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光聚合具有聚合速度快、反应条件温和、适用单体范围广和节能环保等优点使其得以快速发展和广泛应用,但是它却难以控制聚合物的性能和难以制备的嵌段共聚物,又使其发展受限。光敏型氮氧自由基调控聚合正是为了解决这一问题而发展起来的。氮氧自由基调控光聚合(NMPP)已成为该领域的研究热点。本文首先在实验室合成光敏型氮氧自由基N-(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基)-1,8-萘酰亚胺(NI-TEMPO)并对其进行了综合表征;再以NI-TEMPO为调控剂,以Irgacure651为光引发剂,组成双分子引发/调控体系,并系统地研究了光敏型氮氧自由基调控下甲基丙烯酸酯(MMA)的本体光聚合反应动力学行为;再将NI-TEMPO封端的MMA均聚物(NI-TEMPO-PMMA)作为大分子引发/调控剂,引发MMA、丙烯酸正丁酯(n-BMA)、甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)等三种单体的扩链反应,得到了扩链产物PMMA-b-PMMA以及两种二嵌段共聚物PMMA-b-P(n-BMA)和PMMA-b-PIBOMA。主要结论如下: 1.以1,8-萘二甲酸酐和4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶为原料,反应生成N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,8-萘酰亚胺(NI-TEMP),通过氧化NI-TEMP得到光敏型氮氧自由基N-(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基)-1,8-萘酰亚胺(NI-TEMPO)。通过FTIR、1H NMR、EA、MS和EPR表征了产物NI-TEMPO的分子组成与化学结构,并用UV-Vis和FS测定了NI-TEMPO的光谱特征和光敏性能。 2.对光聚合的实验条件进行筛选与优化,探讨了不同实验条件,如引发剂种类和用量、辐照光强和引发剂与调控剂的比例等对光聚合体系反应动力学的影响,以获得光聚合体系的优化反应条件。选用Irgacure651为光引发剂,用量为2.5wt.%,引发剂/调控剂=1∶1,辐照光强5mW/cm2的条件下为最优反应条件。 3.在选定的优化实验条件下,以Irgacure651为光引发剂,NI-TEMPO为调控剂,组成双分子引发/调控体系,系统地研究了MMA本体体系的光聚合反应动力学。研究结果表明:该聚合体系表现出活性聚合的动力学特征,获得了单体转化率与辐照时间(ln[M]0/[M]t~t)的一级线性动力学特征,聚合物的数均分子量(Mn)与单体转化率呈线性增长关系,所得聚合物分子量的多分散性指数(PDI)较窄,PDI=1.20~1.42。通过GPC、FTIR和1H NMR等表征技术,对聚合产物进行了综合表征。 4.以带有光敏基团的大分子烷氧基胺NI-TEMPO-PMMA作为大分子引发/调控剂,在紫外光辐照下先引发第一单体MMA的扩链反应,得到扩链产物PMMA-b-PMMA,验证了扩链反应的可行性,再在紫外光辐照下引发第二单体n-BMA、IBOMA的嵌段聚合,制备了PMMA-b-P(n-BMA)、PMMA-b-PIBOMA两种二嵌段共聚物,并通过FTIR、1H NMR、GPC表征了嵌段聚合物的结构和组成,确证了嵌段聚合物的生成,GPC显示三种扩链产物的数均分子量都有所增加、FTIR和1H NMR显示嵌段聚合物中有第二单体特征峰的存在。研究结果表明:在紫外光辐照下,可以实现NI-TEMPO-PMMA体系的扩链反应,即NI-TEMPO-PMMA作为大分子引发/调控剂能有效的引发第二单体进行扩链反应,可用于各种嵌段共聚物的光合成。