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《杭州师范大学》 2007年
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甲基咪唑有机酸盐离子液体中的ATRP及SiO_2/PMMA杂化材料的制备

马福民  
【摘要】: 本文以一系列N-甲基咪唑羧酸盐离子液体为反应介质,成功地进行了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原子转移自由基聚合(ATRP),考察了聚合温度、聚合时间、反应物的配比(如催化剂用量、引发剂用量、离子液体用量)等因素对聚合动力学、聚合物分子量和分子量分布的影响,计算了不同条件下的动力学数据,并比较了离子液体中不同的阴离子对该聚合反应的影响。以制得的聚甲基丙烯酸甲酯作为大分子引发剂进一步进行了扩链反应,并与苯乙烯、丙烯酸甲酯等单体进行了嵌段反应,合成了窄分子量分布的嵌段聚合物(Mw/Mn=1.06)。最后初步探索了此方法在合成有机/无机杂化材料方面的应用。主要内容如下: 1.在N-甲基咪唑甲酸盐([Hmim][HCOO])离子液体中,分别以FeCl3、CuBr为催化剂进行了MMA的聚合。结果发现,在FeCl3催化体系中,无需再添加引发剂、配体,聚合即可以进行,但分子量分布较宽、可控性较差。在CuBr催化体系中,以2-溴异丁酸乙酯(EBiB)为引发剂,低温下即可实现MMA的ATRP反应。本反应体系在不用配体和有机溶剂的情况下就得到了PDI较窄(Mw/Mn可达到1.20)的聚合物,动力学实验等结果表明本体系反应速度较快,具有“活性”/可控特征。 2.在N-甲基咪唑乙酸盐([Hmim][CH3COO])离子液体中,分别以CuBr/EBiB和CuCl/EBiB为催化引发体系对MMA的原子转移自由基聚合进行了探索。聚合反应均表现为一级动力学;聚合物的GPC曲线表明随反应进行分子量逐渐升高,并具有较窄的分子量分布。以上结果表明此两种体系均具有较好的“活性”/可控特征。进一步研究了CuBr/EBiB体系中引发剂配比对于聚合反应的影响。在CuCl/EBiB体系中进一步研究了温度等因素对于聚合反应的影响,并成功进行了扩链反应和嵌段反应。 3.以CuBr/EBiB为引发体系,分别在N-甲基咪唑乙酸盐([Hmim][CH3COO])、N-甲基咪唑丙酸盐([Hmim][CH3CH2COO])和N-甲基咪唑丁酸盐([Hmim][CH3CH2CH2COO])三种离子液体中进行了MMA的原子转移自由基聚合,结果发现随着离子液体中阴离子取代基链长的增加,反应速率逐渐减小,即kapp([Hmim][CH3COO])kapp([Hmim][CH3CH2COO])kapp([Hmim] [CH3CH2CH2COO]);同时,得到的聚合物分子量分布越来越窄,反应呈现一定的规律性。在[Hmim][CH3CH2CH2COO]中反应虽较慢,但具有更好的可控性。接下来进行了扩链反应和嵌段反应,得到了接近单分散的嵌段共聚物(Mw/Mn=1.06)。 4.在N-甲基咪唑乙酸盐([Hmim][CH3COO])离子液体中,用原子转移自由基聚合方法初步合成了PMMA/SiO2杂化材料。
【学位授予单位】:杭州师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O631.3

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