阴离子常用聚合方法

1. 阴离子聚合的特点

阴离子聚合的特点如下：

1、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

2、 添加少量本阴离子聚丙烯酰胺产品，即可收到极大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分发挥作用。

3、 同时使用阴离子聚丙烯酰胺产品和无机絮凝剂（聚合硫酸铁，聚合氯化铝，铁盐等），可显示出更大的效果。

阴离子聚合，是离子聚合的一种，在该类反应中，烯类单体的取代基具有吸电子性，使双键带有一定的正电性，具有亲电性。

简介

如：CH2=CH→CN、CH2=CH→NO2、CH2=CH→C6H5，凡电子给予体如碱、碱金属及其氢化物、氨基化物、金属有机化合物及其衍生物等都属亲核催化剂。阴离子聚合反应的引发过程不外有两种形式：

①催化剂分子中的负离子如H2N∶-、R∶-与单体形成阴离子活性中心；

②碱金属把原子外层电子直接或间接转移给单体，使单体成为罩裂雹游离基阴离子。阴离子聚合反应常常是在没有链终止源春反应的情况物帆下进行的。

许多增长着的碳阴离子有颜色，如体系非常纯净，碳阴离子的颜色在整个聚合过程中会保持不变，直至单体消耗完。当重新加入单体时，反应可继续进行，分子量也相应增加。这种在反应中形成的具有活性端基的大分子称为活性聚合物。

在没有杂质的情况下，制备活性聚合物的可能性决定于单体和溶剂。如溶剂（液氨）和单体（丙烯腈）有明显的链转移作用，则很难得到活性聚合物。利用活性聚合物可制得嵌段共聚物、遥爪聚合物等。

在环氧型单体中，如环氧乙烯、环氧丙烯等，可通过碱金属醇类引发开环，形成氧负离子进而链增长。聚环氧乙烯（PEO）等主链重复单元为CH2-CHO等聚合物均可实现阴离子聚合。

由于氧负离子的活性较碳负离子更加稳定，环氧类单体的阴离子聚合更易操作和可控。而环氧类单体可以通过修饰环氧相连的集团，“悬挂”不同的液晶基元（mesogen）,通过阴离子聚合形成PEO主链的液晶高分子。

2. 什么是自由基聚合，阳离子聚合和阴离子聚合

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。
阳离子活性很高，极易发生各种副反应，很难获得高分子量的聚合物；（cationic polymerization ）由阳离子引发而产生聚合的反应的总称。

3. 进行阴、阳离子聚合时，分别叙述控制聚合反应速率和聚合物分子量的主要方法.

溶剂和温度对离子聚合的聚合反应速率和聚合物分子量以及产物的立构规整性都有影响。
阴离子聚合：多选用非极性溶剂烷烃作溶剂，可提高分子的立构规整度，昌州但是聚合速率较低；添加少量的极性溶剂四氢呋喃等，可以提高聚合速率，但是分子量和聚合物规整度都降低了；升高温度可以提高聚合速率，但是分子量和立构规整型都降低。（阴离子聚合有定向能力）
阴离子聚合反应动力学：快引发、慢增长、无终止、无转移：离子聚合活化能低，链增长速率仍比自由基聚合增长速率快，无终止反应，提高温度可以增加反应速率。
阳离子聚合：多选用低级性溶剂卤代烷烃，芳烃容键态易与引发剂反应，非极性溶剂难以溶解引发剂，极性溶剂容易导致反离子加成终止反应；提高温度一般可以提高聚合速率，使分子量降低。（阳离子聚合无定向能力）
阳离子聚合反应动力学：快引发、快增长、难终止、易转移；离子聚合的活化能低，低温就有很高的聚合速率，提高温度反而增加了连转移反应，降低了分子量；为了抑制连转移反应，多用低温聚合，反应时间很快，几乎瞬间完成；阳离子聚合的动力学特征是低温高速。
离子聚合：活性种为阳离子或阴离子，由于相同电荷相互排斥耐亮蔽，无双基终止，因此不会出现自动加速现象；离子聚合的单体按头尾结构插入离子对增长，因此离子聚合物主要微观结构是头尾连接；聚合温度升高，聚合速率增加，分子量降低，聚合物立构规整度降低。

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4. 1为何使用阴离子聚合聚苯乙烯

阴离子聚合是活性聚合和化学聚合，其桐滑特点是无终止聚合。在
反应条件控制得当的情况下，阴离局困腊子聚合体系可以长时间保持链增长活性。活性聚合技术是目前合成单分散特尺罩定分子量的聚合物的一种方法。阴离子活性聚合物的分子量可通过单体浓度和引发剂的浓度来控制

5. 连锁聚合的阴离子型聚合反应

阴离子型聚合反应与阳离子型聚合反应一样，都是腊竖连锁反应，也分为链引发、链增长和链终止三个步骤，都存在离子对，但阴裂局神离子型聚合反应所用的引发剂体系大多为Lewis碱，亲核试剂。在一定条件下可实现活性聚合，即无终止肆亏反应，利用此原理可制备嵌段共聚物、接枝共聚物及带有继续反应官能团的高分子化合物。

