水介质中原子转移自由基聚合的研究进展

《水介质中原子转移自由基聚合的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据第22卷第2期高分子材料科学与工程v。1．22，N。．22006年3月POLYMERMATERIAI。SSCIENCEANDENGINEERINGMar．2006水介质中原子转移自由基聚合的研究进展朱严瑾，彭慧，徐祖顺，易昌凤(湖北大学化学与材料科学学院，湖北武汉430062)摘要：作为一种新兴的可控／活性聚合方法，原子转移自由基聚合(ATRP)兼具了自由基聚合与可控／活性聚合的优点。水作为一种环境友好性的溶剂，使其作为ATRP的反应介质有着强烈的吸引力。文中从均相水溶液体系以及悬浮、乳液、微乳液等非均相水溶液体系，分别介绍了近年来水介质中ATRP的研究进展，并对其发展

2、方向进行了展望。关键词：水介质；原子转移自由基聚合；可控／活性自由基聚合中图分类号：TQ316．32+2文献标识码：A文章编号：1000—7555(2006)02—0011一05自1995年Matyjaszewski等[1]首次报道了原子转移自由基聚合(ATRP)以来，ATRP已引起广泛关注。ATRP集自由基聚合和活性聚合优点于一体：既具有传统自由基聚合适用单体范围广，聚合方法多样(如本体、溶液、悬浮‘2’31、分散‘引、乳液‘5~73等聚合方法)，聚合条件温和且易实现工业化等显著优点；又具有活性聚合可合成各种结构可控、分子量分布窄、分子末端带特定功能基团聚合物等优点。通过A—

3、TRP制得的产品在高性能粘合剂、电子信息材料等各种高技术领域都有着广泛的应用前景。近年来，人们改变了以往ATRP研究工作主要侧重于均相本体和溶液体系单一化的局面，将工作重心转移到更实际、更具商业化和工业化前景，且对环境友好的水介质体系中来[8]。本文主要从均相水溶液体系，悬浮、乳液、微乳液等非均相水溶液体系几个方面，介绍水介质中ATRP的研究进展，并对其前景和发展方向进行了展望。1水溶液中的原子转移自由基聚合Coca等[91首次报道了丙烯酸一2一羟乙酯(HEA)水溶液中的ATRP反应。他们以HEA为单体，2一溴丙酸甲酯为引发剂，CuBr为催化剂，2，27一二联吡啶(bpy)为配

4、体，四种物质的物质量配比为100：1：1：3，单体与介质水的体积比为1：1，体系脱气除氧两次，然后在密封的试管中90，c反应12h，HEA单体的转化率达到87％，所得聚合物数均分子量矾一14700g／tool，分子量分布指数矾／矾一1．34。迄今为止，水溶液中ATRP反应体系主要由：单体、引发剂、催化剂、配体和介质水组成。其中，单体要求是水溶性单体，现已成功实现水溶液中ATRP反应的水溶性单体主要有非离子型酯类单体[10~14]、酸类单体[1妇和离子型单体[-14．16．172等，其单体结构如Fig．1所示。，ATRP反应中，引发剂的用量和类型，决定着最终产物的分子量及其分布。

5、因此，选用引发速率快的引发剂可以获得结构规整、分子量分布窄的聚合物[1引。常用于水溶液中ATRP反应的引发剂为氯(或溴)代烷烃。根据所设计目标聚合物的不同，也可选用含卤素的多功能性引发剂。常用催化剂主要有CuCl和CuBr。配体主要有bpy，4，4一二(5一壬基)一2，2一二联吡啶(dNbpy)，也有人使用1，l，4，7，10，10一六甲基三乙撑四胺[12](HMTETA)为配体，于20C成功实现了OEGMA水溶液中的ATRP反应。Matyjaszewski等[19]曾指出，溶剂极性是影响ATRP聚合的一个很重要的因素。在极性溶剂收稿日期：2005—01—22；修订日期：200

6、5—04—07基金项目：湖北省科技厅青年杰出人才基金(020092296)联系人简介：易昌风(1964一)。女．副教授．主要从事乳液聚合，多分散聚合．功能高分子微球的研究，E—mail：changfengy—i63@yahoo．com．cn万方数据高分子材料科学与工程中，ATRP聚合反应速率比在本体中快得多，即使本体聚合中单体和引发剂的浓度明显增加，情况依然如此。水溶液中ATRP聚合的介质主要为水，也可以是水和醇的混合介质，因此，我们不难推测水溶液中ATRP聚合也应具有较快的聚合速率。X．S．Wang[1¨、S．P．Armes[1引、M．Save[1副、YutingLi["3等

7、人在此方面做了大量工作，并证实以上推测。他们还指出，产生这种现象的原因主要是由于在极性水介质中容易形成高活性的单核配合Cu(I)催化／H(c№)2一()一o≥OHHE(M)A／—≮)一o{／一(>一o，多、OH剂。另外，对于AA、NaMA等酸类单体和离子型单体而言，聚合体系pH值的选择对聚合非常关键。以NaMA为例【I钊，pH值过低(<6时)，体系中bpy配体被质子化，不能与Cu(I)形成配合催化体系；pH值过高(>9时)，聚合物链上阴离子电荷密度增加导致聚合速率明显下降，两种情况均导致催化