每種單體的競聚率均小於1，產物中各種單體無規排列的自由基共聚反應。產生取代基在高分子主鏈上的排列不規則（即高分子鏈中不對稱碳原子的構型不同，而且排列也不規則）聚合物容易發生無規共聚合反應。無規共聚合在自由基共聚中最為普遍。無規共聚所得的產物稱為無規共聚物。
基本介紹
- 中文名：無規共聚合
- 外文名：random copolymerization
- 又稱：無規共聚
- 領域：化工合成
簡介,相關研究,
簡介
自由基型加成聚合反應一般多為無規共聚合反應。例如，苯乙烯和丙烯腈的共聚合。無規共聚所得的產物稱為無規共聚物。由兩種（或兩種以上）單體單元無規則排列連線形成。兩種單體單元序列長度分布各自均無規分布。為組成不均一的混合物。許多無規共聚物都具有很好的性能。如丙烯腈和苯乙烯共聚生成的丙烯腈-苯乙烯樹脂耐熱性和強度都較好。無規共聚聚丙烯便是利用無規共聚合得到的一種改性聚丙烯。
無規共聚聚丙烯（PP-R）是由丙烯和少量共聚單體，主要為乙烯，有時也用1-丁烯和1-己烯，在一定溫度、壓力和催化劑的作用下無規共聚得到的，結構上的特點使PP-R具有均聚聚丙烯（PP-H）或嵌段共聚聚丙烯（PP-B）所不具備的性能，成為一種新型的聚丙烯材料，廣泛套用於要求透明性、低熔點和高溫耐壓的領域，主要用於服裝和食品包裝薄膜、家庭及食品儲藏用透明容器、醫療器具、熱封取向薄膜、耐壓管材等。
相關研究
無規共聚聚丙烯結構與性能
聚丙烯具有來源豐富、價格低廉、便於加工、力學性能好、密度小等優點，被廣泛套用於諸多領域。據美國CMAI公司調查表明，2010年世界PP需求量占各主要熱塑性塑膠需求總量的比例為25 %。2000年以來，全球PP需求量年均成長率約為4.5 %，預計2011年PP需求量將達到5320萬噸，2011年全球PP總產能將達到5990 t/a，聚丙烯日益成為一種不可替代的化工產品。
無規共聚聚丙烯是一種非常重要的聚丙烯材料，因其具有均衡的力學性能及良好的綜合性能，而成為了近年來通用聚烯烴材料研究的熱點。無規共聚聚丙烯是由丙烯和少量共聚單體，如乙烯、1-丁烯和1-己烯，在一定的溫度、壓力和催化劑的作用下無規共聚得到的。結構上的特點使無規共聚聚丙烯具有均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯所不具備的優越性能，成為一種新型的聚丙烯材料，一經開發就受到人們的高度重視，廣泛套用於要求高透明性、低熔點和高溫耐壓等性能的領域。
無規共聚聚丙烯一般含有質量分數為1 %~7 %的乙烯分子，在聚合物鏈上，乙烯分子無規則地插在丙烯分子中間。乙烯是以單分子和多分子兩種形式進入主鏈的，當兩者的比例差別很大時，將顯著降低共聚物的結晶度。共聚聚丙烯中共聚單體無規則的分布在等規聚丙烯的分子鏈上，破壞了均聚聚丙烯鏈的規整性。在等規聚丙烯鏈上引入共聚單體其效果相當於在等規聚丙烯鏈上引入缺陷，這樣使得無規共聚物的平均等規度和等規序列長度均下降；而且分子鏈的柔順性增強，使其具有低於均聚聚丙烯的玻璃化轉變溫度、結晶度及熔點以及高於均聚聚丙烯的抗衝擊性能；共聚單體的加入也降低了無規共聚物內的球晶尺寸，使其具有更高的透明性。
無規共聚聚丙烯的結晶性能還與共聚單體的含量和種類有關。共聚單體含量增加的時候，共聚聚丙烯熔點下降，其中二甲苯可溶物含量增加；與1-丁烯相比較，乙烯更加有效地改善了鏈結構，因此它對共聚聚丙烯熔點和二甲苯可溶物含量的影響就更加顯著。不同類型的催化劑對無規共聚聚丙烯的結構和性能也會產生一定的影響。傳統的Ziegler-Natta催化劑具有多活性中心，每個活性中心的性質不大相同，導致共聚單體在其上的競聚率不同，從而使共聚單體在聚合物鏈上的分布不均勻，聚合物分子量分布也比較寬。而茂金屬催化劑由於具有單一的活性中心，可以使共聚單體很好的分散，既有效地改善了鏈結構又減少了二甲苯可溶物的含量，但使用茂金屬催化劑生產的無規共聚聚丙烯相對分子質量分布過窄，加工性能差等缺點也大大制約了其在無規共聚聚丙烯製備上的套用。
無規共聚聚丙烯的套用
Bopp薄膜
Bopp薄膜是採用雙向拉伸的方法生產的聚丙烯薄膜，在中國用於食品包裝的Bopp薄膜需求量約占其市場總量的三分之二，Bopp薄膜還被用作菸草外包裝膜、標籤膜和錄音帶膜材和電容器用膜。隨著我國消費水平的不斷提高和後加工彩印複合、復膜、鍍鉛、塗布等行業的迅速發展，作為商品包裝的主要基材之一的Bopp薄膜的市場需求量會日益增加。Bopp薄膜採用雙向拉伸的生產工藝，改變了分子或鏈段的排列，薄膜的性能與非拉伸薄膜的性能相比有明顯的提高。Bopp薄膜的拉伸強度、彈性模量比非拉伸薄膜高3~8°，薄膜的挺度好，衝擊強度、耐寒性、耐熱性以及對氣體的阻隔性均有大幅度的提高。
流延膜
流延聚丙烯膜是通過將熔體流延驟冷生產的一種無拉伸、非取向的平擠薄膜。它具有質量輕、高透明性、良好的熱封性、厚度均勻性、防潮、耐油性、耐較高溫度等特點，套用於服裝、針紡織品以及食品包裝；同時也可用作高溫蒸煮膜、複合膜內層熱封材料和金屬化基膜。流延膜與Bopp薄膜相比具有加工設備簡單、成本低廉等優勢。
熱水用聚丙烯管材（PPR）
隨著住房建築業的發展，出現了對塑膠熱水管的大量需求，目前聚丙烯已經和交聯聚乙烯、聚丁烯、氯化聚氯乙烯以及鋁塑複合管一起成為用作熱水管的重要材料之一。與其它合成樹脂相比，聚丙烯綜合性能極好，主要表現在相對密度小、表面光澤好、有較好的耐熱性，機械性能較優，尤其突出的是良好的耐應力開裂性及耐化學性能，故而在新興建築管材，特別是熱水輸送管方面，獲得了極大的發展。
而在用於熱水管的聚丙烯材料中又以無規共聚聚丙烯（PPR）為最佳，其在一定的溫度、壓力下較均聚聚丙烯（PPH）和共聚聚丙烯（PPB）具有更長的失效時間，使用壽命更長。用乙烯或其它α-烯烴共聚生成的無規共聚聚丙烯的大分子鏈上具有較長的支鏈，較長的支鏈有利於阻止分子鏈被從晶體中拔出來，減緩了聚丙烯在長期負荷下的蠕變開裂，從而延長了它的使用壽命。
