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RAFT技术制备环境敏感型高分子刷

作　者: 吕春林
导　师: 曹堃；姚臻
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 高分子刷 光引发聚合 单分散聚苯乙烯微球 聚N-乙烯基吡咯烷酮 聚N-异丙基丙烯酰胺 RAFT试剂 Z基团
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 220次
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内容摘要


本文主要采用RAFT技术制备环境敏感型高分子刷。即通过无皂乳液聚合法合成单分散亚微米级聚苯乙烯微球为种子,半连续滴加法在其表面负载光引发剂或RAFT试剂,并补加所需单体进行光引发乳液聚合这三步法工艺,成功制得pH值敏感型以及温敏型高分子刷。首先,以表面负载有光引发剂的亚微米级单分散聚苯乙烯微球为基质,引入水溶性RAFT试剂并补加功能性单体N-乙烯基吡咯烷酮(NVP),光引发制备pH值敏感型高分子刷,与未加RAFT试剂的体系进行了比较。考察了RAFT试剂对聚合过程中微球壳层高分子毛发厚度和单体转化率变化的影响。结果表明,随着反应进行,壳层高分子毛发厚度呈近似线性不断增长,与无RAFT试剂时的S型变化规律迥异,根据经典RAFT聚合机理推测RAFT试剂参与了反应,起到了一定的可控聚合特征,但缓聚现象明显。同时,通过水解后从微球表面“剪裁”下来的壳层高分子红外分析表明,发现了高分子链段中均存在碳硫基团,即证明有RAFT试剂的“碎片”存在。其次,以无皂乳液聚合法制得的亚微米级单分散聚苯乙烯微球为基质,半连续滴加功能性甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)单体使其负载到微球表面,最后利用苯乙烯(St)和HEMA共聚物Poly(St-co-HEMA)微球表面的羟基与RAFT试剂中的氯反应,通过键合Z基团把RAFT试剂负载到Poly(St-co-HEMA)微球表面,得到Poly(St-co-HEMA)-g-RAFT微球。将Poly(St-co-HEMA)-g-RAFT微球与前面制备出的负载有光引发剂的微球按比例混合,加入单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPA),在紫外光引发下成功制备温敏型PNIPA高分子刷。与未负载RAFT试剂(传统自由基)的聚合体系进行比较,考察了RAFT试剂对聚合过程中微球壳层毛发状高分子厚度和单体转化率变化的影响。另外,通过AFM观察了微球表面形态。最后,以无皂乳液聚合法制得的亚微米级单分散聚苯乙烯微球为基材,半连续滴加末端含双键的光引发剂使其负载到该微球表面,添加单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPA),改变聚合温度光引发制备均聚的PNIPA高分子刷。重点考察其温敏特性,以及改变体系pH值和离子浓度对其温敏性的影响。另外,在上述均聚过程的后期加入一定量的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)单体制备均混型的PNIPA/PVP高分子刷,考察PVP链的存在对PNIPA链温敏性的影响,并探讨体系pH值和离子强度对其温敏性的影响。结果表明,均混型PNIPA/PVP型高分子刷的体系比均聚型PNIPA高分子刷的体系稳定。

全文目录


摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章 前言  11-13
第二章 文献综述  13-40
  2.1 高分子刷  13-15
    2.1.1 定义  13-14
    2.1.2 结构  14-15
    2.1.3 参数  15
  2.2 高分子刷制备进展  15-25
    2.2.1 传统自由基聚合  16-19
    2.2.2 活性自由基聚合  19-25
      2.2.2.1 Iniferter法  19-20
      2.2.2.2 NMP法  20-21
      2.2.2.3 ATRP法  21-22
      2.2.2.4 RAFT法  22-24
      2.2.2.5 复合引发  24-25
  2.3 环境敏感型高分子刷  25-33
    2.3.1 温敏型  25-28
    2.3.2 光敏型  28-29
    2.3.3 溶剂响应型  29-30
    2.3.4 体系pH值响应型  30-32
    2.3.5 电场响应型  32-33
  2.4 高分子刷的应用  33-35
    2.4.1 吸附与分离  33-34
    2.4.2 纳米催化剂  34
    2.4.3 电流变技术  34-35
  2.5 课题提出  35-36
    2.5.1 本课题前期相关研究小结  35-36
    2.5.2 本课题提出  36
  参考文献  36-40
第三章 添加 RAFT试剂制备pH值敏感型高分子刷  40-52
  3.1 引言  40-41
  3.2 实验部分  41-43
    3.2.1 原料来源  41
    3.2.2 聚合过程  41-43
    3.2.3 分析测试  43
  3.3 结果与讨论  43-50
    3.3.1 NVP转化率  43-44
    3.3.2 PVP刷厚度  44-45
    3.3.3 微球表面形态  45-49
    3.3.4 反应机理探索  49-50
  3.4 小结  50
  参考文献  50-52
第四章 RAFT试剂 Z基团负载到微球表面制备温敏型高分子刷  52-65
  4.1 引言  52-53
  4.2 实验部分  53-56
    4.2.1 原料来源  53
    4.2.2 共聚物Poly(St-co-HEMA)微球的制备  53
    4.2.3 Z基团负载到PS-HEMA微球表面  53-54
    4.2.4 聚合过程  54-55
    4.2.5 分析测试  55-56
  4.3 结果与讨论  56-63
    4.3.1 RAFT试剂负载  56-58
    4.3.2 NIPA转化率  58-59
    4.3.3 微球粒径及其单分散性  59-60
    4.3.4 壳层厚度  60-61
    4.3.5 微球表面形态  61-63
  4.4 小结  63
  参考文献  63-65
第五章 顺序加料法制备均混型高分子刷  65-75
  5.1 引言  65-66
  5.2 实验部分  66-67
    5.2.1 实验原料  66
    5.2.2 聚合过程  66-67
    5.2.3 分析测试  67
  5.3 结果与讨论  67-73
    5.3.1 均聚PNIPA高分子刷  67-70
      5.3.1.1 均聚高分子刷的制备  67-68
      5.3.1.2 温敏性  68
      5.3.1.3 离子浓度影响  68-69
      5.3.1.4 体系pH值影响  69-70
    5.3.2 均混型PNIPA/PVP高分子刷  70-73
      5.3.2.1 均混型高分子刷的制备  70
      5.3.2.2 温敏性  70-71
      5.3.2.3 离子浓度影响  71-72
      5.3.2.4 体系pH值影响  72-73
  5.4 小结  73
  参考文献  73-75
第六章 结论与展望  75-78
致谢  78

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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