰離子聚合：極性物質水、醇，酸性物質，CO2 。

8. 活性陰離子聚合控制分子量的方法

方隱族法是進行離子聚合時，一般多採用改變聚合反應溫度或改變溶劑極性的方法來控制聚合反應速度。陰離子聚合一般為無終洞孝止聚合，通過引發劑的用量可調節聚合物的分納攜稿子量。

9. 陰離子聚合的陰離子聚合物

陰離子聚丙烯醯胺（APAM）是水溶性的高分子聚合物， 主要用於各種工業廢水的絮凝沉降，沉澱澄清處理，如鋼鐵廠廢水，電鍍廠廢水，冶金廢水，洗煤廢水等污水處理、污泥脫水等。還可用於飲用水澄清和凈化處理。由於其分子鏈中含有一定數量的極性基團，它能通過吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速懸浮液中粒子的沉降，有非常明顯汪橡的加快溶液澄清，促進過濾等效果。 外觀：白色顆粒
氣味：無臭
荷密度：10-40（Mole %）
水解度：10-60
密度（23℃）（g/㎝&sup3;）：1.302
臨界表面張力（0.00005N/cm）:30-40
玻璃化溫度（℃）：165
軟化溫度（℃）：210
熱失重（℃）：初失重：290。失重70%：430。失重98%：555。
熱穩定性：溫度超過120℃時易分解
毒性：無毒
腐蝕性：無腐蝕性
吸濕性：固體有吸濕性
固含量：≥88%
分子量：1200-3600萬 陰離子聚丙烯醯胺，由於它具有：
1、 澄清凈化作用；
2、 沉降促進作用；
3、 過濾促進作用；
4、 增稠作用及其它作用。
在廢液處理、污泥濃縮脫水、選礦、洗煤、造紙等方面，能夠充分滿足各種領域的要求。
洗煤廢水處理方案：選煤廠對煤泥水的處理一般情況下採用「旋流器-濃縮機-壓濾機（煤泥沉澱池）」處理工藝。一般情況下都是采購機高分子絮凝劑（聚丙烯醯胺）。高分子絮凝劑與煤泥微粒或煤泥膠體接觸作用，中和了煤泥表面的電性，降低表面能，使煤泥微粒凝聚沉澱。聚丙烯醯胺的分子量一般在百萬之間，不同粒度組成的煤泥水要選用不同分子量的絮凝劑。聚丙烯醯胺可以分為陰離子型聚丙烯醯胺，陽離子聚丙烯醯胺和非離子型聚丙烯醯胺三種類型。在使用聚丙烯醯胺進行水處理的時候，要保證類型與煤泥水的pH值相吻合，陰離子聚丙烯醯胺的適於偏鹼性煤泥水，陽離子聚丙烯醯胺的適於偏酸性煤泥水，陰離子型和陽離子型聚丙烯醯胺混合使用，煤泥水絮凝沉澱效果更好。
特點：
1、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。
2、 添加少量本陰離子聚丙烯醯胺產品，即可收到極大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分發揮作用。
3、 同時使用陰離子聚丙烯醯胺產品和無機絮凝劑（聚合硫酸鐵，聚合氯化鋁，鐵鹽等），可顯示出更大的效果。 1. 用於紡織、印染工業。聚丙烯醯胺作為織物處理的上漿劑、整理劑，以及可生成柔順、防皺、防黴菌的保護層。利用它的吸濕性強的特點，能減少紡細紗時的斷張率。聚丙烯醯胺作後處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。用作印染助劑時，聚丙烯醯胺可使產品附著牢度大、鮮艷度高，還可作為漂白的非硅高分子穩定劑。
2、主要坦陵襪用作絮凝劑：對於懸浮顆粒，較粗、濃度高、粒子帶陽電荷，水PH值為中性或鹼性的污水，由於陰離子聚丙烯醯胺分子鏈中含有一定量極性基能吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋形成大的絮凝物。因此它加速懸浮液中的粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液的澄清，促進過濾等效果。該產品廣泛用於化學工業廢水、廢液的處理，市政污水處理。自來水工業、高濁度水的凈化、沉清、洗煤、選礦、冶金、鋼鐵工業、鋅、鋁加工業、電子工業等水處理。
3、用於石油工業、採油、鑽井泥漿、廢泥漿處理、防止水竄、降低摩阻、提高採收率、三次採油得到廣泛運用。
4、用於造紙工業、一是提高填料、顏料等存留率。以降低原材料的流失和對環境的污染；二是提高紙張的強度（包括讓激干強度和濕強度），另外，使用PAM還可以提高紙抗撕性和多孔性，以改進視覺和印刷性能，還用於食品及茶葉包裝紙中。
5、其他行業，食品行業，用於甘蔗糖、甜菜糖生產中蔗汁澄清及糖漿磷浮法提取。酶制劑發酵液絮凝澄清工業 ，還用於飼料蛋白的回收、質量穩定、性能好，回收的蛋白粉對雞的成活率提高和增重、產蛋無不良影響，合成樹脂塗料，土建灌漿材料堵水，建材工業、提高水泥質量、建築業膠粘劑，填縫修復及堵水劑，土壤改良、電鍍工業、印染工業等。

10. 陰離子聚合常用引發劑有哪幾類

偶氮化合物，如偶氮二液肆異丁腈、偶氮二異庚腈和偶氮二異凳基丁酸二甲酯引發劑等；
過氧化物，如過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化苯甲醯、過氧化苯甲醯叔丁酯、過氧化棗埋謹甲乙酮等；
復合引發體系，如偶氮二異丁腈AIBN與偶氮二異庚腈ABVN復合引發體系、過氧化二苯甲醯BPO與過氧化苯甲酸叔丁酯BPB復合引發體系等。