Радикальная полимеризация стирола — это процесс, в котором мономеры стирола (C₈H₈) соединяются в длинные цепочки, образуя полистирол. Этот процесс включает несколько этапов: инициацию, рост цепи и остановку.

Механизм радикальной полимеризации

Инициация:

Инициация начинается с образования свободных радикалов. Это может осуществляться с помощью термического разложения инициаторов полимеризации (например, пероксидов или азосоединений) или с помощью УФ-излучения. Инициатор разлагается, образуя два свободных радикала.Свободный радикал реагирует с мономером стирола, добавляя его к цепи и образуя новый радикал (радикал цепи).

Рост цепи:

Новый радикал может далее реагировать с молекулами стирола, добавляя их к цепи и образуя всё более длинные радикальные цепи.Этот процесс может повторяться много раз, увеличивая длину цепи полимера. Каждый раз к цепи добавляется ещё один мономер и образуется новый радикал, способный продолжать реакцию.

Остановка:

Остановка роста цепи может происходить несколькими способами:
Сочетание двух радикалов (например, два радикала могут соединяться и образовывать стабильную ковалентную связь).Влияние различных факторов, таких как отсутствие мономера или реакционная среда, может также привести к остановке.Факторы, влияющие на молекулярную массу полимера

Концентрация мономера:

Высокая концентрация мономера может увеличить скорость полимеризации и, следовательно, молекулярную массу. При немедленной реакции радикал может добавлять множество мономеров, прежде чем произойдет остановка.

Тип инициатора:

Разные инициаторы имеют разную степень активности и стабильности. Более активные инициаторы могут обеспечить более высокую скорость полимеризации и, соответственно, более высокую молекулярную массу.

Температура:

Увеличение температуры может ускорить реакцию, но при слишком высокой температуре может привести к более частому смешиванию радикалов, что снизит молекулярную массу из-за увеличения случаев остановки цепи.

Время реакции:

Более длительное время реакции может позволить радикалам добавлять больше мономеров, что увеличит молекулярную массу, но необходимо контролировать процесс, чтобы избежать преждевременных остановок.

Плотность среды:

Вязкость реакционной среды может повлиять на скорость диффузии, что также может влиять на молекулярную массу. Более высокая вязкость может замедлить процесс, а низкая - ускорить.

Присутствие цепных передач:

Добавление соединений, которые могут взаимодействовать с радикалами и поддерживать рост цепей на определённых уровнях, может изменить молекулярную массу полимера.

Изучение этих факторов имеет важное значение для управления свойствами конечного полимера и его применением в различных отраслях.