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本文探索了聚合物氟化的新方法,我们研究了聚丙烯酸的可控的部分脱羧氟化来制备氟乙烯-丙烯酸共聚物,聚丙烯酸的全部脱羧氟代制备区域规整的聚氟乙烯,聚甲基丙烯酸的全部脱羧氟代制备聚(2-氟丙烯)。 在第一部分中,我们以商品化的聚丙烯酸钠为原料,在AgNO3催化下,通过调节加入的氟化试剂Selectfluor的用量,实现了比例可控的脱羧氟代,得到了一系列不同比例的常规聚合难以得到的氟乙烯-丙烯酸共聚物。在10 mol%~90mol% Selectfluor的范围,氟化试剂利用率维持在80%左右,重现性好。从1HNMR、19F NMR、13C NMR、FT-IR谱中都可明显观察到聚合物中C-F键信号规律性的变化。GPC分析表明,得到的聚合物PVF-co-PAA的分子量由底物聚丙烯酸钠决定,反应对聚合物分子量分布的影响很小。DSC分析表明PVF-co-PAA是无规共聚物,不同比例的PVF-co-PAA聚合物的玻璃化转变温度Tg随着VF比例增高而逐渐降低。根据自由体积理论按照Gordon-Taylor方程进行回归分析,首次得到了1个物理常数k=0.59,即聚丙烯酸和聚氟乙烯的自由体积热膨胀系数比。TGA分析表明PVF-co-PAA聚合物的分解温度差别不大, DLS分析表明聚合物在水相中的粒径随着VF比例升高逐渐增大。 接着,我们对PVF-co-PAA聚合物进行甲酯化,得到了不同比例的氟乙烯-丙烯酸甲酯共聚物,PVF-co-PMA也是难以通过单体聚合得到的。元素分析计算PVF-co-PMA的VF比例能够很好的与PVF-co-PAA保持一致。DSC和TGA分析中,不同比例的PVF-co-PMA聚合物的热性质差别不大。PVF-co-PMA样品膜与H2O和CH2I2的接触角随着VF比例升高逐渐增大。XPS分析表明PVF-co-PMA膜表面的氟元素富集大致是本体的2倍。 在第二部分中,我们对聚丙烯酸的全部脱羧氟代进行了研究,尝试制备区域规整度较好的聚氟乙烯。发现在乙腈/水中,加入3倍于PAANa官能团的Selectfluor可获得较高VF比例的脱羧氟代的产物。我们将制备的产物与买来的聚氟乙烯产品Tedlar膜进行对比发现:1H NMR和13C NMR谱图表明二者比较接近;元素分析表明我们制备产物的氟乙烯比例稍低于Tedlar膜产品;FT-IR分析表明我们的产品残存部分羧基而Tedlar比较纯净;19F NMR分析Tedlar膜产品中区域结构瑕疵(头-头、尾-尾相连结构)占10.2%,而我们制备的聚合物则不含这部分结构,甚至能明显区分出全同立构、不均匀有规立构、间同立构这三种立体规整结构,其比例分别为24%∶48%∶28%。 在最后一部分中,我们对聚甲基丙烯酸进行了全部脱羧氟代研究,尝试制备此前从未报道过的聚(2-氟丙烯)。我们发现在纯水溶剂中,加入3倍于PMAANa官能团的Selectfluor可获得较高2-fluoropropene比例的脱羧氟代的产物。分析结果显示,1H NMR和13C NMR分析计算的2-fluoropropene比例一致,在93%以上;FT-IR分析表明我们的产品残存部分羧基;19F NMR分析表明,我们的产品没有头-头相连、尾-尾相连的区域结构。