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NMP/ATRP技术甲基丙烯酸异丁酯微乳液体系可控/活性光聚合动力学研究

作 者: 张永涛
导 师: 刘晓暄
学 校: 广东工业大学
专 业: 高分子化学与物理
关键词: 微乳液 可控/活性光聚合 稳定自由基聚合 光引发剂 嵌段共聚物
分类号: O631.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


稳定自由基调控下的活性自由基光聚合技术,反应条件温和,可得到分子量和聚合物结构可控,分子量分布较窄的聚合物,在聚合物合成领域具有广阔的发展前景,一直是国内外研究的焦点。本文首先对Irgacure2959 (HE-HMPP)改性,合成了双官能团光引发剂Br-HE-HMPP-Br;以Br-HE-HMPP-Br为引发剂,氮氧自由基TEMPO为调控剂,采用光引发聚合方法进行了甲基丙烯酸异丁酯(i-BMA)微乳液体系的NMP聚合,系统研究了i-BMA NMP光聚合机理及其动力学规律;将Poly(i-BMA)-Br为大分子引发剂,进行苯乙烯(St)溶液体系的ATRP聚合,制备了Poly(i-BMA)-block-Polystyrene嵌段共聚物;以Br-HE-HMPP-Br为引发剂,进行了i-BMA微乳液体系的NMP光聚合,对末端带有溴原子的聚甲基丙烯酸异丁酯聚合物进行末端功能化,制备了巯基聚合物。主要工作和结论如下:1.以吡啶为催化剂,HE-HMPP与溴乙酰溴的二氯甲烷溶液在室温下进行缩合反应,制备了两端含溴元素的双官能性光引发剂Br-HE-HMPP-Br。通过元素分析、FTIR、1H NMR和可见紫外光谱分析,确定了产物的分子结构。2.在室温条件下,采用目测法和电导率法绘制了i-BMA/n-butanol/SDS-H2O体系拟三元相图。随着水相含量的增加,体系的电导率发生明显的变化,体系由反相微乳液(W/O型)经双连续型微乳液(B.C.型)逐渐转变为正相微乳液(O/W型)。本实验采用正相微乳液体系。3.选择较优实验条件,在室温条件下,以Br-HE-HMPP-Br为光引发剂,TEMPO为调控剂,系统地研究了i-BMA微乳液体系的光聚合反应动力学。研究结果表明:聚合体系表现出活性聚合的特征,获得了良好的转化率与时间、转化率与数均分子量之间的线性关系。与传统自由基聚合方法得到的聚合物相比,聚合产物分子量多分散性系数较小,PDI=1.3-1.6。通过GPC、FTIR和1HNMR表征技术,对聚合产物进行了表征。4.以Poly(i-BMA)-Br为大分子引发剂,CuCl/2,2’-联毗啶为催化体系,在二甲苯中进行苯乙烯溶液体系的ATRP聚合,制备了Poly(i-BMA)-b-PS嵌段共聚物。通过GPC、1HNMR、FTIR和TGA等表征技术对产物进行了表征。5.以Br-HE-HMPP-Br为引发剂,实施了甲基丙烯酸异丁酯(i-BMA)微乳液体系的NMP光聚合,合成了末端含溴的聚甲基丙烯酸异丁酯聚合物,Poly(i-BMA)-Br。采用硫脲合成硫醇法对聚合物进行末端功能化,将聚合物先与硫脲反应生成异硫脲盐,在碱性条件下水解制备了末端为巯基的Poly(i-BMA)-SH聚合物。采用FTIR、GPC和1H NMR等表征技术对聚合产物进行了表征。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章 绪论  14-31
  1.1 引言  14-17
    1.1.1 "活性"自由基聚合  14-16
    1.1.2 "活性"自由基聚合的判据  16-17
  1.2 稳定氮氧自由基调控聚合  17-27
    1.2.1 聚合机理  18-19
    1.2.2 稳定氮氧自由基  19-21
    1.2.3 引发调控体系  21-22
    1.2.4 聚合方法  22-25
    1.2.5 稳定氮氧自由基光聚合  25-27
  1.3 原子转移自由基聚合  27-29
    1.3.1 原子转移自由基聚合概述  27-28
    1.3.2 ATRP与NMP的结合  28-29
  1.4 巯基聚合物  29-30
  1.5 本论文的目的、意义和思路  30-31
第二章 双官能团引发剂的合成与表征  31-37
  2.1 引言  31
  2.2 实验部分  31-33
    2.2.1 原料和仪器  31-32
    2.2.2 合成过程  32
    2.2.3 产物的综合表征  32-33
  2.3 结果与讨论  33-36
    2.3.1 红外光谱分析  33-34
    2.3.2 核磁共振谱图分析  34
    2.3.3 元素分析  34-35
    2.3.4 紫外光谱分析  35-36
    2.3.5 光引发活性分析  36
  2.4 本章小结  36-37
第三章 甲基丙烯酸异丁酯微乳液体系的NMP光聚合  37-52
  3.1 引言  37
  3.2 实验部分  37-41
    3.2.1 原料和仪器  37-38
    3.2.2 实验方法  38-40
    3.2.3 聚合物综合表征  40-41
  3.3 结果与讨论  41-51
    3.3.1 光引发聚合机理  41-43
    3.3.2 实验条件选择  43-44
    3.3.3 光强对聚合的影响  44-45
    3.3.4 光引发剂浓度对聚合的影响  45-46
    3.3.5 调控剂/光引发剂的不同配比对聚合的影响  46-47
    3.3.6 最优条件下i-BMA可控/"活性"聚合动力学研究  47-49
    3.3.7 聚合物表征  49-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章 Poly(i-BMA)-b-PS嵌段共聚物的制备  52-60
  4.1 引言  52
  4.2 实验部分  52-54
    4.2.1 原料和仪器  52-53
    4.2.2 实验方法  53-54
    4.2.3 聚合物的表征  54
  4.3 结果与讨论  54-59
    4.3.1 催化体系的选择  54-55
    4.3.2 单体的选择  55
    4.3.3 聚合温度的选择  55
    4.3.4 Poly(i-BMA)-b-PS嵌段共聚物的表征  55-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章 甲基丙烯酸异丁酯端巯基聚合物的制备与表征  60-65
  5.1 引言  60
  5.2 实验部分  60-62
    5.2.1 原料和仪器  60
    5.2.2 聚合物的表征  60-61
    5.2.3 聚甲基丙烯酸异丁酯NMP微乳液光聚合  61
    5.2.4 Poly(i-BMA)-Br端基功能化制备巯基聚合物  61-62
  5.3 结果与讨论  62-64
    5.3.1 实验条件的选择  62
    5.3.2 聚甲基丙烯酸异丁酯端巯基聚合物结构表征  62-64
  5.4 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-82
攻读学位期间已完成和(待)发表论文  82-84
致谢  84

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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 > 聚合反应、缩聚反应
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