聚偏氟乙烯的ATRP法改性

论文摘要

本论文通过铁盐催化AGET ATRP （Atom Transfer Radical Polymerization with Activators Generated by Electron Transfer）和常规ATRP法分别对聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯膜进行了直接接枝改性,使得聚偏氟乙烯具备了一些特殊的性能,从而扩大了聚偏氟乙烯膜的应用范围。主要研究内容和结果如下:（1）体系一:空气存在下铁盐催化AGET ATRP法改性聚偏氟乙烯。该体系采用铁盐催化AGET ATRP法直接对聚偏氟乙烯进行了接枝改性,以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯（PEGMA）为聚合单体,以FeCl3·6H2O为催化剂、三苯基膦（PPh3）为配体、抗坏血酸（VC）为还原剂,在空气存在下成功地合成了侧链为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或者聚甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯（PPEGMA）的聚偏氟乙烯接枝共聚物。接枝共聚物的化学组分通过红外光谱（FT-IR）,核磁氢谱（1H NMR）和X射线光电子能谱（XPS）进行了表征。通过浸没沉淀相转化法把两亲性共聚物（PVDF-g-PPEGMA）制成亲水微孔膜,用扫描式电子显微镜（SEM）对聚偏氟乙烯膜及其改性膜的表面形貌进行了观察,并通过静滴接触角和牛血清蛋白（BSA）吸附性测试对膜进行了评估,结果表明改性后的聚偏氟乙烯膜具有很好的亲水性和抗污染能力。（2）体系二:表面引发ATRP法制备具有手性表层的聚偏氟乙烯膜。该体系首先用表面引发ATRP的方法在聚偏氟乙烯膜表面接枝了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）,然后在PGMA上的环氧基团上键合苯乙胺得到了手性苯乙胺修饰的聚偏氟乙烯膜。对各步反应过程中聚偏氟乙烯膜的化学组成用全反射红外光谱（ATR-FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）进行了表征,通过热重分析仪（TGA）计算表面聚合物及手性苯乙胺的含量,用扫描式电子显微镜（SEM）对聚偏氟乙烯膜表面及其改性膜的表面形貌进行观察,用膜通透性实验对膜的纯水通量进行了测试,结果表明改性后的膜有更好的透水性能。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 ATRP 概述及其发展历程
• 1.2.1 ATRP 原理概述
• 1.2.2 原子转移自由基聚合（ATRP）的研究进展
• 1.2.2.1 常规ATRP
• 1.2.2.1.1 引发剂
• 1.2.2.1.2 聚合单体
• 1.2.2.1.3 ATRP 催化体系
• 1.2.2.2 反向ATRP
• 1.2.2.3 正向与与反向引发的原子转移自由基聚合（SR& NI ATRP）
• 1.2.2.4 电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合（AGET ATRP）
• 1.3 偏氟乙烯的改性方法
• 1.3.1 等离子体法
• 1.3.2 臭氧处理热引发法
• 1.3.3 辐射法
• 1.3.4 光引发法
• 1.3.5 原子转移自由基聚合
• 1.4 手性拆分膜的研究现状
• 1.4.1 手性拆分概述
• 1.4.2 手性拆分膜的拆分机理概述
• 1.4.3 扩散选择型手性拆分固膜的研究
• 1.4.3.1 带手性侧链或主链的扩散选择型
• 1.4.3.2 具有修饰皮层的选择拆分膜
• 1.4.4 选择吸附型手性拆分固膜
• 1.4.4.1 固定手性选择剂的吸附选择拆分膜
• 1.4.4.2 分子印迹吸附选择型拆分膜
• 第二章 论文目的和意义
• 第三章 实验部分
• 3.1 原料及试剂
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 聚偏氟乙烯接枝PMMA（PVDF-g-PMMA）
• 3.2.2 聚偏氟乙烯接枝PPEGMA（PVDF-g-PPEGMA）
• 3.2.3 PVDF-g-PPEGMA 平板膜的制备
• 3.2.4 PVDF-g-PPEGMA 平板膜抗污染实验
• 3.2.5 聚偏氟乙烯薄膜表面接枝PGMA（PVDF-g-PGMA）
• 3.2.6 制备手性苯乙胺修饰的PVDF-g-PGMA 膜
• 3.3 测试与表征
• 第四章 氧气存在下铁盐催化AGET ATRP 改性聚偏氟乙烯
• 4.1 引言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 氧气存在下铁盐催化AGET ATRP 改性聚偏氟乙烯
• 4.2.2 聚偏氟乙烯接枝共聚物的核磁表征
• 4.2.3 氧气存在下铁盐催化PVDF 的AGET ATRP 接枝动力学研究
• 4.2.4 PVDF-g-PPEGMA 共聚物的红外光谱分析
• 4.2.5 PVDF-g-PPEGMA 共聚物的热稳定性分析
• 4.2.6 PVDF-g-PPEGMA 平板膜的表面元素分析
• 4.2.7 PVDF-g-PPEGMA 平板膜的表面结构分析
• 4.2.8 PVDF-g-PPEGMA 平板膜的表面接触角分析
• 4.2.9 PVDF-g-PPEGMA 平板膜的表面抗污染性分析
• 4.3 结论
• 第五章 表面引发ATRP 法制备具有手性皮层的聚偏氟乙烯膜
• 5.1 引言
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 制备PGMA 改性聚偏氟乙烯膜
• 5.2.2 PVDF-g-PGMA 膜后修饰苯乙胺
• 5.2.3 改性聚偏氟乙烯膜的红外分析
• 5.2.4 改性聚偏氟乙烯膜的热性能分析
• 5.2.5 改性聚偏氟乙烯膜的表面元素分析
• 5.2.6 改性聚偏氟乙烯膜的表面结构分析
• 5.2.7 聚偏氟乙烯膜纯水通透性分析
• 5.3 结论
• 第六章 全文总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 论文的创新点
• 6.3 存在的问题与展望
• 参考文献
• 在读期间成果目录
• 致谢