末端带酰基丙烯酸官能团聚合物的合成与表征

论文摘要

末端官能化聚合物在大分子材料的合成与应用中受到越来越多的关注,除了在制备嵌段、接枝、树枝状、超支化等构型的聚合物中作为大分子单体或预聚物的运用较多外,近十几年来,它们在聚合物共混反应与改性、材料表面接枝改性及催化、药物释放等应用研究领域中也深受重视。尤其是采用阴离子聚合法所制备的末端官能化聚合物具有分子量可控,分子量分布窄,官能度计量可得等优点,使其在应用研究中具有重要的工业价值。本文根据阴离子聚合之官能化封端剂法的机理,选择马来酸酐为阴离子活性链的官能化终止剂（封端剂）来制备末端含酰基丙烯酸官能团的聚合物,主要对工艺条件的优化、反应机理的探讨、末端官能化聚合物性能的检测分析及其应用前景进行研究。以丁基锂为引发剂,环己烷为溶剂,四氢呋喃（或四甲基乙二胺）和氯化锂为极性调节剂制备聚合物活性链,再以马来酸酐为官能化封端剂对活性链进行官能化终止,最后得到了末端含酰基丙烯酸结构的官能化聚乙烯（PS-FA）和聚苯乙烯-聚异戊二烯嵌段共聚物（PSI-FA）。论文采用酸碱滴定法测定封端效率,核磁共振法（13CNMR）、红外光谱法（IR）和拉曼光谱法（Raman）确定聚合物末端官能团酰基丙烯酸的结构;同时利用单因素试验法考察了聚苯乙烯的末端官能化反应温度、反应时间、活性链浓度、官能化封端剂的用量和极性添加剂对封端效率的影响,在此基础上设计正交试验,优化工艺条件;根据双分子亲核取代反应机理（SN2）分析官能化封端反应机理;采用热力学分析法研究聚苯乙烯封端前后的玻璃化转变温度（Tg）和热稳定性的变化,用原子力显微镜（AFM）观测到官能化聚合物膜的表面形貌出现了相分离现象。最后,论文根据这种末端酰基丙烯酸官能团聚合物的特性提出了进一步研究的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 末端官能化聚合物的制备方法
• 1.1.1 自由基聚合法
• 1.1.2 阴离子聚合法
• 1.1.3 阳离子聚合法
• 1.1.4 基团转移聚合法
• 1.1.5 其他聚合法
• 1.2 阴离子聚合法制备机理
• 1.2.1 引发剂官能化法
• 1.2.2 封端剂官能化法
• 1.2.3 两种试剂联用官能化法
• 1.3 阴离子聚合法的研究现状
• 1.3.1 官能化引发剂的研究
• 1.3.2 官能化封端剂法
• 1.3.3 目前官能团封端剂法的局限
• 1.4 官能团的表征及官能度的测定
• 1.4.1 官能团的结构表征
• 1.4.2 官能度的测定
• 1.5 应用前景
• 1.6 本课题的研究思路及意义
• 1.6.1 论文研究目的
• 1.6.2 论文研究思路
• 1.6.3 论文研究意义
• 第2章 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 化学试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 分析测试方法
• 2.2.1 红外光谱测定
• 2.2.2 拉曼光谱测定
• 2.2.3 核磁共振光谱测定
• 2.2.4 聚合物分子量测定
• 2.2.5 热重/差热综合热分析仪测定
• 2.2.6 原子力显微镜观测
• 2.3 化学试剂的精制
• 2.3.1 溶剂的精制
• 2.3.2 反应物的精制
• 2.4 封端聚合物的合成与分离
• 2.4.1 聚苯乙烯活性链的制备
• 2.4.2 端酰基丙烯酸聚合物的制备
• 2.4.3 单因素试验法与正交试验法
• 2.4.4 酸碱滴定法测定封端效率
• 2.4.5 产物的分离与处理
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 末端官能化聚苯乙烯（PS-FA）的结构表征
• 3.1.1 13C 核磁共振谱分析
• 3.1.2 红外光谱分析
• 3.1.3 拉曼光谱分析
• 3.2 封端反应条件的优化
• 3.2.1 各反应因素的影响
• 3.3.2 正交试验设计结果
• 3.2 封端反应机理的分析研究
• 3.2.1 有机锂的稳定性与亲核加成反应机理
• 3.3.2 MAH 对活性链的封端反应机理
• 3.4 PS-FA 材料性能的测试
• 3.4.1 末端官能化聚苯乙烯的热分析
• 3.4.2 PS-FA 膜的表面形貌研究
• 3.5 端酰基丙烯酸聚合物的其他研究
• 3.5.1 合成末端官能化聚苯乙烯-聚异戊二烯嵌段共聚物
• 3.5.2 制备端支链为PS 或PSI 的超支化聚合物
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