8.1 高分子官能团反应特点及影响因素

  高分子官能团可以起各种化学反应
由于高分子存在链结构、聚集态结构,官能团反应具有特殊性

1. 反应产物的不均匀性
  高分子链上的官能团很难全部起反应,一个高分子链上就含有未反应和反应后的多种不同基团,类似共聚产物
例如聚丙烯腈水解:

反应不能用小分子的“产率”一词来描述,只能用基团转化率来表征:即指起始基团生成各种基团的百分数
基团转化率不能达到百分之百,是由高分子反应的不均匀性和复杂性造成的

2. 影响高分子化学反应的因素

化学因素
  > 几率效应
高分子链上的相邻基团作无规成对反应时,中间往往留有孤立基团,最高转化率受到几率的限制,称为几率效应
例如,PVC与Zn粉共热脱氯,按几率计算只能达到86. 5%,与实验结果相符

> 邻近基团效应
高分子链上的邻近基团,包括反应后的基团都可以改变未反应基团的活性,这种影响称为邻基效应
如聚甲基丙烯酸酯类碱性水解有自动催化作用

有利于形成五元或六元环状中间体,均有促进效应
邻基效应还与高分子的构型有关,全同PMMA比无规、间同水解快,原因是全同基结构的团位置易于形成环酐中间体
物理因素
  > 聚集态的影响
  晶态高分子 < 低分子很难扩散入晶区,晶区不能反应
官能团反应通常仅限于非晶区
  非晶态高分子 < 玻璃态,链段运动冻结,难以反应
高弹态:链段活动增大,反应加快
粘流态:可顺利进行
> 即使均相反应,高分子的溶解情况发生变化时,反应速率也会发生相应变化
> 链构象的影响,高分子链在溶液中可呈螺旋形或无规线团状态, 溶剂改变,链构象亦改变,官能团的反应性会发生明显的变化
>轻度交联的聚合物,须适当溶剂溶胀,才易进行反应,如苯乙烯-二乙烯基苯共聚物,用二氯乙烷溶胀后,才易磺化