原子转移自由基聚合(ATRP)是可控聚合体系中应用最为广泛的合成方法,可以实现高分子链末端功能化及聚合物结构、分子量和分子量分布的精确调控。随着ATRP技术应用领域的不断开拓,需要对其聚合过程有更加深入理解,而且聚合过程的监测对于工业生产的安全具有重要意义。现有的各种研究方法无法同时兼顾分子水平的监测和快速准确反映聚合过程的动态变化。因此开发一种非侵入性的、敏感的原位监测聚合过程方法对研究ATRP的聚合机理以及聚合动力学都具有重要意义。本文就利用四苯乙烯基团与传统的ATRP引发剂相结合,设计并合成了一系列功能性ATRP引发剂,后借助其独特的聚集诱导发光性质(AIE)原位监测铜/光催化ATRP聚合过程,开发出了一种研究ATRP聚合过程的原位监测可视化方法。具体研究工作如下所示:(1)制备双功能性ATRP引发剂本文选用具有AIE特性的四苯乙烯(TPE)基团与传统的ATRP引发剂(α-溴异丁酸乙酯和α-溴苯乙酸乙酯)相结合制备了一系列含四苯乙烯基团的烷基卤化物,并采用紫外可见吸收光谱、核磁共振氢谱、荧光光谱和量子化学计算等方法对产物进行表征。结果表明,这些合成产物具AIE特性同时也能用作ATRP引发剂。(2)原位监测铜催化ATRP聚合过程使用功能性引发剂进行传统铜催化ATRP。聚合所得到的聚合物分子量随转化率的增长而线性增加,并且分子量分布较窄;聚合体系的荧光强度对体系粘度变化敏感,与分子量的增加成线性关系;与物理共混相比,化学连接的方法对感知环境粘度变化更为敏感。这些结果说明我们所设计的方法能够用于可视化监测传统铜催化ATRP聚合过程。此外,我们还研究了这种方法对ppm级铜催化ATRP(ICAR-ATRP)聚合过程的监测效果。(3)原位监测光催化ATRP聚合过程使用双功能性引发剂进行无金属光催化ATRP。除了聚集诱导发光特性外,TPE基团还具有光敏性,能够在光照下激活引发剂进行原子转移自由基聚合。结果表明,光催化ATRP的分子量随单体转化率的增大而成线性增长,具有可控自由基聚合的性质。同时,体系荧光强度随单体转化率的变化也表明此聚合体系可以进行原位可视化检测过程。