纤维素可控接枝聚合技术的研究进展

介绍了近年来纤维素及其衍生物接枝聚合技术的研究进展及应用,重点介绍了新型的活性-可控自由基接枝聚合技术,包括氮氧稳定自由基聚合(NMP)、原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT),主要阐述了聚合机理、优缺点和自在纤维素及其衍生物可控接枝聚合改性方面的应用。

甲基丙烯酸丁酯接枝改性纤维素纤维的制备与吸附性能研究

以精梳落棉纤维为基材,甲基丙烯酸丁酯(BMA)为接枝单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,采用非均相自由基接枝聚合法制备对柴油具有良好吸附功能和稳定持油性能的甲基丙烯酸丁酯接枝改性纤维素纤维。采用TEM、FT-IR、XRD对纤维形貌、结构及结晶度进行了表征,探讨了接枝工艺中单体、引发剂、交联剂用量及反应温度、时间等参数对接枝改性纤维素纤维吸油率的影响。结果表明,甲基丙烯酸丁酯接枝改性纤维素纤维的最佳合成条件为:精梳落棉∶甲基丙烯酸丁酯∶过硫酸钾∶二乙烯基苯(质量比)=1∶1.5∶0.025∶0.63,反应温度为75℃,时间为4h。所制备的改性纤维素纤维相比改性前纤维,结晶度增加,亲油拒水性加强,浸渍于柴油中时,饱和吸油率为15.63g/g,在油水混合条件下浮油浓度为0.13g/mL时,其对柴油的吸油率为11.63g/g,吸水率为1.34g/g,且具有良好的悬浮性能。

玻璃表面的紫外光诱导氧化还原自由基聚合

利用伯胺分子层与二苯甲酮(BP)构成光引发体系在玻璃表面引发丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯等的自由基接枝聚合。衰减全反射红外光谱、接触角与原子力显微镜的结果证明聚合物成功接枝于玻璃表面。以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm)为单体,研究了聚合条件的影响。当原料配比m(BP)∶m(DMAAm)∶m(acetone)=5∶100∶1000,反应时间为5min时,样品的接枝率和单位面积接枝量分别达到了0.330%和0.87mg/cm2,表面形貌发生了明显变化。结果表明接枝有PDMAAm的玻璃表面与丙烯酸树脂的粘接性能有显著提升。

温敏功能棉纤维:过硫酸铵引发棉接枝聚N-异丙基丙烯酰胺

选用过硫酸铵APS作为引发剂,水作为溶剂,通过沉淀自由基接枝聚合引发棉纤维接枝PNIPAAm。红外分析和电镜观察均表明棉已成功接枝上PNIPAAm,获得了棉纤维接枝PNIPAAm共聚物(接枝棉);采用质量法计算接枝棉的接枝率,并研究了单体和引发剂浓度对接枝率的影响;MDSC测试表明接枝棉在PNIPAAm的LCST附近(33℃)显示了温敏性,且对应的可逆焓变随接枝率的增大而增大。通过测量不同环境温度下水滴在接枝棉表面的接触角表征接枝棉的温敏亲/疏水性,并研究了接枝率对接枝棉的温敏亲/疏水性影响。通过滴水试验(AATCC 79-2000标准)测量不同环境温度下水滴完全浸入接枝棉的浸润时间表征了接枝棉的温敏吸水性。该接枝体系组成简单,操作容易,所选水溶剂对环境无污染、环保。

H_(2)O_(2)-H_(2)A引发的PNIPAAm接枝棉纤维的制备与功能性研究

以双氧水-抗坏血酸(H_(2)O_(2)-H_(2)A)为引发剂,水为溶剂,通过溶液自由基接枝聚合反应引发棉纤维接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)。红外分析表明,PNIPAAm已成功接枝到棉纤维上。研究单体浓度固定时引发剂浓度对棉纤维接枝率的影响,测量不同温度下水滴在接枝棉表面的瞬时接触角,结果表明在最低临界溶液温度(LCST)左右接枝棉具有温敏亲/疏水性。在不同温度下对接枝棉进行滴水试验,即将水滴加到接枝棉上观察其完全吸收的时间,不同温度下的浸润时间差值越大,接枝棉温敏吸水性越强,当引发剂溶度为0.06 mol/L时,接枝棉的温敏吸水性最强。

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。

氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯接枝物制备研究进展

氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)接枝物在利用接枝基团的极性或反应性起到增容和增韧作用的同时又赋予材料新性能的特点使其成为国内外研究的热点之一。本文综述了SEBS接枝物的制备方法,包括自由基接枝聚合、表面紫外接枝、原子转移自由基聚合(ATRP)接枝和其他接枝方法,介绍了接枝方法的相关机制和优缺点。最后对SEBS接枝物的高性能化、功能化和工程化的前景进行了展望。

三维有序大孔杂化SiO2的制备、表征及应用

将有机-无机杂化功能材料与有序大孔材料独特的有序开孔结构相结合,在制备的三维有序大孔二氧化硅(3DOM Si O2)孔壁上可控接枝带有功能基团的聚合物链段,制备3DOM杂化材料。采用表面引发原子转移自由基(SI-ATRP)接枝技术在3DOM Si O2孔壁上可控接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)链段,讨论了接枝条件对接枝量及接枝链段分子量的影响,并利用FTIR、SEM、TGA、GPC等对接枝过程进行了表征。PGMA接枝链段上环氧基团可进一步与亲核试剂(二乙醇胺,浓硫酸和二乙烯三胺)发生开环反应,得到一系列带有不同官能团的具有较高接枝密度的功能杂化多孔材料,同时,利用该种材料对水中的水杨酸进行了吸附实验,吸附结果表明经二乙烯三胺开环后得到的功能化多孔材料对水杨酸具有很高的吸附量。

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.

HDPE/SiO_2-g-PS复合材料的应力-应变行为

采用原子转移自由基聚合法在纳米SiO_2粒子表面上接枝了聚苯乙烯(PS)(SiO_2-g-PS),并研究其对高密度聚乙烯(HDPE)应力-应变行为的影响。透射电子显微镜及力学性能测试结果表明:所制备的纳米SiO_2-g-PS复合粒子在HDPE中分散均匀;HDPE/SiO_2-g-PS复合材料的拉伸断裂应变及断裂能均明显高于纯HDPE及HDPE/SiO_2复合材料;加入相容剂苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物后,纳米SiO_2-g-PS复合粒子在HDPE中分散更均匀,HDPE/SiO_2-g-PS复合材料的拉伸断裂应变及断裂能进一步提高。