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《重庆大学》 2007年
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活性自由基聚合法制备聚丙烯酰胺及其水凝胶的研究

蒋志飞  
【摘要】: 聚丙烯酰胺(PAM)是当前世界上产量最高应用最广的聚合物之一,如何实现对PAM及其衍生物的分子量和分子结构的聚合可控,是当前人们研究重点之一。原子转移自由基聚合(ATRP)法具有合成的高分子平均分子量及其结构可控、链长更均匀等优点,是一种极具前景的高分子制备方法。论文利用ATRP法,在完全水溶液中制备PAM及其水凝胶,主要研究内容及结果包括以下三部分: 第一部分以氯化亚铜(CuCl)作催化剂,2,2’-联吡啶(bpy)作配体,2-氯丙酰胺(CPA)作引发剂,研究了在水相体系中丙烯酰胺(AM)的原子转移自由基聚合。论文讨论了单体浓度、催化剂与引发剂的用量比([C]∶[I])、以及单体引发剂用量比([M]∶[I]))等因素对单体转化率及聚合物相对平均分子量的影响情况,并对其聚合反应动力学进行了分析。实验结果表明,当单体浓度在40%、[C]∶[I]为1∶1、[M]∶[I]为79∶1时,分子量分布小于1.5且聚合物分子量可控性强、活性聚合反应特征明显。 第二部分研究了利用ATRP法制备聚丙烯酰胺水凝胶。依据第一部分所得到的最佳合成工艺,加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)作为交联剂,成功制备了具有均匀网络结构的聚丙烯酰胺水凝胶。在AM/BIS原子转移自由基交联聚合反应体系中,反应速率和凝胶点随BIS浓度的增大而增加,并且凝胶点实验值偏离Flory理论计算值的程度较小,这说明利用ATRP法制备的水凝胶具有较好的均相结构。论文还考察了不同单体浓度、交联剂用量、引发剂用量等因素对水凝胶的溶胀率、溶胀速率等性能的影响,结果表明,当单体浓度为20%、交联剂用量为单体用量5%、引发剂浓度为3.2%时,所得到的水凝胶溶胀率较高。 第三部分研究了利用ATRP法制备丙烯酰胺-异丙基丙烯酰胺共聚物(P(AM-co-NIPAM))水凝胶。成功地探索出利用ATRP法制备P(AM-co-NIPAM)水凝胶的合成工艺,即用水与二甲基甲酰胺作混合溶剂,选用五甲基二乙烯基三胺作催化剂配体,能实现AM-NIPAM的原子转移自由基交联聚合。研究表明,提高单体组分中AM的摩尔分率,水凝胶溶胀率增加、最低临界温度(LCST)增高、溶胀速率加快。相对于传统自由基聚合法,利用ATRP法制备的P(AM-co-NIPAM)水凝胶具有LCST低、溶胀速率快、保水量高等特点。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ316.322

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【参考文献】
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