6. 聚合作用的离子型聚合（作用）

一般在离子引发剂作用下，按离子型反应历程进行的聚合。根据离子电荷的不同分有阳离子聚合和阴离子聚合两种。
单体在阳离子或阴离子作用下，活化为带 正电荷或带负电荷的活性离子，再与单体连锁聚合 形成高聚物化学反应，统称为离子型聚合反应。 对单体的选择性高；
链引发活化能低，聚合速率快；
存肢逗或在增长离子与反离子的平衡；
不同类型的离子型聚合引发剂不同；
不存在偶合终止，只能单基终止。 由于阳离子聚合的链引发涉及引发剂和活化剂间的复杂化学反应，又存在多种链历伍增长活性中心，指首影响因素复杂。因此，阳离子聚合反应动力学比自由基聚合的要复杂得多，研究起来相当困难，至今还没有一套广泛适用的动力学方程，只能在特定的实验条件，借用自由基聚合的稳态假设，建立近似的动力学方程。
1、阳离子聚合工业应用——聚异丁烯和丁基橡胶
2、阳离子聚合实际应用的例子很少，这一方面是因为适合于阳离子聚合单体种类少，另一方面其聚合条件苛刻，如需在低温、高纯有机溶剂中进行，这限制了它在工业上的应用。聚异丁烯和丁基橡胶是工业上用阳离子聚合的典型产品。 阴离子聚合单体主要是带吸电子取代基的α-烯烃和共轭烯烃。
1、阴离子聚合在适当条件下（体系非常纯净；单体为非极性共轭双烯），可以不发生链终止或链转移反应，活性链直到单体完全耗尽仍可保持聚合活性。
2、这种单体完全耗尽仍可保持聚合活性的聚合物链阴离子称为“活高分子”（Living Polymer)
3、实验证据
4、萘钠在THF中引发苯乙烯聚合，碳阴离子增长链为红色，直到单体100%转化，红色仍不消失
5、重新加入单体，仍可继续链增长（放热），红色消退非常缓慢，几天～几周。

7. 阴离子聚合和自由基聚合在实验操作上有何区别

离子聚合和自由基聚合的区别：
一、引发剂种类
1、自由基聚合：
采用受热易产生自由基的物质作为引发剂 ：
偶氮类 过氧类
氧化还原体系 引发剂的性质只影响引发反应。
2、 离子聚合：
采用容易产生活性离子的物质作为引发剂 。
（1）阳离子聚合：亲电试剂，主要是Lewis酸，需共引发剂。
（2） 阴离子聚合：亲核试剂，主要是碱金属及其有机化合物 。
引发剂中的一部分，在活性中心近旁成为反离子 其形态影响聚合速率、分子量、产物的立构规整性 。
二、单体结构
1、自由基聚合<
带有弱吸电子基的乙烯基单体 共轭烯烃 。
2、离子聚合：对单体有较高的选择性 。
（1)阳离子聚合：
阳离子聚合：带有强推电子取代基的烯类单体 共轭烯烃（活性较小） 。
（2）阴离子聚合： 带有强吸电御悔子取代基的烯类单体 。
共轭烯烃 、环状化合物、羰基化合物 。
三、溶剂的影响
1、自由基聚合
向溶剂链转移，降低分子量 笼蔽效应，降低引发剂效率 f
溶剂加入，降低岁皮了[M]，Rp略有降低 水也可作溶剂，进行悬浮、乳液聚合 。
2、离子聚合
溶剂的极性和溶剂化能力，对活性种的形态有较大影响：离子对、自由离子 影响到 RRp、Xn 和产物的立构规整性 。
溶剂种类：阳：卤代烃、CS2、液态SO2、CO2；阴：液氨、醚类 (THF、二氧六环) 。
四、 反应温度
1、自由基聚合：取决于引发剂的分解温度，50 ～ 80 ℃ 。
2、离子聚合：引发活化能很小 。
为防止链转移、重排等副反应，在低温聚合，阳离子聚合常在－70 ～ －100 ℃进行。
五、 聚合机理
1、自由基聚合：多为双基终止 ：双基偶合 双基歧化 。
2、离子聚合：具有相同电荷，不能双基终止 。
无自加速现象
（1）阳：向单体、反离子、链转移剂终止。
（2）阴：往往无终止，活性聚合物，添加其它试剂终止 。
六、机理特征：
1、自由基聚合：慢引发、快增长、速终止、可转移 。
2、阳离子聚合：快引发、快增长、易转移、难终止。
阴离子聚合：快引发、慢增长乎拆差、无终止 。
七、 阻聚剂种类
1、自由基聚合：氧、DPPH、苯醌。
2、阳离子聚合：极性物质水、醇，碱性物质，苯醌；阴离子聚合：极性物质水、醇，酸性物质，CO2 。

