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聚丙烯酰胺(PAM)是用量最大、用途最广的水溶性聚合物。随着近年对水溶性聚合物精细化的要求,寻找新的结构可控的聚合方法已成为迫切需求。由于可逆加成—断裂链转移自由基聚合(RAFT)具有适用单体范围广、反应条件温和、不受聚合方法的限制等优点,以及可控制聚合物的嵌段、接枝、梳型、星型、无规及梯度等结构,成为合成结构可控的水溶性聚合物材料的最有效手段之一。点击化学以其高效率、高选择性、适用范围广等优点成为近几年化学界研究的热点,其核心反应以Cu(I)催化叠氮基与炔丙基的加成反应研究最为广泛。本文中,将RAFT与点击化学方法相结合,合成了几种聚丙烯酰胺类水溶性聚合物材料。
首先,合成了链转移效率较高的十二烷基三硫代二甲基丙酸(DMPA)链转移剂,并将其应用于丙烯酰胺(AM)的聚合。结果表明,聚合过程符合可控/活性自由基聚合特点,相比其它RAFT聚合合成PAM过程而言,提高了单体转化率,缩短了反应时间。同时讨论了单体浓度及链转移剂浓度对聚合过程的影响。
在利用RAFT合成PAM的基础上,首先对DMPA进行端基修饰,分别合成出炔丙基链转移剂和叠氮基链转移剂,采用RAFT聚合设计合成一定分子量的聚合物,然后利用高分子链端基的反应性基团,结合点击化学手段合成出了二嵌段聚合物,并通过元素分析、FT-IR、GPC、TGA等分析手段证实了其分子结构。
为解决多壁碳纳米管(MWCNTs)的分散性的问题,在上述合成二嵌段聚合物的基础上,将RAFT方法结合点击化学用于对MWCNTs的表面修饰。本文中利用硝酸、过氧化丁二酸对MWCNTs进行侧壁羧酸功能化,通过一系列化学反应在MWCNTs表面引入可反应的叠氮基团,同时采用RAFT聚合设计合成一定分子量带炔丙基端基的聚合物,结合点击化学手段,采用“Graft onto”的方法将聚合物修饰到MWCNTs上,提高了MWCNTs在水、乙醇中的分散性,这也为碳纳米管(CNTs)的深入研究与应用提供了理论基础。