基于光引发可逆加成断裂链转移自由基聚合的3D打印

针对高分子化学本科教学中“活性自由基聚合”知识点抽象,学生难以理解的教学难题,开展了光引发可逆加成断裂链转移(RAFT)自由基聚合3D打印实验。实验首先合成O-(乙基)-S-(2-丙酸乙酯基)黄原酸酯(EXEP),随后使用商用光敏树脂,进行添加/不添加EXEP条件下的3D打印。随后使用得到的打印体开展荧光功能后修饰与焊接对比实验。通过对比实验现象,深入理解活性自由基聚合机理及其对产物后功能化能力的影响,实现“活性自由基聚合”原理的“可视化”和实例化应用展示。本实验将基础理论有机融合到趣味实验中,实验耗时合理,操作简便,效果明显,符合本科教学实验基本要求,有助于提升学生综合分析能力,激发学生深入研究的兴趣,培养其创新意识及拓展延伸的能力。

甲基丙烯酸甲酯可逆加成-断裂链转移聚合动力学研究

通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)溶液聚合制得一系列分子量可控、分子量分布窄的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),考察了反应条件对聚合速率、PMMA分子量及其分布的影响。实验结果表明,溶剂质量、聚合温度和引发剂浓度是影响聚合速率的主要因素,而RAFT试剂浓度和结构可调控PMMA的分子量及其分布。对于甲基丙烯酸甲酯体系,密度泛函理论的计算结果表明,RAFT试剂“激活”过程的Gibbs自由能变(ΔG)是评估RAFT试剂对聚合物分子量分布控制效果的关键因素。ΔG越小,表明RAFT试剂越容易被“激活”,控制效果越好。提出了一种快速判断RAFT试剂可行性的理论计算依据,降低了RAFT试剂的实验开发成本。

基于配位链转移聚合制备反式-1,4-聚丁二烯与聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物

使用异丙氧基钕/正丁基镁催化体系催化丁二烯进行高反式-1,4-结构选择性配位链转移聚合,再加入极性单体甲基丙烯酸甲酯制备了反式-1,4-聚丁二烯和聚甲基丙烯酸甲酯的非极性-极性两嵌段共聚物(TPB-b-PMMA),通过凝胶渗透色谱、傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱、原子力显微镜和透射电子显微镜表征了嵌段共聚物TPB-b-PMMA的分子量及其分布、微观结构,以及嵌段共聚物薄膜的表面形貌和微观相态。结果表明,所得嵌段共聚物的凝胶渗透色谱曲线为单峰,分子量分布较窄(多分散性指数小于2.5);嵌段共聚物中反式-1,4-聚丁二烯链段中反式-1,4-结构摩尔分数为95.8%,甲基丙烯酸甲酯结构摩尔分数在10.9%~39.7%范围内可调控;此半结晶嵌段共聚物薄膜具有相分离形态,其圆柱形微区尺寸约为25nm。

离子液体中的可逆-加成断裂链转移自由基聚合

首先制备了链转移剂α-二硫代萘甲酸异丁腈酯(CPDN)和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐(BMIM-BF4),然后在离子液体中进行了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的可逆-加成断裂链转移自由基聚合(RAFT),并用FT-IR1、H-NMR和GPC等技术分别对其结构和聚合体系的"活性"特征进行了表征。

衰减链转移自由基聚合醋酸乙烯酯

以偶氮二异丁腈为引发剂,在醋酸乙烯酯(VAc)的普通自由基聚合反应体系中加入少量碘,原位生成了碘化物α-碘代异丁腈,该碘化物在聚合过程中起可逆的链转移剂的作用,合成了含碘端基的聚醋酸乙烯酯(PVAc-I);考察了反应温度、原料配比对聚合反应的影响。实验结果表明,反应温度为75℃较适宜VAc的聚合;在该温度下,VAc通过衰减链转移自由基聚合法可合成相对分子质量可控、相对分子质量分布较窄(Mw/Mn≤1.41)的PVAc-I,并用核磁共振仪对PVAc-I的结构进行了表征。PVAc-I与甲基丙烯酸甲酯的嵌段共聚实验结果表明,PVAc-I末端的碘具有活性,合成的嵌段共聚物聚醋酸乙烯酯-b-甲基丙烯酸甲酯的相对分子质量分布窄(Mw/Mn=1.43)。

以季戊四醇为核的多臂星形链转移剂的合成及表征

设计合成了以季戊四醇为核的多臂星形链转移剂——PTDBA,以AIBN为引发剂,St、MMA为单体,在80℃下进行RAFT自由基聚合,分别得到大分子链转移剂PS-CTA与PMMA-CTA。用FT-IR和1H-NMR1、3C-NMR表征了两种大分子链转移剂的结构;用SEC/MALLS测定了两种聚合物的分子量及分子量分布,发现在阻滞期后大分子的分子量随单体转化率的增加呈线性增加。再以PS-CTA为大分子链转移剂,DMAEMA为第二单体进行扩链反应。并用FT-IR和1H-NMR1、3C-NMR对所合成的产物进行了表征,结果表明,大分子链转移剂具有扩链作用。

