大分子引发剂水相引发丙烯酰胺可控/活性自由基聚合

论文摘要

本文主要进行了两种大分子引发剂的合成,以及通过这两种大分子引发剂的可逆偶合断裂,在水相体系中引发丙烯酰胺的可控/活性自由基聚合来合成超高分子量的聚丙烯酰胺的研究。首先,分别以异丙基硫杂蒽酮和氧杂蒽酮为原料,在热条件下通过还原偶联反应合成了9,9’-双异丙基硫杂蒽-9,9’二醇（BITX）和9,9’-双氧杂蒽-9,9’二.醇（BIXAN）两种小分子引发剂,通过核磁和紫外对这两种小分子引发剂进行了表征。然后,利用这两种小分子引发剂在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中引发丙烯酰胺的沉淀聚合,得到具有一定分子量的大分子引发剂。通过紫外和红外表征了大分子引发剂的结构和组成。并考察了溶剂、反应时间、反应温度对大分子引发剂性质的影响。综合几个因素我们得到大分子引发剂制备的最优条件为30℃,以DMF为溶剂,反应14小时,得到的大分子引发剂的分子量在4万到7万之间,且引发活性良好。利用合成的大分子引发剂-含异丙基硫杂蒽酮端基的聚丙烯酰胺（PAM-ITX）,分别在可见光和热条件下引发丙烯酰胺单体的可控/活性扩链聚合,考察了反应过程中的转化率与分子量的变化,并研究了单体浓度、引发剂浓度、反应温度、反应光强几个因素对反应动力学的影响。证明了大分子引发剂PAM-ITX可在水相体系中引发丙烯酰胺聚合获得超高分子量的产物,并且其聚合的过程具有活性特征。利用制备的大分子引发剂-氧杂蒽酮端基的聚丙烯酰胺（PAM-XAN）分别在紫外光和热条件下,在丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酰胺／丙烯酸钠几个水相体系中引发丙烯酰胺单体的可控／活性聚合,考察了反应过程中转化率和分子量的变化,并研究了单体浓度、单体种类、反应温度、反应光强几个因素对反应动力学的影响。证明了PAM-XAN同样可以在水相体系中引发丙烯酰胺活性聚合获得超高分子量的产物,并实现聚合过程的可控。此外,与PAM-ITX相比,PAM-XAN更为稳定,引发性能较好,更适用于水相体系中超高分子量丙烯酰胺的可控活性聚合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 自由基活性聚合
• 1.1.1 Iniferter法
• 1.1.2 NMP法
• 1.1.3 原子转移自由基聚合
• 1.1.4 可逆加成-裂解-链转移聚合
• 1.2 光引发
• 1.2.1 光引发概述
• 1.2.2 ITX类引发剂
• 1.3 聚丙烯酰胺的相关知识
• 1.3.1 聚丙烯酰胺的制备
• 1.3.2 聚丙烯酰胺的应用
• 1.3.3 聚丙烯酰胺改性
• 1.4 本课题的创新点
• 第二章 硫杂蒽酮大分子引发剂引发丙烯酰胺活性聚合
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 双ITX引发剂的制备
• 2.1.4 沉淀聚合合成含ITX残基的大分子引发剂
• 2.1.5 大分子引发剂可见光引发丙烯酰胺聚合的影响因素
• 2.1.6 大分子引发剂在热条件下引发丙烯酰胺聚合
• 2.2 测试与表征
• 2.2.1 引发剂的结构表征
• 2.2.2 大分子引发剂的转化率测定
• 2.2.3 大分子引发剂的分子量测定
• 2.2.4 聚合物的转化率测定
• 2.2.5 聚合物的分子量测定
• 2.3 结果分析与讨论
• 2.3.1 合成引发剂的影响因素
• 2.3.2 大分子引发剂热引发丙烯酰胺聚合的影响因素
• 2.3.3 大分子引发剂可见光引发丙烯酰胺聚合的影响因素
• 2.4 小结
• 第三章 氧杂蒽酮大分子引发剂引发丙烯酰胺活性聚合
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 BIXAN的制备
• 3.1.3 沉淀聚合合成大分子引发剂
• 3.1.4 大分子引发剂热引发丙烯酰胺聚合
• 3.1.5 大分子引发剂紫外光引发制备阴离子型聚丙烯酰胺
• 3.2 测试与表征
• 3.2.1 BIXAN引发剂的结构表征
• 3.2.2 大分子引发剂转化率测定
• 3.2.3 聚合物的转化率测定
• 3.2.4 聚合物的分子量测定
• 3.3 结果分析与讨论
• 3.3.1 引发剂的结构分析
• 3.3.2 含氧杂蒽酮残基大分子引发剂热引发丙烯酰胺聚合
• 3.3.3 含氧杂蒽酮残基大分子引发剂紫外光引发丙烯酰胺聚合
• 3.3.4 含氧杂蒽酮残基大分子引发剂热引发丙烯酸钠聚合
• 3.4 小结
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 附录