学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

含氟丙烯酸酯的电子活化再生原子转移自由基聚合研究

作　者: 杨兴兵
导　师: 张立武
学　校: 重庆大学
专　业: 化学
关键词: AGET-ATRP 本体聚合乳液聚合共聚合含氟丙烯酸酯
分类号: O631.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 57次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

电子活化再生原子转移自由基聚合(AGET-ATRP)不仅具有原子转移自由基聚合(ATRP)的“活性/可控”的特点,同时AGET-ATRP聚合体系加入还原剂可以将氧气从反应体系中去除,从而进一步提高反应可控性和工业化生产条件的实用性。因此,本文利用AGET-ATRP研究三元含氟丙烯酸酯的聚合反应,所得聚合产品可以直接应用于工业涂料的开发。研究中选用甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸六氟丁酯(HFBA)、丙烯酸丁酯(BA)作共聚单体,筛选合适的催化体系,用AGET ATRP进行含氟丙烯酸酯的本体、乳液共聚合。首先,通过考察本体聚合反应中不同温度、不同用量的引发剂、配体以及还原剂对含氟丙烯酸酯的AGET-ATRP聚合反应的影响。其次,通过考察水分散介质中不同温度、引发剂、配体及乳化剂对含氟丙烯酸酯的AGET-ATRP聚合反应的影响。最后,对聚合物进行分析表征,用高效凝胶渗透色谱仪(GPC)测定聚合物的实际数均分子量(Mn)及分子量分布(PDI),用红外光谱仪(IR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)分析表征共聚物的结构及组成。进而研究讨论各种因素对AGET ATRP法制备三元含氟丙烯酸酯聚合反应的影响。在本体聚合反应中研究了不同温度、不同用量的引发剂、配体与催化剂的配比以及还原剂对聚合反应的影响。研究发现在聚合过程中聚合反应速率随温度的升高有所加快,但聚合反应的可控性降低;引发剂的用量加大时聚合反应速率增大,反应可控性降低;配体与催化剂的配比为3:1时反应可控性较好;在研究还原剂的用量时发现,增加还原剂用量聚合反应速率提高,但同时反应的可控性降低。但在本体聚合反应过程中,单体浓度、ln([M]0/[M])对反应时间的曲线均有较好的线性关系,并且聚合物实际分子量随单体转化率的增大而增大。这表明该聚合反应符合活性聚合反应的基本特征,并且共聚物的分子量分布较窄,实际分子量与理论分子量的偏差较小。在研究三元含氟丙烯酸酯的AGET ATRP乳液聚合反应时,首先,研究了不同温度对聚合反应的影响,发现聚合反应速率随着温度的升高而增大,但是反应过程的可控性降低。其次,不同乳化剂以及乳化剂的用量对聚合反应速率有影响,发现复合乳化剂有利于聚合反应的进行,使用十二烷基磺酸钠(SDS)与吐温80(Tween-80)做复配乳化剂,不仅聚合过程可控性较好,而且反应速率有所提高,复合乳化剂的用量在约3.5wt %时,乳液体系的稳定性效果较好。同时在研究不同引发剂、配体时发现,联吡啶(bpy)作配体以及溴代异丁酸丁酯(EBiB)作引发剂时,所合成聚合物的实际分子量更接近于理论分子量,且分子量分布较窄(PDI <1.5)。通过红外光谱和核磁氢谱表征分析,发现通过AGET-ATRP乳液聚合所得三元含氟丙烯酸酯共聚物结构中含有各种相关特征基团。IR谱确定了主要官能团如:964cm-1处有丁酯的特征吸收峰,990cm-1处有甲酯特征吸收峰,610cm-1出现-CF3的吸收峰;通过1H-NMR表征在δ4.36处有HFBA链段中的-CHF-基团,并通过峰面积积分计算共聚物产物组成为甲基丙烯酸甲酯(MMA):丙烯酸丁酯(BA):丙烯酸六氟丁酯(HFBA)=(22.56/3)∶(4.32/2)∶(2.26/2)=6.65∶1.91∶1.00与原料质量比(7∶2∶1)相当。

全文目录

中文摘要  3-5
英文摘要  5-9
1 前言  9-25
  1.1 原子转移自由基聚合的研究进展  9-17
    1.1.1 ATRP 基本原理  9-11
    1.1.2 ATRP 的聚合体系  11-12
    1.1.3 反向原子转移自由基聚合(Reverse ATRP)  12-13
    1.1.4 电子活化再生原子转移自由基聚合(AGET-ATRP)  13-17
  1.2 ATRP 技术合成含氟丙烯酸酯  17-19
    1.2.1 含氟丙烯酸酯类单体  17
    1.2.2 ATRP 技术合成含氟丙烯酸酯聚合物  17-18
    1.2.3 乳液聚合制备含氟丙烯酸酯聚合物  18-19
  1.3 乳液ATRP 的研究进展  19-23
    1.3.1 原子转移自由基乳液聚合机理  19-20
    1.3.2 正向ATRP 乳液聚合  20-22
    1.3.3 反向ATRP 及 AGET-ATRP 乳液聚合  22-23
  1.4 研究内容  23
  1.5 研究目的和意义  23-25
    1.5.1 研究目的  23
    1.5.2 研究意义  23-25
2 含氟丙烯酸酯的 AGET ATRP 本体聚合  25-35
  2.1 实验部分  25-27
    2.1.1 试剂及其预处理  25
    2.1.2 主要实验仪器  25
    2.1.3 本体聚合  25-26
    2.1.4 聚合物的测试及相关计算  26-27
  2.2 结果与讨论  27-34
    2.2.1 温度的影响  27-29
    2.2.2 引发剂用量的影响  29-31
    2.2.3 配体用量的影响  31-32
    2.2.4 还原剂用量的影响  32-34
  2.3 本章小结  34-35
3 水分散介质中三元含氟丙烯酸酯的 AGET ATRP 聚合  35-44
  3.1 实验部分  35-36
    3.1.1 试剂及处理  35
    3.1.2 主要实验仪器  35-36
    3.1.3 测试方法  36
    3.1.4 乳液聚合  36
  3.2 结果与讨论  36-43
    3.2.1 温度的影响  36-39
    3.2.2 不同引发剂对聚合反应的影响  39-41
    3.2.3 乳化剂对聚合反应的影响  41-42
    3.2.4 不同配体对聚合反应的影响  42-43
  3.3 本章小结  43-44
4 共聚物结构表征  44-49
  4.1 实验部分  44
    4.1.1 主要仪器  44
    4.1.2 测试方法  44
    4.1.3 共聚物合成与精制  44
  4.2 结果与讨论  44-48
    4.2.1 共聚物的红外光谱分析  44-47
    4.2.2 共聚物的核磁共振谱分析  47
    4.2.3 共聚物分子量及其分布测试  47-48
  4.3 本章小结  48-49
5 结论与展望  49-51
  5.1 结论  49-50
  5.2 展望  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-58
附录  58

含氟丙烯酸酯的电子活化再生原子转移自由基聚合研究

内容摘要

全文目录

相似论文