甲基丙烯酸羟丙酯催化链转移聚合及其催化剂链转移常数的变化

采用COBF[bis(aqua)bis((difluoroboryl)dimethylglyoximato)cobalt(II)为催化剂,AIBN为引发剂,60℃下进行甲基丙烯酸β-羟丙酯的催化链转移自由基本体聚合,得到了端基含有双键的低分子量聚合物.分别用Mayo方程法和链长分布(CLD)方程法测算反应过程中催化剂的链转移常数,发现随着反应的进行,催化剂的链转移能力逐渐下降,表观链转移常数Csapp从反应初期的2000左右下降到600左右.这主要是由于反应初期形成了部分比较稳定的碳钴键,导致Csapp在一开始迅速下降,然后趋于缓慢;反应至中后期,由于粘度效应,表观链转移常数进一步降低到300以下.研究进一步发现,由CLD方程法所得的表观链转移常数值普遍低于由Mayo方程法所得的值,且高转化率时误差更大.这是因为GPC测得的是累积产物的分子量分布,对于中、高转化率情况,有必要将其转化为瞬时产物的值.由于累积产物的数均聚合度转化为瞬时产物的数均聚合度相对容易,因而Mayo方程法较适合于测算中、高转化率时的表观链转移常数.

可逆加成-断裂链转移自由基聚合研究进展

RAFT(Reversible addition-fragmentation chain transfer,可逆加成-断裂链转移)自由基存在链增长自由基与链转移剂(RAFT试剂)之间的可逆蜕化转移,现已广泛应用于聚合物分子结构设计及众多功能高分子材料的合成,受到众多高分子研究者的关注,是一种发展较快的可控/活性聚合技术.本文在简要介绍了RAFT聚合发展历程基础上,综述了RAFT聚合反应机理,RAFT试剂的结构及其对聚合性能的影响,RAFT试剂与单体的匹配性,RAFT聚合实施方法等.同时也对RAFT聚合反应的发展进行了展望.

环链转移反应及其在合成杂环化合物中的应用

概括了环链转移反应的类型、机理,同时综述了环链转移反应在合成取代杂环化合物中的应用。

木质素基RAFT链转移剂的合成及其聚合特性研究

采用一锅法,以木质素为原料,经二硫化碳、2-溴丁酸甲酯进行黄原酸酯功能化改性合成木质素基大分子链转移剂(lignin-CTA),通过FT-IR、~1H NMR、^(13)C NMR对其结构进行表征,并将其用于丙烯酰胺的RAFT聚合反应制备木质素-丙烯酰胺共聚物(lignin-g-PAM),考察该反应的聚合特征。木质素功能化改性前后的红外谱图显示:改性后羟基吸收峰明显减弱,并且在1148和1732 cm^(-1)处分别出现了—C=S键振动吸收峰和酯键的羰基吸收峰,说明2-溴丁酸甲酯已成功接枝到木质素大分子上;同时lignin-CTA的~1H NMR谱图中于δ0.90处出现了2-溴丁酸甲酯末端甲基的活泼氢质子峰,^(13)C NMR谱图中于δ162处出现了—C=S的碳原子峰,进一步印证了接枝反应的进行。丙烯酰胺的RAFT聚合反应结果显示:聚合物的相对分子质量与转化率基本呈现线性关系,同时其多分散系数较低且分布相对较窄(1.26～1.53),证明该聚合反应具有高效可控特性。

马来酸酐和苯乙烯的可逆加成-断链链转移聚合及新型嵌段共聚物的合成

Reverse addition\|fragmentation chain transfer (RAFT) polymerizatin of MAn with St is reported aiming at the synthesis of a well\|defined alternating copolymer of MAn with St.The results show that the polymers possess predetermined molecular weight and molecular weight distribution as narrow as 1 2. A novel well\|defined block copolymer P(MAn\| alt \|St)\| b \|PSt has also been prepared by the copolymerization of MAn with excess amount of St in molar feed via RAFT process.

用双硫酯链转移法合成嵌段聚合物

研究了以双硫酯为链转移剂进行的均聚和嵌段共聚物的合成 .首先合成大分子链转移剂 ,得到分子量可控、多分散性系数较小的均聚物PMMA、PBMA、PEMA、PEA、PBA、PMA、PSt,多分散性系数一般小于 1 30 .在相同的条件下 ,甲基丙烯酸酯类的聚合速度最快 ,苯乙烯其次 ,丙烯酸酯类最慢 .用末端带有双硫酯基团的PSt、PBMA、PBA为链转移剂 ,加入多种第二单体聚合得到实测分子量与理论分子量接近 ,且多分散性系数较小的两嵌段聚合物 .在链转移剂和引发剂的比例为 3∶1～ 6∶1的范围内 ,聚苯乙烯同样可以作为第一嵌段得到和其它酯类单体的两嵌段聚合物 .1 H NMR方法证明了聚合物的末端带有双硫酯基团 .嵌段聚合时必须加入微量的自由基引发剂以形成大分子自由基 。

