双亲性两嵌段大分子单体的合成及性能研究

论文摘要

本论文分别以α-溴代丙酸乙酯（EPN-Br）与α-氯代丙酸乙酯（ECP）为引发剂,2,2′-联二吡啶（bpy）、N,N,N′,N″,N″-五甲基二亚乙基三胺（PMDETA）与三[（2-二甲基氨基）乙基]胺（Me6TREN）作为配体,氯化亚铜（CuCl）和溴化亚铜（CuBr）为催化剂,研究了N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）的原子转移自由基聚合（ATRP）过程,考察了不同引发剂/配体/催化剂条件下NIPAAm的ATRP反应的动力学曲线,发现当以ECP为引发剂,CuCl/Me6TREN为催化体系时其聚合过程符合一级动力学行为,表明该体系条件下NIPAAm的ATRP反应具有良好的可控性。同时发现以bpy为配体时,聚合反应不易控制,偏离了ATRP的动力学规律。用凝胶渗透色谱（GPC）跟踪聚合物的相对分子质量变化,发现不同配体对聚合反应结果有明显的影响,当以Me6TREN为配体时,产物的理论分子量与实际分子量较为符合,而以PMDETA和bpy为配体时理论分子量与实际分子量间有较大偏差。同时用傅立叶红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）对产物的结构进行了表征,结果表明所得为目标产物。两亲性嵌段聚合物由于具有特殊的性质以及广泛的用途而成为当前高分子学科领域研究的热点之一,但丙烯酰胺类单体为其中一个嵌段的共聚物的研究较少。在研究了NIPAAm的ATRP反应的基础上,以PMDETA为配体、CuCl为催化剂,以ECP为引发剂引发St进行ATRP本体聚合,得到末端带有卤素原子的聚苯乙烯（PSt-Cl）大分子;再以PSt-Cl大分子为引发剂引发NIPAAm进行ATRP反应,合成了双亲性两嵌段PSt-b-PNIPAAm大分子。以对氯甲基苯乙烯（CMSt）为功能性引发剂、联二吡啶为配体、CuCl为催化剂,在甲苯溶液中进行苯乙烯的原子转移自由基聚合（ATRP）反应,得到末端分别带有不饱和双键和卤素原子的聚苯乙烯（PSt-Cl）大分子;该反应具有活性聚合的特征,所得PSt-Cl的实测相对分子质量大于理论相对分子质量,说明CMSt的引发效率不高,但通过调节聚合反应条件可有效控制PSt-Cl的相对分子质量。以PSt-Cl大分子为引发剂引发NIPAAm进行ATRP反应,合成了双亲性两嵌段PSt-b-PNIPAAm大分子单体。用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（1H-NMR）对PSt-b-PNIPAAm大分子单体的结构进行表征结果显示,PSt-b-PNIPAAm为目标产物。使不同的PSt-b-PNIPAAm大分子单体进行均聚反应,凝胶渗透色谱仪（GPC）测定结果显示,均聚物的相对分子质量从6.6×103增加到7.2×104 ,从7.9×103增加到9.4×104,说明PSt-b-PNIPAAm大分子单体的双键具有良好的聚合活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 原子转移自由基聚合（ATRP）
• 1.1.1 原子转移自由基聚合的机理
• 1.1.2 原子转移自由基聚合的特点
• 1.1.3 原子转移自由基聚合的引发体系
• 1.1.4 原子转移自由基聚合的单体
• 1.1.5 影响ATRP 反应控制效果的几个因素
• 1.2 原子转移自由基聚合在高聚物分子设计中的应用
• 1.2.1 制备窄分子量分布聚合物
• 1.2.2 制备无规、梯度和交替共聚物
• 1.2.3 制备嵌段共聚物
• 1.2.4 制备末端官能团聚合物
• 1.2.5 制备接枝和梳状聚合物
• 1.2.6 制备星状聚合物
• 1.2.7 制备高支化聚合物
• 1.3 原子转移自由基聚合法制备嵌段共聚物的方法
• 1.3.1 全ATRP 法
• 1.3.2 半ATRP 法
• 1.3.3 其它活性聚合与ATRP 间的转换
• 1.4 大分子单体的制备方法
• 1.5 立题依据
• 第二章 N-异丙基丙烯酰胺的原子转移自由基聚合
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 仪器及设备
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 6TREN 合成结果分析'>2.3.1 Me₆TREN 合成结果分析
• 2.3.2 NIPAAm 的ATRP 反应的结果分析
• 2.3.3 动力学曲线的研究
• 2.3.4 产物的结构表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 双亲性两嵌段聚合物的合成
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 仪器及设备
• 3.2.3 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PSt-Cl 的表征结果
• 3.3.2 PSt-b-PNIPAAm 的表征结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 双亲性两嵌段大分子单体的合成
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料与试剂
• 4.2.2 仪器及设备
• 4.2.3 实验步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PSt-Cl 的表征结果
• 4.3.2 PSt-b-PNIPAAm 的表征结果
• 4.3.3 PSt-b-PNIPAAm 的表征结果
• 4.3.4 末端双键活性的确定
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文