N-环己基马来酰亚胺的合成及其与乙烯基单体共聚合反应研究

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本论文以浓硫酸/三乙胺为催化剂,采用N-环己基马来酰胺酸(CHMA)在甲苯/二甲苯混合溶剂中回流脱水的方法合成N-环己基马来酰亚胺(CHMI);随后利用所合成的马来酰亚胺单体,对CHMI 与环己烯(CH)自由基共聚合反应进行了系统的研究;此外,对CHMI 与甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)共聚体系的原子转移自由基聚合(ATRP)反应也进行了一定的研究。主要包括以下研究内容: (1)N-环己基马来酰亚胺的合成研究。以浓硫酸/三乙胺为催化剂,采用CHMA 在甲苯/二甲苯(1/1, v/v)混合溶剂中回流脱水的方法合成CHMI,并详细研究催化剂、溶剂、温度等条件对CHMI 合成反应的影响。实验结果表明,当浓H2SO4/三乙胺/CHMA=0.6/0.6/1(molar ratio),反应温度为125℃,反应时间为6 h 时,CHMI 粗产率可达95%(相比于CHMA)。(2)CH(M1)和CHMI(M2)自由基共聚合反应研究。CH 和CHMI自由基共聚合体系可以在较宽的共聚单体组成范围内得到交替共聚物,CH和CHMI 之间不能形成电荷转移络合物,共聚合体系中是自由单体参与链增长反应。同时考察单体配比、溶剂、反应时间和反应温度等条件对共聚合反应转化率、共聚合反应速率以及共聚物组成的影响。发现当共聚单体组成(CH/CHMI)为3/7(molar ratio)时,共聚合反应速率最大。此外,溶剂(氯仿、苯和二氧六环)对CH/CHMI 共聚合体系也有较大的影响,在不同溶剂中共聚合反应速率的大小顺序为二氧六环> 苯> 氯仿。共聚单体对CH (M1)/CHMI (M2) 在氯仿、苯和二氧六环中的竞聚率分别为r1 = 0, r2 = 0.032; r1 = 0, r2 = 0.065 和r1 = 0, r2 = 0.14,共聚合反应体系的活化能Ea ≈118 kJ/mol,共聚合反应中交叉链增长速率常数的比值为k21/k12=2.38。
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