8. 活性阴离子聚合控制分子量的方法

方隐族法是进行离子聚合时，一般多采用改变聚合反应温度或改变溶剂极性的方法来控制聚合反应速度。阴离子聚合一般为无终洞孝止聚合，通过引发剂的用量可调节聚合物的分纳携稿子量。

9. 阴离子聚合的阴离子聚合物

阴离子聚丙烯酰胺（APAM）是水溶性的高分子聚合物， 主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水等。还可用于饮用水澄清和净化处理。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显汪橡的加快溶液澄清，促进过滤等效果。 外观：白色颗粒
气味：无臭
荷密度：10-40（Mole %）
水解度：10-60
密度（23℃）（g/㎝&sup3;）：1.302
临界表面张力（0.00005N/cm）:30-40
玻璃化温度（℃）：165
软化温度（℃）：210
热失重（℃）：初失重：290。失重70%：430。失重98%：555。
热稳定性：温度超过120℃时易分解
毒性：无毒
腐蚀性：无腐蚀性
吸湿性：固体有吸湿性
固含量：≥88%
分子量：1200-3600万 阴离子聚丙烯酰胺，由于它具有：
1、 澄清净化作用；
2、 沉降促进作用；
3、 过滤促进作用；
4、 增稠作用及其它作用。
在废液处理、污泥浓缩脱水、选矿、洗煤、造纸等方面，能够充分满足各种领域的要求。
洗煤废水处理方案：选煤厂对煤泥水的处理一般情况下采用“旋流器-浓缩机-压滤机（煤泥沉淀池）”处理工艺。一般情况下都是采购机高分子絮凝剂（聚丙烯酰胺）。高分子絮凝剂与煤泥微粒或煤泥胶体接触作用，中和了煤泥表面的电性，降低表面能，使煤泥微粒凝聚沉淀。聚丙烯酰胺的分子量一般在百万之间，不同粒度组成的煤泥水要选用不同分子量的絮凝剂。聚丙烯酰胺可以分为阴离子型聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺和非离子型聚丙烯酰胺三种类型。在使用聚丙烯酰胺进行水处理的时候，要保证类型与煤泥水的pH值相吻合，阴离子聚丙烯酰胺的适于偏碱性煤泥水，阳离子聚丙烯酰胺的适于偏酸性煤泥水，阴离子型和阳离子型聚丙烯酰胺混合使用，煤泥水絮凝沉淀效果更好。
特点：
1、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。
2、 添加少量本阴离子聚丙烯酰胺产品，即可收到极大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分发挥作用。
3、 同时使用阴离子聚丙烯酰胺产品和无机絮凝剂（聚合硫酸铁，聚合氯化铝，铁盐等），可显示出更大的效果。 1. 用于纺织、印染工业。聚丙烯酰胺作为织物处理的上浆剂、整理剂，以及可生成柔顺、防皱、防霉菌的保护层。利用它的吸湿性强的特点，能减少纺细纱时的断张率。聚丙烯酰胺作后处理剂可以防止织物的静电和阻燃。用作印染助剂时，聚丙烯酰胺可使产品附着牢度大、鲜艳度高，还可作为漂白的非硅高分子稳定剂。
2、主要坦陵袜用作絮凝剂：对于悬浮颗粒，较粗、浓度高、粒子带阳电荷，水PH值为中性或碱性的污水，由于阴离子聚丙烯酰胺分子链中含有一定量极性基能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥形成大的絮凝物。因此它加速悬浮液中的粒子的沉降，有非常明显的加快溶液的澄清，促进过滤等效果。该产品广泛用于化学工业废水、废液的处理，市政污水处理。自来水工业、高浊度水的净化、沉清、洗煤、选矿、冶金、钢铁工业、锌、铝加工业、电子工业等水处理。
3、用于石油工业、采油、钻井泥浆、废泥浆处理、防止水窜、降低摩阻、提高采收率、三次采油得到广泛运用。
4、用于造纸工业、一是提高填料、颜料等存留率。以降低原材料的流失和对环境的污染；二是提高纸张的强度（包括让激干强度和湿强度），另外，使用PAM还可以提高纸抗撕性和多孔性，以改进视觉和印刷性能，还用于食品及茶叶包装纸中。
5、其他行业，食品行业，用于甘蔗糖、甜菜糖生产中蔗汁澄清及糖浆磷浮法提取。酶制剂发酵液絮凝澄清工业 ，还用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好，回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响，合成树脂涂料，土建灌浆材料堵水，建材工业、提高水泥质量、建筑业胶粘剂，填缝修复及堵水剂，土壤改良、电镀工业、印染工业等。

10. 阴离子聚合常用引发剂有哪几类

偶氮化合物，如偶氮二液肆异丁腈、偶氮二异庚腈和偶氮二异凳基丁酸二甲酯引发剂等；
过氧化物，如过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化枣埋谨甲乙酮等；
复合引发体系，如偶氮二异丁腈AIBN与偶氮二异庚腈ABVN复合引发体系、过氧化二苯甲酰BPO与过氧化苯甲酸叔丁酯BPB复合引发体系等。