2.4引发剂.ppt

1、2.4引发剂(initiator)及其引发作用 一、 引发剂及其种类 1. 偶氮类引发剂(azo initiators) 2. 有机过氧类引发剂(peroxide initiator) 无机过氧类引发剂(inorganic initiator) 4. 氧化-还原引发剂(oxidize-reduction initiator ) 二、 引发剂的选用原则 根据聚合实施方法选择引发剂种类 根据聚合温度选择分解活化能适当的引发剂 根据聚合周期选择半衰期适当的引发剂 根据聚合物的使用场合选择引发剂,引发剂是产生自由基聚合反应活性中心的物质。 它不仅是影响聚合反应速率的重要因素，而且是影响聚合物相对分子质

2、量的重要因素。 因此,对引发剂的种类、引发剂分解动力学、引发剂的引发效率和引发剂的选用原则等问题应作深入了解。 一、 引发剂(initiator)及其种类 含有弱键的化合物,它们在热的作用下,共价键均裂而产生自由基的物质,称为引发剂。 在一般自由基聚合体系中,聚合温度为40100。 作为引发剂的物质，其键能（分解活化能Ed）必须在105190 (kJ/mol)，多以125150 (kJ/mol)。 因此，自由基聚合的引发剂主要是偶氮类化合物和过氧类化合物。 引发剂可以分为四类。,引发剂(initiator)及其引发作用,物理化学性质：白色柱状结晶，不溶于水，溶于有机溶剂，室温下比较稳定，可在纯

3、粹状态贮存。 在 8090急剧分解，100有爆炸着火的危险， 有一定的毒性。属于油溶性引发剂。 油溶性引发剂,适用于本体聚合、悬浮聚合和溶液聚合。 特点：分解均匀,只产生一种自由基,无其它副反应,分解速率较低,属于低活性引发剂。,1. 偶氮类引发剂(azo initiators),偶氮类引发剂中主要是偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈。, 偶氮二异丁腈(ABIN),相对分子质量248.36，分解活化能Ed =121.3 kJ/mol。 物理化学性质：易燃、易爆，在室温30中15天即可分解失效，因此必须贮存于10以下的电冰箱中，不便运输，不便在实验室中应用。属于油溶性引发剂。 偶氮类引发剂适用于本体聚合

4、、悬浮聚合和溶液聚合。 特点：分解速率高，属于高活性引发剂。,(2) 偶氮二异庚腈(ABVN),2. 有机过氧类引发剂(peroxide initiator) 把过氧化氢HOOH看作是有机过氧类引发剂的母体，其中一个H原子被有机基团取代：R-OOH 称为氢过氧类引发剂。 若其中两个H原子都被有机基团取代：R-OO-R 过氧化二酰类、过氧化二烷基类和过氧化二酯类引发剂。 氢过氧类引发剂 氢过氧类引发剂中主要有 氢过氧化异丙苯、氢过氧化特丁基和氢过氧化对孟烷。 氢过氧化异丙苯的结构式与分解反应式,氢过氧类引发剂溶于水，属于水溶性引发剂， 一般用于乳液聚合和水溶液聚合。,氢过氧化特（叔）丁基的结构式

5、与分解反应式,氢过氧化对孟烷的结构式与分解反应式,相对分子质量242，分解活化能Ed =124.3 kJ/mol。 物理化学性质：白色粉末,干品极不稳定,加热时易引起爆炸,不溶于水,溶于有机溶剂,属于油溶性引发剂。 贮存时加20%30%的水。 特点：分解速率较慢，属于低活性引发剂，, 过氧化二酰类引发剂,该类引发剂有过氧化二苯甲酰和过氧化十二酰等。,过氧化二苯甲酰(BPO)的结构式与分解反应式,属于油溶性、低活性引发剂。,过氧化十二酰（LPO）的结构式与分解反应式, 过氧化二烷基类引发剂,过氧化二烷基类引发剂主要有过氧化二特丁基和过氧化二异丙苯。,适用于本体聚合、悬浮聚合和溶液聚合。,属于油溶

6、性、低活性引发剂。,过氧化二特丁基的结构式与分解反应式,过氧化二异丙苯的结构式与分解反应式,适用于本体聚合、悬浮聚合和溶液聚合。,高活性引发剂，分解速率快，可提高聚合速率，缩短聚合周期。 但贮存和精制时需注意安全，使用时避光、不能加热， 贮存时需配成溶液，贮存于10以下的电冰箱中。 实验室中一般不用。,过氧化二碳酸二异丙酯（IPP）的结构式与分解反应式,适用于本体聚合、悬浮聚合和溶液聚合。, 过氧化二酯类引发剂,属于油溶性高活性引发剂。, 无机过氧类引发剂(inorganic initiator) 过氧化氢HOOH是无机过氧类引发剂中最简单的一种，但其分解活化能较高Ed =220kJ/mol，

7、分解温度高于100，很少单独使用。 一般要和还原剂组成氧化-还原引发剂。 过硫酸钾和过硫酸铵 过硫酸钾的结构式和分解反应式为,无机过氧类引发剂溶于水，属于水溶性引发剂 。,一般用于乳液聚合和水溶液聚合。,4. 氧化-还原引发剂(oxidize-reduction initiator ) 在过氧类引发剂中加上还原剂,通过氧化-还原反应产生自由基。 利用氧化-还原引发剂可降低分解活化能，从而可以使聚合反应在较低的温度下进行，有利于节省能源,可改善聚合物性能。 例如,Ed =50.7 kJ/mol，分解温度只需10 。,Ed =220 kJ/mol，分解温度高于100 。,而,Ed =39.4 kJ

8、/mol，分解温度低于-10。,再如：,Ed =140.3kJ/mol，分解温度高于70 。,而,氧化-还原引发剂根据其是否溶于水，分为水溶性氧化-还原引发剂和油溶性氧化-还原引发剂。 水溶性氧化-还原引发剂(水体系) 溶于水的氧化-还原引发剂称为水溶性氧化-还原引发剂。 其中氧化剂一般选用无机过氧类引发剂和氢过氧类引发剂，还原剂一般选用二价铁盐、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、醇和多元胺等，如,水体系用于乳液聚合和水溶液聚合。,氧化剂、还原剂和辅助还原剂的选择和配合是一个广阔的研究领域。,其中氧化剂一般选用有机过氧类引发剂，,还原剂一般选用叔胺、环烷酸亚铁盐和硫醇等，如,不溶于水,而溶于有机溶剂的氧化-还原引发剂,称为油溶性氧化-还原引发剂(油体系)。, 油溶性氧化-还原引发剂(油体系),二、引发剂的选用原则 根据聚合实施方法选择引发剂种类 本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合选择油溶性引发剂； 乳液聚合和水溶液聚合选择水溶性引发剂。 根据聚合温度选择分解活化能适当的引发剂 根据引发剂的使用温度范围，将引发剂分为四类：