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一类含马来酸酐交替共聚单元的高分子表面活性剂的辐射法合成及其应用

胡中青  
【摘要】:本论文的研究主要集中在含马来酸酐的高分子表面活性剂的辐射法制备及应用上,分三部分,主要工作总结如下: 1、第一部分为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物的胶束形貌及在乳液聚合中的应用。 (1) 首次采取伽玛射线引发苯乙烯和马来酸酐的乳液共聚合,获得了稳定的苯乙烯-马来酸酐交替共聚物(SMA)的乳胶;FTIR、~1H NMR、电位滴定等测试的结果验证了产物的交替结构;采用透射电镜(TEM)直接观测到了不同pH值下SMA胶束的形貌,在中性条件下观测到的棒状结构验证了前人所提出的结构模型。 (2) 苯乙烯-马来酸酐交替共聚物(SMA)首次作为单一稳定剂用于苯乙烯乳液聚合,重点考察了溶剂的加入对聚合反应的影响。实验结果显示,溶剂的极性影响了聚合过程。在极性溶剂(丙酮或乙醇)存在下,聚合反应要快的多;而有丙酮参与的情形下获得了更加良好的结果。 2、第二部分为苯乙烯-马来酸酐-N-乙烯基吡咯烷酮梯度共聚物:合成机理、结构及表征。 (1) 研究了在伽玛射线引发下苯乙烯、马来酸酐和N-乙烯基吡咯烷酮的共聚行为:实验结果证实了St-MA-NVP三元共聚主要遵从“络合”自由基聚合的机理,同时由于苯乙烯的辐射惰性以及单体之间形成的电荷转移络合物更高的反应活性使得苯乙烯和N-乙烯基吡咯烷酮的均聚及它们之间的共聚反应几乎不能发生,因此可以认为它基本上为St...MA和MA…NVP这两种电荷转移络合物之间的二元共聚反应。 (2) 采用U V获得了马来酸酐与N-乙烯基吡咯烷酮络合的平衡常数。 (3) 实验测定了St…MA和MA…NVP这两种电荷转移络合物单体的竞聚率。 (4) 利用这两种电荷转移络合物的竞聚率的显著差异(r1(?)r2),采取RAFT方法,在伽玛射线引发下,一步法聚合获得了一种新颖的“梯度”的ABA三嵌段的共聚物。 3、第三部分为苯乙烯-马来酸酐-N-乙烯基吡咯烷酮梯度共聚物作为苯乙烯乳液聚合和分散聚合稳定剂的研究。 (1) 将我们合成的“梯度”共聚物作为稳定剂用于苯乙烯的乳液聚合获得了良好结果,讨论了“梯度”聚合物的浓度、相对分子质量、结构及组成、pH值以及溶剂对乳液聚合的影响。实验结果显示:乳胶粒的粒径随稳定剂浓度的升高而减小,最终的乳胶粒子数Np相应地随粒径的减小而增多;而聚合速率则随稳定剂浓度的升高而升高。乳胶粒的粒径随稳定剂分子量的升高而增大,Np相应地随粒径的增大而减少;而聚合速率则随稳定剂分子量的升高而略有降低。稳定剂组成的改变对乳胶粒的粒径和Np影响不大。而丙酮的加入使体系更加稳定,在丙酮含量为50~150g L~(-1)时可以获得较好的结果。乳液聚合体系在pH值为6~8时可以获得较好的结果,乳胶粒的粒径随的pH值升高而增大,Np相应地随粒径的增大而减少;而聚合速率则随pH值的升高而降低。 (2) 将“梯度”共聚物作为稳定剂用于苯乙烯的分散聚合,醇水比为1:2~1:4之间、单体/稳定剂=10:1~60:1之间获得良好结果。在固定醇水比为1:3的情况下,考察了稳定剂浓度、分子结构以及相对分子质量对聚苯乙烯微球粒径的影响。结果显示:聚苯乙烯微球粒径随着稳定剂浓度的升高而减小,随稳定剂中MA-NVP链段成分的增加而有所降低,而随稳定剂相对分子质量的改变影响不大。


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