可控活性自由基聚合及其应用研究

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1、摘要可控/“活性”聚合是一种较新的合成方法目前在高分子科学领域是一个研究的热点之一主要的合成方法有“活性”开环聚合“活性”阴离子聚合“活性”阳离子聚合可逆加成-断裂链转移自由基聚合原子转移自由基聚合和氮氧调控自由基聚合等本文采用氮氧稳定自由基聚合方法制备了聚苯乙烯PS聚4-乙烯吡啶P4-VP和聚苯乙烯与聚4-乙烯吡啶嵌段共聚物PS-b-P4-VP聚合物的分子量分子量分布以及结构分别用凝胶渗透色谱GPC和红外IR进行了表征并用原子力显微镜AFM研究了PS-b-P4-VP对PS与P4-VP共混体系的增容

2、性结果表明在氮氧稳定自由基(HTEMPO·)存在下用过氧化苯甲酰(BPO)引发苯乙烯聚合所制备聚苯乙烯的分子量分布在1.15-1.25范围将该聚苯乙烯溶于4-乙烯吡啶在135±2时可以继续引发4-乙烯吡啶进行聚合反应且4-乙烯吡啶的聚合反应具有“活性”聚合的特征共聚物的分子量分布在1.12-1.3范围分子量在14000g/mol20000g/mol范围内IR谱图说明共聚物为嵌段共聚物AFM结果说明所合成的嵌段共聚物PS-b-P4-VP是PS与P4-VP的良好增溶剂另外本文采用氮氧稳定自由基聚合方法

3、在单晶硅表面制备了聚苯乙烯聚苯乙烯与4-乙烯吡啶无规共聚物以及聚苯乙烯与4-乙烯吡啶嵌段共聚物“刷子”此方法分以下几步进行:()将3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝到单晶硅表面()以过氧化二苯甲酰(BPO)为催化剂将2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基-1-羟基(HTEMPO·)引入3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的末端()在HTEMPO·存在下苯乙烯和4-乙烯吡啶在单晶硅的表面进行“活性”自由基聚合反应从而在单晶硅表面制备出聚苯乙烯与4-乙烯吡啶无规共聚物以及聚苯乙烯与4-乙烯吡啶嵌段

4、共聚物“刷子”可控/“活性”自由基聚合反应可以精确控制聚合物的分子量及其分布光电子能谱(XPS)的测试结果表明带有引发剂的烷氧基链已接枝到单晶硅表面XPS和橢偏仪的测试结果表明聚苯乙烯聚苯乙烯与4-乙烯吡啶共聚物以及聚苯乙烯与4-乙烯吡啶共聚物以化学键的方式被锚接到了单晶硅上接枝聚合物层的厚度可由反应时间控制随着接枝时间的增加表面趋于平坦关键词氮氧稳定自由基嵌段聚合物增溶剂聚合物“刷子”厚度原子力显微I镜3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷IIABSTRACTControlled/livingfree

5、radicalpolymerizationhaverecentlyattractedconsiderableattentionandtherehavebeennumerousstudiesinthefieldofmacromolecules.Therearemanymethodstosynthesispolymer,suchaslivingringopeningpolymerization,livinganionicpolymerization,livingcationicpolymerizatio

6、n,nitroxide-mediatedpolymerization,reversibleaddition-fragmentationchaintransferpolymerizationandatomtransferradicalpolymerizationandsoon.Inthispaper,aseriesofpolystyrene,poly(4-vinylpyridine),polystyrene-block-poly(4-vi-nylpyridine)(PS-b-P4-VP)weresyn

7、thesizedbyusinglivingfreeradicalpolymerizationinitiatedbybenzoylperoxide(BPO)inthepresenceof4-hydroxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperridine-oxyl-1(HTEMPO·).Thepolystyreneanddiblockcopolymerswerecharacterizedbygelpermeationchromatography(GPC)andfouriertransfo

8、rminfraredspectroscopy(FTIR).ThemorphologiesofPS/P4-VP/P(St-b-4-VP)wasimagedbyatomicforcemicroscope(AFM).Experimentalresultshaveshowedthatthepolymerizationofstyrenehas“living”nature,themolecularpolydispersitiesofsynthesizedpolystyreneis