苯乙烯反向原子转移自由基微乳液聚合的研究

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1、苯乙烯反向原子转移自由基微乳液聚合的研究专业：材料学研究生：冯海柯指导教师：淡宜摘要反向原子转移自由基聚合(ReverseAtom'lYansferRadicalPolymerization，RATRP)是一种新型的可控自由基聚合方法，是实现聚合物分子结构控制、制备新型功能高分子的有效手段，近年来这一领域的研究十分活跃，研究内容也十分广泛，主要包括新的引发催化体系、新的单体和新的聚合物结构、聚合机理和聚合动力学等；而微乳液聚合一般以水为介质，绿色、环保，是制备聚合物超微粒子的有效方法。将RATRP技术与微乳液聚合方法相结合，可望获得结构可调控的聚合物超微粒子，有利于聚合物制备

2、的可持续发展。本文以苯乙烯为单体，通过苯乙烯反向原子转移自由基微乳液聚合制各聚苯乙烯超微粒子，建立可持续发展的分子结构可调控的聚合物超微粒子的制备方法。主要内容包括：(1)苯乙烯单体微乳液的配制；(2)苯乙烯反向原予自由基微乳液聚合体系的探索；(3)不同引发剂／催化剂／配体比例对聚合反应可控性的影响；(4)小分子电解质对聚合反应可控性的影响：(5)引发剂类型、催化剂类型和配体类型对聚合反应可控性的影响：(6)聚合物分子结构和粒子结构研究；(7)反应机理探讨；(8)通过可控微乳液聚合制备聚苯乙烯-b一聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物。本文通过聚合转化率和聚合物分子量及分子量分布测定，

3、初步研究了苯乙烯反向原子转移自由基微乳液聚合，控制各反应物的配比、反应温度、反应时间等参数，可使反应呈现出良好的可控性；当以偶氮二异丁腈(A1BN)为引发剂，二氯化铜(CuCl2)为催化荆，2，2一联毗啶(bpy)为配体，且AIBNICuCl2／bpy的摩尔比为1：2：6时，反应可控性较好，表现为分子量随着转化率的增长而线性增加；在体系中适当引入小分子电解质之后，聚合反应的可控性得到进一步的提高，当在AIBN／CuCl2／bpy摩尔比为l：1：2的体系中添加相对于水介质质量的1．O％的NaCI时，反应的可控性较好。表现为分子量随着转化率的增长而线性增加，且与末加NaCl体系相

4、比，聚合转化率和所得聚合物的分子量都有所降低；若以CuBr2取代CuCl2，以NaBr取代NaCl，可获得相似的可控效果；当分别以过硫酸钾和过氧化苯甲酰作为引发剂时，很难实现反应的可控：若以氯化铁和三苯基瞵作为催化体系，反应的可控性较差，达不到预期效果。通过核磁共振谱和红外光谱测定，研究了所合成聚合物的结构，结果表明：通过苯乙烯反向原子转移自由基微乳液聚合制得端基为活性--C1原子的聚苯乙烯。采用扫描探针显微镜、透射电子显微镜和纳米粒度分析仪，研究了所得聚合物乳胶粒子的形貌、尺寸及尺寸分布，结果表明：所得聚合物乳胶粒子结构较规整，呈明显的球形，粒径较小，平均粒径小于80nm，

5、粒径分布较窄；采用紫外一可见光分光光度计研究了聚合反应体系中铜离子在液相中的分配，进而研究了反应的机理；进一步，本文还以所制得的链端含氯原子的聚苯乙烯作为大分子引发剂，合成聚苯乙烯一b一聚甲基丙烯酸甲酯(PSt—b．PMMA)嵌段共聚物，并结合凝胶渗透色谱和差示扫描量热测定结果，研究了所得嵌段聚合物的结构。本文工作为制备具有精确结构的聚合物超微粒子，实现高分子材料的功能化并应用于实际生产奠定了一定的实验基础。关键词：聚合物超微粒子原子转移自由基聚合微乳液聚合聚苯乙烯嵌段共聚物IITHEREASEARCHoFR蛆RPoFSTYRENEINMICRoEMULSIONMajor：P

6、olymerMaterialsGraduatestudent：HaikeFengSupervisor：YiDanABSTRACTReverseatomtransferradicalpolymerization(RATRP)isanewliving／controllingcharacteristicradicalpolymerization．Inrecentyears，theresearch‘onATRPispopularwhichismostonnewinitiate—catalyzesystem，newmonomeLnewpolymerstructure，andpolyme

7、rizationmechanismanddynamics．CombineATRPwithmicroemulsionpolymerization．wecangetmicroparticlewithcontrolledstructure．Inthispaper,thereverseatomtransferradicalpolymerizationofstyreneinmicroemulsionwasstudiedandmicroparticlewithcontrolledstructurewasprepar