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苯乙烯-丙烯酸酯嵌段共聚物的AGET-ATRP法合成研究

作　者: 李园园
导　师: 张立武
学　校: 重庆大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 原子转移自由基聚合 嵌段共聚物 苯乙烯 丙烯酸叔丁酯 本体聚合
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文运用活性自由基聚合,采用两步法合成嵌段共聚物,首先以苯乙烯为单体,用溴化苄（BzBr）为引发剂,氯化铁/三苯基膦（[FeCl3.6H2O]/[PPh3]）为催化体系,采用电子活化再生原子转移自由基聚合（AGET-ATRP）法合成了大分子引发剂聚苯乙烯（PSt-Cl）;然后以氯化亚铜（CuCl）为催化剂,联吡啶（bpy）为配体,用原子转移自由基聚合（ATRP）法制备了聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯（PSt-b-PtBA）嵌段共聚物。用凝胶渗透色谱（GPC）、红外、核磁对产物进行表征,并探讨了合成该嵌段共聚物的聚合工艺。大分子引发剂的合成采用本体聚合优于溶液聚合,采用本体聚合合成的大分子引发剂的转化率较高,反应速率较快;反应时间36h为宜;当共聚反应温度从95℃提高到120℃,ln（[M]0/[M]）和反应时间之间呈较好的线性关系,在110℃时线性拟合系数为0.99648,符合ATRP等活性自由基聚合的一级反应特征;同时在该温度下表观增长速率为8.92×10-6s-1,表明该温度条件聚合可控性最佳。选用BzBr作引发剂时引发单体转化率较高,得到的聚合产物分子量分布（PDI）较小。本实验采用了铁系催化体系,因为铁系催化体系具有无毒性和易脱除性,因此在同等的催化效率的情况下,铁系催化体系更优。当增大还原剂比例时,聚合反应的速率明显加快,分子量分布很窄,实际分子量随转化率呈线性增长,并且与理论分子量相符,表明铁催化下的苯乙烯的AGET-ATRP是可控/活性聚合。但是还原剂量过多,会降低聚合反应的可控性。采用ATRP法合成嵌段共聚物时,聚合反应时间在28h,温度为95℃时为宜。随着共聚单体丙烯酸叔丁酯用量的增大,嵌段共聚物的分子量增大,转化率也随之提高。利用卤素交换反应,实验中的催化体系均采用混合卤素引发催化体系,使用该引发催化体系时,单体转化率较高,聚合反应的可控性较好。GPC,红外、核磁等测试手段表明聚合物具有预期结构,相对分子质量可控且相对分子质量分布窄,PDI分别为1.36和1.44。最后将PSt-b-PtBA进行水解,得到了双亲性嵌段共聚物PSt-b-PAA,红外和核磁表征显示嵌段共聚物成功水解。

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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