苯乙烯RAFT无皂乳液聚合体系的研究

论文摘要

合成了二硫代苯甲酸苯乙基酯(CDB)、二硫代苯甲酸异丙苯基酯(PEDB)和二硫代苯甲酸苄基酯(BDB)三种RAFT试剂,利用红外光谱和核磁共振对产物组成进行了表征。以三种RAFT试剂为链转移剂、以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,进行了苯乙烯的本体聚合反应,结果表明在所制备的三种RAFT试剂中BDB对苯乙烯本体聚合反应的控制性最好。对聚合动力学和分子量的控制进行了研究。研究表明,此种苯乙烯本体聚合体系具有明显的活性自由基聚合特征。提出了活性自由基聚合的动力学模型并对文献中的理论分子量模型进行了修正。在前述本体聚合研究工作基础上,进一步研究了RAFT存在下苯乙烯无皂乳液聚合。以BDB用作RAFT试剂进行苯乙烯和丙烯酸的本体共聚,制备具有自乳化功能的低聚物。利用所制备的低聚物进行乳化,进行苯乙烯无皂乳液聚合研究。所合成的RAFT共聚物乳化效果好,得到的聚合物乳液体系稳定。研究结果表明要制备稳定的无皂乳液,需要加入三乙胺,所需量为中和80%~100%丙烯酸;加入丙酮有利于低聚物的乳化。在75℃条件下进行聚合反应,无皂乳液聚合反应速率较快,体系稳定。乳液聚合产物的分子量与单体转化率呈线形关系,产物的数均分子量比理论分子量大,随着转化率的增加,分子量分布会变宽。本体共聚配方中BDB/AIBN的比值越大、BDB含量越大,乳液聚合速率越小,相近转化率时产物的分子量越小,分布也越窄。乳液粒的粒径处于250nm~300nm,粒径分布指数为1.335。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 活性自由基聚合的研究进展
• 1.2.1 引发转移终止剂活性自由基聚合（Iniferter）法
• 1.2.2 氮氧自由基调介聚合（NMP）体系
• 1.2.3 原子转移自由基聚合（ATRP）
• 1.2.4 可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）
• 1.2.5 RAFT 活性自由基聚合的优缺点
• 1.2.6 RAFT 聚合过程中的延迟效应
• 1.3 无皂乳液聚合
• 1.3.1 无皂液聚合成核机理
• 1.3.2 无皂乳液的稳定性
• 1.3.3 无皂乳液乳胶粒直径的单分散性
• 1.3.4 RAFT 聚合在非均相体系中的应用
• 1.4 课题的提出和拟研究的内容
• 第二章 RAFT 试剂的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 PEDB 和CDB 的合成
• 2.2.2 Grignard 试剂法合成BDB
• 2.2.3 硫醇法合成BDB
• 2.2.4 ＲＡＦＴ试剂的分离与提纯
• 2.2.5 RAFT 试剂组成的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PEDB 和CDB 的合成研究
• 2.3.2 Grignard 试剂法合成BDB 的研究
• 2.3.3 硫醇法合成BDB 的研究
• 2.3.4 RAFT 试剂的分离与提纯方法的选择
• 2.3.5 RAFT 试剂组成的分析确定
• 2.4 本章小结
• 第三章 苯乙烯体系的RAFT 活性自由基聚合特征的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料及精制方法
• 3.2.2 RAFT试剂存在下的苯乙烯本体聚合
• 3.2.3 分析及测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 RAFT 活性自由基聚合反应机理
• 3.3.2 RAFT 试剂存在下的苯乙烯本体聚合与空白实验的对比
• 3.3.3 RAFT 试剂存在下的苯乙烯本体聚合反应动力学
• 3.3.4 RAFT 活性自由基聚合反应动力学模型及拟合
• 3.3.5 RAFT 活性自由基聚合对产物分子量的控制
• 3.3.6 聚合物分子量与分布模型的建立及拟合
• 3.4 本章小结
• 第四章 苯乙烯体系的RAFT 活性无皂乳液聚合研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料及精制方法
• 4.2.2 RAFT 试剂存在下的本体和乳液聚合
• 4.2.3 分析及测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 无皂乳液RAFT 活性聚合体系设计思路
• 4.3.2 苯乙烯-丙烯酸本体聚合研究
• 4.3.3 RAFT 活性无皂乳液聚合研究
• 4.3.4 无皂乳液聚合过程中的RAFT 活性特征
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况
• 附录
• 致谢