论文摘要
论文利用原子转移自由基聚合（ATRP）法研究了甲基丙烯酸甲酯（MMA）与甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）在乳液中的共聚合。利用以溴化苄为引发剂,溴化铜和溴化亚铜为组合催化剂,Tween-80为乳化剂,2,2’—联吡啶（bpy）、4,4’—二（5—壬基）—2,2’—联吡啶（dNbpy）、1,10—邻二氮菲（phen）、N,N’,N’,N",N"—五甲基二乙烯基三胺（PMDETA）为配体分别进行MMA与HEMA的乳液聚合,讨论了MMA与HEMA的乳液ATRP的影响因素,得到了最佳配方,并通过羟值分析、红外光谱、核磁共振谱分析了最佳配方所制得共聚物的结构。首先比较了两种不同加料方式所进行的ATRP,通过测定单体转化率,分析了加料方式对反应的影响。当油溶性的引发剂先于催化剂加入,预制乳液,再加入催化剂使反应发生,这样有利于引发剂进入胶束,利于聚合反应的发生。如果其它各种物料先加入,预制乳液,最后再加入引发剂引发反应,那么引发剂在水相发生副反应的几率大,有可能导致反应难发生或反应速率太慢。改变温度进行不同实验,温度升高,聚合反应速率增大,但会影响反应中ln（[M]0/[M]）～t的线性相关性。当采用适当的配体,ln（[M]0/[M]）～t有较好的线性相关性,高聚物溶液的特性粘数也随转化率的增大而增大,具有明显的可控特征。配体dNbpy在较宽的温度范围内能使反应发生,具较好的可控特征,且实验证明油溶性配体更有利于乳液ATRP的反应发生和可控。实验中增大配体用量比例,会使引发剂更易引发,加快反应速率。反之,如果增大组合催化剂中CuBr2的比例,则反应速率明显变慢。同时反应的可控特征也可能随之改变。乳化剂用量对聚合反应速率和乳液稳定性有影响。增大乳化剂的用量,反应速率呈增大趋势,但乳化剂对反应速率的影响与常规乳液不同,不与乳化剂浓度的0.6次方成正比。乳化剂浓度增大有利于乳液的稳定性。通过实验得到了单体合适的引发体系（[C6H5CH2Br]0/[CuBr]0/[CuBr2]0/[dNbpy]0: 1/0.95/0.05/2）、合适的乳化剂用量（Tween-80/（[MMA]0+[HEMA]0）: 18.1%）以及该引发体系的合适反应温度（30℃）,利用此反应条件制得了MMA与HEMA的共聚物,该共聚物经GPC测试,Mn=36790,PDI=1.38;ln（[M]0/[M]）～t关系曲线具有线性相关性。反应产物经差热分析仪检测,没出现MMA或HEMA的均聚物的峰。经羟值分析、NMR分析不同时间取样,共聚物中MMA与HEMA比值变化不大,说明MMA与HEMA的竞聚率相差不太大,该聚合物的羟基分布较均匀。
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