论文部分内容阅读
近年来,活性自由基聚合因含有活性聚合和自由基聚合的优点,在高分子合成化学方面,已经成为了研究热点之一,并且已经成为高分子化学领域中,最具有学术意义和工业应用价值的研究方向。活性自由基聚合主要有氮氧稳定自由聚合(NMP)、原子转移自由聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)等。其中,可逆加成-断裂链转移自由基聚合由于具有对聚合调控效果好、聚合条件相对温和、适用单体范围广等优点而备受关注。
本文较为系统地对各种介质中的RAFT聚合反应进行了研究。利用相转移法合成了两种RAFT试剂,并对其进行了纯化。首先,对甲基丙烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(St)两种单体分别在甲苯溶液中进行了均聚和共聚实验,对影响聚合反应的多个反应条件进行了考察,结果表明聚合反应呈现出“活性”/可控自由基聚合的特征。共聚实验发现,RAFT试剂对单体具有较强的选择性,对甲基丙烯酸甲酯的活性聚合控制能力比较好,而对于苯乙烯的控制效果不好;共聚单体组成对聚合反应动力学有重要的影响。
研究了以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为乳化剂的MMA的RAFT微乳液聚合,并解决了以往在RAFT微乳液聚合过程中存在的稳定性差的问题。详细考察了影响聚合反应动力学和聚合产物分子量及其分布等的主要因素。通过实验确定了最佳的反应温度、乳化剂用量、链转移剂的浓度和引发剂用量等。实验表明,MMA的RAFT微乳液聚合表现出明显的活性自由基聚合特征,得到了分子量高、分子量分布窄和乳液粒径分布较窄的聚合物乳液。
在乳液体系中,研究了以十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂的MMA的RAFT聚合。详细研究了乳液中的反应条件对聚合反应动力学和聚合物的分子量、分子量分布等方面的影响。实验结果表明,在乳液体系中可进行活性聚合反应,并且聚合过程显示出活性自由基聚合的特征;链转移剂浓度等对聚合物乳液的粒子尺寸及分布有重要影响。
在乳液体系中,进行了MMA/BA的共聚实验。实验结果表明共聚单体组成对聚合物转化率、分子量及分布、聚合反应动力学等有重要的影响。
在乳液体系中,利用RAFT聚合机理制备了嵌段聚合物PMMA-b-PBA,表征了聚合物的热性能,并观察了聚合物乳液粒子的形态结构。测试结果表明嵌段聚合物的单体组成对聚合物的Tg、Td有重要的影响;同时,链转移剂的引入,可以提高聚合物的热稳定性。
在细乳液体系中,实施了RAFT聚合以制备PMMA/SiO2、PMMA/MMT等杂化材料,并对杂化材料的分子量、分子量分布、热性能、结构和粒子形态等进行了表征。测试结果表明,杂化材料具有良好的热性能,纳米SiO2的加入使得聚合物的Tg和Td都得到了提高;未改性的纳米SiO2对PMMA乳液粒子形成不完全包裹,粒子形态不均匀,尺寸不均一;而经过改性的纳米SiO2大部分被包裹于PMMA乳液粒子内,粒子形态均匀,尺寸均一;在RAFT试剂的作用下,MMA在MMT的片层之间进行活性聚合反应,得到具有剥离结构的PMMA/MMT杂化材料,MMT的加入使得材料的Tg和Td都得到了提高,并且材料具有良好的热稳定性。