新型链转移剂黄原酸酯调控的RAFT自由基聚合

本文综述了以黄原酸酯为链转移剂的共轭乙烯基单体与非共轭乙烯基单体的RAFT自由基聚合研究进展。由于黄原酸酯的Z基团为烷氧基,使得黄原酸酯自由基中心电荷密度增加,通过共轭效应稳定双硫酯产物,因此可以很好地调控非共轭乙烯基单体的活性自由基聚合。在黄原酸酯的Z基团中引入氟原子后,它通过降低加成自由基的稳定性而不是通过稳定双硫酯产物来促进随后的断裂,可以用于共轭乙烯基单体的活性自由基聚合,用含氟的黄原酸酯化合物还可以制备共轭乙烯基单体与非共轭乙烯基单体的嵌段共聚物。

以双硫酯为链转移剂的活性自由基聚合

合成并研究了两种双硫酯链转移剂的纯化方法 ,进行了多种单体以双硫酯为链转移剂的活性自由基聚合及嵌段共聚 .发现以PhC(S)SC(CH3) 2 Ph为链转移剂的效果比PhC(S)SCH(CH3)Ph好 ,聚合产物的多分散性系数较小 .引发剂与链转移剂的摩尔数比为 1∶3 5～ 1∶4 2时 ,得到多分散性系数小 ,实测分子量与理论分子量相近的聚合产物 .聚合物的分子量随时间和转化率的增加而增加 ,加入第二单体形成嵌段共聚物 ,具有活性聚合特征 .聚甲基丙烯酸酯大分子引发剂引发丙烯酸酯单体聚合时 ,聚合速度最快 .

可逆加成-断裂链转移活性自由基聚合

讨论了可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基聚合的反应机理、RAFT试剂的制备以及RAFT反应的研究进展。并对RAFT反应的应用作了简要的介绍。

链转移剂存在下PVC分子量的调节规律

本文考察了转化率、聚合温度和链转移剂对聚氯乙烯平均分子量的影响,并建立了分子量调节模型,定义了一拟链转移常数.这一模型可用于预测加有链转移剂时的聚氯乙烯平均分子量.

双硫酯为链转移剂的活性自由基水相聚合

在通常的自由基乳液聚合体系中加入双硫酯链转移剂 Ph C(S) SCH(CH3 ) Ph,研究了 3种酯类单体的活性自由基水相聚合。发现在引发剂与链转移剂的摩尔比为 1∶ 3.3～ 1∶ 4时 ,可得到多分散性系数小 (<1.3) ,实测分子量与理论分子量相近的聚甲基丙烯酸丁酯 (PBMA)、聚丙烯酸丁酯 (PBA)等聚合物 ;聚合物的分子量随时间和转化率的增加而增加 ,具有活性聚合特征 ;醋酸乙烯酯的聚合未得到理想产物。以偶氮二异丁腈 (AIBN)为引发剂时 ,合适乳化剂为 OP- 8(占单体量 10 % ) ;以 (NH4) 2 S2 O8引发时 ,合适乳化剂是十二烷基磺酸钠 (占单体量 2 .4 % )与聚乙烯醇 (PVA,占单体量 1% )的混合乳化体系。油溶性引发剂 AIBN具有较好的控制聚合效果。

苯甲酸乙烯酯与受电子单体的可逆加成-断链链转移共聚合

采用二硫代苯甲酸苄酯和偶氮二异丁腈组成的引发体系 ,以可逆加成 -断链链转移聚合方法合成了苯甲酸乙烯酯与马来酸酐及N 取代马来酰亚胺的交替共聚物 .结果表明 ,所得聚合物具有预期分子量 ,分子量分布在 1.1～ 1.3之间 .在较低转化率下所得的聚合物均为交替结构 ,而与单体摩尔投料比无关 .

可逆加成—断裂链转移活性自由基聚合

介绍了可逆加成 -断裂链转移 (Reversibleaddition fragmentationchaintransfer,RAFT)活性自由基聚合的反应机理、聚合动力学和特点 ,对RAFT试剂的选择和制备作了简要介绍 。

一种具备巯基点击化学功能的二硫代酯RAFT链转移剂的合成

以2,2-二硫二吡啶,2-巯基乙醇为原料,醋酸为催化剂,合成了2-羟乙基-二硫吡啶(PⅠ)。以PⅠ、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸(PⅡ)为原料,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,合成了一种新的可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)链转移剂4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸-2-二硫吡啶乙酯(PⅢ)。以PⅢ为RAFT链转移剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,采用RAFT制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。用1 H-NMR分析了链转移剂的的分子结构,用GPC测得PMMA聚合物的分子量及其分布。结果表明:能用于巯基点击化学的二硫吡啶基团被接到PⅡ的末端,成功制备了一种具备巯基点击化学功能的二硫代酯RAFT链转移剂(PⅢ),利用PⅢ,通过RAFT聚合制备了分子量分布狭窄的PMMA聚合物。