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原子转移自由基交联共聚合成水凝胶及其反应动力学研究

江成发  
【摘要】:水凝胶(hydrogel)是一种能在极性介质中溶胀但不溶解的亲水性聚合物。由于水凝胶已成功地应用于医药和制药领域,有关水凝胶的合成引起人们的极大兴趣。在众多的水凝胶合成方法中,乙烯基单体的自由基交联共聚合反应是一条非常有效的合成路线,因为该方法对单体的适用范围广,反应条件温和,而且可以用水作为反应介质。尽管自由基共聚合反应相对其它方法而言具有许多优点,但它不能控制交联聚合物的结构,在聚合反应过程中有微凝胶的生成,导致目的产物水凝胶具有非均相结构。由于大多数应用水凝胶的领域都要求水凝胶具有均相的网状结构,近年来许多研究者都在研究开发活性或可控(living或controlled)自由基交联聚合反应。本研究工作在国内外首次用原子转移自由基聚合(atom transfer radical polymerization,简称ATRP)方法进行甲基丙烯酸-N,N-二甲基氨基乙酯(DMAEMA)和双甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDAM)的自由基交联共聚合,合成出具有均相网状结构的甲基丙烯酸-N,N-二甲基氨基乙酯水凝胶,并对原子转移自由基交联共聚合反应的机理以及动力模型进行了研究。主要研究内容及结果是: 用溴化亚铜作催化剂,α—溴代异丁酸乙酯(EBIB)作引发剂,1,1,4,7,10,10—六甲基三乙基四胺(HMTETA)作配位体,四氢呋喃(THF)作溶剂,控制反应温度为60℃,研究DMAEMA和EGDMA的原子转移自由基交联共聚合反应。测定了当EGDMA的初始摩尔分率分别为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2和0.5时,DMAEMA和EGDMA原子转移自由基交联共聚合反应的混合单体转化率随


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