论文部分内容阅读
聚N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)以其优良的化学稳定性、络合性、成膜性、低毒性、生物相容性和高分子表面活性,在生物医学、食品加工和日用化工等领域得到了广泛的应用。本文以NVP反向原子转移自由基溶液聚合(RATRP)进行研究,研究内容主要包括两部分:第一部分是在前人的研究基础上以RATRP反应合成了分子量分布窄的PVP,并探讨和分析了在RATRP反应中不同催化剂/配体体系、不同溶剂、不同引发剂用量及不同反应温度对聚合反应可控性的影响;第二部分是以RATRP反应合成的PVP-Cl为大分子引发剂,引发PVP-Cl与MMA的嵌段反应,制备了AB型嵌段聚合物PVP-b-PMMA,并研究了嵌段反应的反应机理。本文旨在通过对NVP的RATRP溶液聚合的研究,一方面完善RATRP理论,另一方面扩展PVP及其与其它单体的嵌段聚合物的应用范围。
㈠对NVP的RATRP溶液聚合的研究,该部分研究主要包括以下几个方面:
⑴催化剂/配体体系对聚合反应可控性影响的研究。研究结果表明:催化剂/配体体系对聚合反应可控性影响很大。以三氯化铁/三苯基磷为催化体系的聚合反应体系为均相催化体系,聚合反应可控性好,符合一级动力学规律;以氯化铜/联二吡啶为催化体系时,聚合反应体系为非均相催化体系,反应过程中反应瓶底部一直有少量CuCl2/bpy沉淀,因而过渡金属的有效利用率相对较低,聚合反应可控性相对较差,分子量分布较宽。
⑵溶剂对聚合反应可控性影响的研究。研究结果表明:当使用不同的溶剂时,聚合反应可控性也相差很大。当使用二甲苯、环已烷等非极性溶剂时,聚合反应体系为非均相体系,聚合反应可控性差,聚合过程中对副反应的控制较差;当以乙腈、氯仿为溶剂时,聚合反应体系为均相体系,聚合反应的可控性好,聚合反应符合一级动力学,聚合产物分子量分布窄;当以DMF为溶剂时,虽然聚合反应体系也为均相体系,但聚合反应可控性差,聚合反应偏离一级动力学规律,聚合产物分子量随单体转化率的增长不呈线性关系。这主要是因为DMF分子中的胺基能与催化剂CuCl2进行配位络合生成络合物,且生成的络合物较稳定,不能失活反应体系的增长自由基。从而使CuCl2/bpy络合物失活活性种的能力降低,导致该体系聚合反应难以控制。
⑶引发剂用量与反应温度对聚合反应可控性影响的研究。研究结果表明:单体和引发剂配比为200:1,聚合反应温度为80℃时,聚合反应可控性较好。
㈡对PVP-Cl与MMA的嵌段共聚反应的研究。该部分内容主要包括以下两方面:
⑴PVP-Cl做为大分子引发剂时引发活性的研究。研究结果表明:通过RATRP反应所得的聚合产物PVP-Cl具有引发活性,可以做为大分子引发剂,引发MMA的聚合,得到AB型的嵌段共聚产物PVP-b-PMMA。
⑵PVP-Cl与MMA的嵌段反应机理的研究。研究结果表明:以PVP-Cl为引发剂、FeCl2/PPh3为催化体系、乙腈为溶剂的条件下,PVP-Cl与MMA的嵌段反应符合ATRP机理,聚合产物的分子量分布较窄(小于1.30)。