光引发氮氧自由基调控聚合反应研究进展

氮氧自由基调控聚合(NMP)是制备微观结构可控(如窄分子量分布)的聚合物材料最主要的技术手段之一。在过去的二十年间,NMP取得了相当大的成就,实现了MMA、n-BA、丙烯酰胺,二烯烃和丙烯腈等多种单体的可控/"活性"聚合,分子量分布达到1.1以下,同时利用NMP制备了具有既定结构的聚合物,如嵌段聚合物、接枝聚合物、星形聚合物和梳形聚合物等。而与光聚合技术的结合,使NMP聚合取得了更大的突破,实现了室温下的光可控/"活性"聚合,且大大提升了聚合反应速率。近年来光引发氮氧自由基调控聚合的研究进展主要集中在光敏化技术方面,包括分子内敏化和分子间敏化,本文对其各自的敏化机理和研究成果进行总结和评述,希望有助于国内读者了解这方面研究工作的状况,促进国内相关研究工作的发展。

可逆去活化自由基的聚合及应用

文章介绍了一些可逆去活化自由基聚合的机理和应用实例,实现此类聚合的方法主要有氮氧自由基调控聚合、原子转移自由基聚合和可逆加成-断裂转移自由基聚合,通过这些途径可以控制可逆链终止、可逆链转移,从而实现活性自由基聚合。

4,4'-二甲氧基二苯基氮氧自由基调控甲基丙烯酸甲酯聚合动力学研究

合成了4,4'-二甲氧基二苯基氮氧自由基(DMDPN)和相应的烷氧基胺引发剂,用于甲基丙烯酸甲酯(MMA)的氮氧自由基调控聚合,研究了聚合过程中的动力学机理.通过电子自旋共振(ESR)表征,测定了DMDPN型烷氧基胺引发剂在100~120?C范围内的解离速率常数kd0,结果表明kd0符合阿伦尼乌斯公式(k=Ae-Ea/RT),其活化能Ea为135.2 k J·mol-1,指前因子A为3×1014.测定了末端官能团化聚合物PMMA-DMDPN的解离速率常数kd,由于DMDPN中胺氧基团周围的空间位阻较小,受到前末端效应的影响较弱,kd仅为kd0的6倍.采用间接法测定了110?C时增长自由基和DMDPN的结合速率常数kc,并绘制了该温度下MMA/DMDPN聚合体系的Fischer相图,结果表明该聚合体系对应的kd和kc值处于相图的可控/"活性"区域内.

氯乙烯活性自由基聚合研究进展

活性自由基聚合(LRP)是一种有效的高分子设计手段,氯乙烯(VC)属于非活性单体,实施LRP较为困难。综述了目前成功应用于VC聚合的LRP体系,即SET-LRP、NMP和RAFT,详细介绍了其调控机理和控制效果,探讨了各法的优缺点,并展望了VC-LRP未来的发展方向。

利用表面接枝反应控制PS亲水性能

在2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧自由基(TEMPO)存在的情况下,通过波长为253～254nm的紫外光引发氮氧调控自由基原位接枝聚合反应,将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝到聚苯乙烯(PS)薄膜上,制得PMMA刷子层。通过红外光谱检测了这个调控自由基聚合反应的历程。结果表明,PMMA在PS薄膜表面的接枝聚合反应为“活性”自由基聚合反应,所得到的PMMA相对分子质量分布范围窄(1．13～1．36),相对分子质量可被控制在11764～52403g／mol范围内。红外光谱显示PMMA被接枝到PS薄膜表面。PMMA刷子层能够控制PS表面亲水性能,随着接枝时间的延长,水接触角由92°下降到72°,接枝后的PS表面水润湿性能明显提高。

交联PS微球表面PEMA刷子的合成与表征

将含有双键的N,N二甲氨基甲基丙烯酸乙酯化学锚接在交联聚苯乙烯(PS)微球表面,再用过氧化苯甲酰引发甲基丙烯酸乙酯(EMA)氮氧调控自由基原位接枝聚合反应,将聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)接枝在交联PS微球表面,制备了PEMA刷子层;研究了聚合反应机理,并对所合成交联PS接枝PEMA共聚物进行了表征。结果表明,在2,2,6,6四甲基哌啶1氧自由基存在下,EMA的聚合反应为”活性”自由基聚合,所得到的PEMA摩尔质量分布在1.18～1.3范围,摩尔质量随聚合时间的延长而增大(9000～57000g/mol);红外光谱显示PEMA被接枝到了交联PS微球表面,交联PS微球粒径在0.5～1.2μm之间。

交联PMMA微球表面PS刷子的合成与表征

将含有双键的甲基丙烯酸-2-氨基乙酯化学锚接在交联聚甲基丙烯酸甲酯微球表面,然后用过氧化苯甲酰引发苯乙烯发生氮氧调控自由基原位接枝聚合反应,将聚苯乙烯接枝在交联聚甲基丙烯酸甲酯微球表面,制备了PS刷子层.用凝胶渗透色谱和红外光谱对所合成交联聚苯乙烯接枝聚甲基丙烯酸乙酯共聚物进行了表征,实验结果显示:在2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基存在下,苯乙烯的聚合反应为'活性'自由基聚合,所得到的聚苯乙烯分子量分布在1.13～1.28范围,分子量随聚合时间的延长而增大(7 000～68 000 g/mol).接枝聚合物红外光谱显示聚苯乙烯被接枝到了交联聚甲基丙烯酸甲酯微球表面.AFM 表征显示交联聚甲基丙烯酸甲酯微球尺寸在0.3～1.6 μm 范围.