有机酸催化δ-戊内酯和ε-已内酯的活性开环聚合的研究

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近十年来,脂肪族聚酯如聚戊内酯、聚己内酯和聚乳酸等,凭借着其出色的生物可降解性和生物相容性取得了快速发展,目前已经广泛应用于许多领域特别是对高分子材料安全性要求更高生物医药、食品包装和组织工程领域。由于传统的金属催化的方法会造成聚酯中有金属残留,制备的材料往往含有低毒性,严重限制了聚酯的应用范围。在非金属的催化体系中,酶催化体系因为酶用量过大、反应时间长和成本过高的原因,所以很少能实际应用。而有机催化体系因其催化剂种类丰富,催化活性高和聚合过程活性可控等优点,是目前高分子领域研究的热点。本文我们通过有机催化开环聚合的方法制备聚戊内酯和聚己内酯并对其聚合机理进行探究。  本论文合成了一种绿色、安全和可回收利用的超强布朗斯特酸—邻苯二磺酰亚胺(OBS)。以其为催化剂,以苯甲醇为引发剂催化δ-戊内酯和ε-己内酯的开环聚合,反应在室温下进行,合成的聚戊内酯和聚己内酯相对分子量与理论值一致且分子量分布很窄(1.09-1.19)。另外,动力学实验和扩链反应有力地证明了聚合过程是活性可控的。1H NMR和MALDI-TOF MS表征结果充分展现了苯甲醇引发聚合反应和控制链长度的过程。本文还以1,3-丙二醇、丙三醇和季戊四醇为引发剂成功制备了α,ω-双羟基遥爪聚合物以及星型聚酯。最后通过OBS催化开环聚合的方法合成了δ-戊内酯与ε-己内酯的二嵌段共聚物。  本论文设计成功合成了一种可变活性位点的双官能团新型磷酸(IDPA)并以其为催化剂,以苯甲醇为引发剂催化δ-戊内酯和ε-己内酯的开环聚合,反应条件温和,单体转化率达到90%以上。以不同的单体/引发剂比例制备的聚合物的相对分子量与理论值一致而且分子量分布较窄。动力学和扩链实验也充分证明了聚合过程活性可控。另外,1HNMR和MALDI-TOF MS的表征结果证明了聚合物链端具有活性聚合能力。最后,本文认为IDPA在聚合过程中遵循双官能团活化机理并通过详细的核磁和红外实验进行了进一步验证。
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