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以聚醚(PEO)为主链的新型两亲性接枝共聚物的分子设计、合成及表征
作 者: 李钟玉
导 师: 黄骏廉
学 校: 复旦大学
专 业: 高分子化学与物理
关键词: 两亲性 接枝共聚物 星形—接枝共聚物 缩水甘油醚 1-乙氧基乙基-2,3-环氧丙醚 聚乙二醇
分类号: TQ316.343
类 型: 博士论文
年 份: 2006年
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内容摘要
近年来,由于聚合技术的发展,特别是可控/“活性”自由基聚合技术的出现,使得人们能够设计合成出各种线形和非线形结构的共聚物。在这些共聚物中,由亲水链和憎水链组成的接枝共聚物,由于它们具有特殊的结构,丰富的自组装形态以及在化学、物理和生物领域中具有广泛的用途而引起人们的广泛兴趣。但是,就目前的两亲性接枝共聚物而言,其主链大部分是由憎水链组成的,而支链则由亲水链组成。由亲水主链和憎水支链组成的接枝共聚物,由于其合成的困难,迄今为止很少有文献报道。本文提出了一个合成该接枝共聚物的新方法,并在实践中成功地加以了实施。我们的主要结果如下:1.利用传统的阴离子聚合技术,通过二缩三乙二醇与二苯甲基钾(DPMK)组成的引发剂体系引发1-乙氧基乙基-2,3-环氧丙醚(EPEE)均聚或其与环氧乙烷(EO)共聚,分别得到线形的窄分布的均聚物PEPEE和共聚物poly(EO-co-EPEE)。得到的聚合物用甲酸水解去保护,并在二氧六环和甲醇的混合溶剂中用氢氧化钾溶液皂化后,得到了聚合物链的侧端挂有羟甲基官能团的线形聚醚linear Polyglycidol(lPG)和poly(EO-co-Gly)。共聚物poly(EO-co-Gly)的羟基与2-溴异丁酰溴进行酯化反应,得到侧链挂有2-溴异丁酸酯基结构的可以用于原子转移自由基聚合(ATRP)体系的大分子引发剂Poly(EO-co-Gly)(ATRP)。然后通过ATRP聚合技术,分别引发聚合了苯乙烯(St)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸叔丁酯(tBA)和甲基丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基)乙酯(DMAEMA)等单体,得到了一系列结构明确的以PEO为主链的两亲性接枝共聚物:PEO-g-PS、PEO-g-PMA、PEO-g-tBA、和PEO-g-PDMAEMA,并由PEO-g-tBA通过选择性水解(三氟乙酸)得到双亲水性接枝共聚物PEO-g-PAA。其中,我们对由大分子引发剂Poly(EO-co-Gly)(ATRP)引发苯乙烯和丙烯酸甲酯这两种单体的ATRP聚合过程进行了动力学研究,结果证明聚合过程是可控的。在丙烯酸甲酯的聚合过程中,用乙腈作为溶剂时,其聚合反应比本体聚合体系有更好的可控性,共聚物产物的分子量分布也更窄,同时没有出现均聚物。用核磁共振(1H NMR)、红外光谱(FT-IR)、元素分析、气相色谱—质谱(GC-MS)、凝胶渗透色谱(GPC)和基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)等手段对中间产物及最终产物进行了详细地表征,证明了这种合成聚醚(PEO)为主链的接枝共聚物的方法是可行的,并且是成功的。2.在阴离子共聚EPEE单体和环氧乙烷(EO)单体的过程中,通过变换引发剂体系中的醇的结构(由原来的二元醇变成多元醇,如三羟甲基丙烷和季戊四醇),合成了星形结构的共聚物,通过水解反应脱去保护基团后,再与2-溴异丁酰溴反应,得到链的侧端挂有很多2-溴异丁酸酯基的星形大分子引发剂,通过ATRP聚合机理引发苯乙烯聚合得到PEO为主链,PS为侧链的星形一接枝共聚物。用核磁共振(1H NMR)、红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)等手段对中间产物及最终产物进行了详细地表征,证明了这种合成聚醚(PEO)为主链的星形—接枝共聚物的方法是可行的,并且是成功的。
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全文目录
中文摘要 5-7 英文摘要 7-10 第一章 概论 10-46 1.1 可控/"活性"聚合的发展概况 10-23 1.1.1 活性阴离子聚合 11-12 1.1.2 活性阳离子聚合 12-13 1.1.3 基团转移聚合 13 1.1.4 可控/"活性"自由基聚合 13-23 1.2 接枝聚合物的发展概况 23-28 1.2.1 接枝(梳形)聚合物和接枝(梳形)共聚物 23-24 1.2.2 接枝共聚物的合成方法 24-28 1.2.3 接枝共聚物的性质和应用 28 1.3 缩水甘油醚聚合的研究概况 28-31 1.4 本课题的研究目的和研究内容 31-32 参考文献 32-46 第二章 合成以聚醚(PEO)为主链的新型接枝共聚物 46-91 2.1 引言 46-48 2.2 实验部分 48-60 2.2.1 实验试剂及测试方法 48-51 2.2.2 缩水甘油醚的保护 51-52 2.2.3 EPEE单体的均聚及EPEE单体与环氧乙烷(EO)单体的共聚 52-54 2.2.4 聚合物的脱保护 54-55 2.2.5 聚合物的水解产物与2-溴异丁酰溴的酯化反应 55-56 2.2.6 合成接枝共聚物PEO-g-PS 56-57 2.2.7 合成接枝共聚物PEO-g-PMA 57-58 2.2.8 合成接枝共聚物PEO-g-PtBA,并水解得到PEO-g-PAA 58-59 2.2.9 合成接枝共聚物PEO-g-PDMAEMA 59-60 2.3 结果与讨论 60-86 2.3.1 共聚物Poly(EO-co-EPEE)和均聚物PEPEE的合成 60-64 2.3.2 共聚物poly(EO-co-EPEE)和均聚物PEPEE的水解 64-66 2.3.3 聚合物的水解产物与2-溴异丁酰溴的酯化反应 66-67 2.3.4 PEO-g-PS的合成 67-72 2.3.5 PEO-g-PMA的合成 72-78 2.3.6 PEO-g-PtBA的合成及其选择性水解后得到PEO-g-PAA 78-83 2.3.7 PEO-g-PDMAEMA的合成 83-86 本章小结 86-87 参考文献 87-91 第三章 以聚醚(PEO)为主链的星形—接枝共聚物的合成 91-107 3.1 引言 91-92 3.2 实验部分 92-98 3.2.1 实验试剂及测试方法 92-94 3.2.2 三臂和四臂星形poly(EO-co-EPEE)的合成 94-95 3.2.3 三臂和四臂星形共聚物的水解 95-96 3.2.4 三臂和四臂星形poly(EO-co-Gly)与2-溴异丁酰溴的酯化反应 96-97 3.2.5 合成星形—接枝共聚物PEO-g-PS 97-98 3.3 结果与讨论 98-105 3.3.1 三臂和四臂星形Poly(EO-co-EPEE)及其脱保护后的产物三臂和四臂星形poly(EO-co-Gly) 98-102 3.3.2 三臂星形和四臂星形poly(EO-co-Gly)与2-溴异丁酰溴的酯化反应 102-103 3.3.3 三臂和四臂星形—接枝共聚物PEO-g-PS的合成 103-105 本章小结 105-106 参考文献 106-107 作者简历: 107-108 致谢 108-109
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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业(高聚物工业) > 生产过程 > 聚合反应过程 > 接枝聚合
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