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α-甲基苯乙烯共聚物的制备与应用

蒋姗  
【摘要】:α-甲基苯乙烯(AMS)由于空间位阻较大、聚合上限温度较低等原因,很难进行自由基均聚反应。但AMS很容易和其它单体进行自由基共聚反应,形成具有较高分子量的共聚物。本论文充分利用AMS的这一特性,采用自由基共聚方法制备了多种含AMS结构单元的共聚物;AMS共聚物受热易分解并产生链自由基,故可用作引发剂以引发其他单体的聚合,本文以此设计制备了多种嵌段共聚物以及核-壳粒子,并将AMS共聚物应用于碳纳米管的表面接枝改性,取得了良好的效果。主要研究内容如下: 1.通过溶液自由基共聚合反应合成了多种AMS无规共聚物,包括poly(AMS-co-GMA)、poly(AMS-co-MMA)等,并对AMS共聚物的热降解性能进行了系统考察。TG、GPC、ESR和NMR等表征结果证明,当温度高于80℃时,共聚物poly(AMS-co-GMA)中较弱的AMS-GMA(头-头)和AMS-AMS(头-头)键断开,从而形成两个链自由基,随之发生β-剪切和夺氢反应,最终生成AMS和GMA单体。AMS共聚物特殊的热解性能为嵌段共聚物提供了新的合成路线。 2.将AMS共聚物加入到其他单体中并加热至80℃以上,AMS共聚物热分解产生大分子自由基,同时引发单体的聚合反应,从而得到嵌段共聚物。利用这一思路,制得一系列嵌段共聚物,如PAG-b-PMMA(M_n=63100g/mol,M_w/M_n=1.77)和PAG-b-PSt-b-PAG(M_n=44700g/mol,M_w/M_n=1.63)。系统研究了溶剂、反应温度和时间、AMS共聚物用量等对聚合反应的影响,并探讨了相关反应机理。 3.将(单壁或多壁)碳纳米管超声分散在AMS共聚物溶液中,加热条件下,AMS共聚物发生热分解产生链自由基。链自由基和碳纳米管表面的双键进行反应,从而在碳纳米管表面接枝上多种聚合物链。红外以及拉曼光谱等表征均证明聚合物链与碳纳米管表面通过共价键连接。TGA测试表明,接枝产物中聚合物含量高达产物总重的43.5%,致使经改性的碳纳米管能很好的分散在DMF以及丙酮中。系统研究了溶剂、反应温度、AMS共聚物用量等对接枝反应的影响,并探讨了相关反应机理。 4.通过无皂乳液共聚合方法,合成了单分散的AMS共聚物乳胶粒,如poly(AMS-co-BA-co-AA)、poly(AMS-co-MMA-co-AA)等。研究了单体比例、引发剂APS用量、功能单体AA用量、反应温度等因素对单体转化率、产物分子量以及乳胶粒粒径等的影响。在不添加其它引发剂和乳化剂的情况下,将产物AMS共聚物乳液和St单体一起加热,得到单分散核-壳结构乳胶颗粒。该反应过程中,AMS共聚物是大分子引发剂,St单体的聚合均发生在AMS共聚物乳胶粒内部。在此基础上,提出并完善一种制备聚合物乳胶粒的新方法。


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