RAFT调控的丙烯腈可控/活性自由基聚合研究

可逆加成裂解链转移(RAFT)聚合已经成为高分子合成的研究热点之一，这是因为它同时具有自由基聚合和活性聚合的优点，能够有效控制分子量和分子量分布，反应条件温和，可用于本体、溶液、悬浮、乳液等体系，单体范围广，能够合成嵌段、接枝、支化等复杂结构的聚合物。在已经报道的丙烯腈RAFT聚合研究中，所得聚合物具有较窄的分子量分布，分子量接近理论预测值，然而，最高值只达到5000左右。本论文的研究工作正是从这一个基本问题展开的。 1. 利用三硫代碳酸二苄基酯代替二硫代羧酸酯作为链转移剂，降低中间态自由基断裂反应的活化能，保证活性态与休眠态之间的平衡以一较快的交换速率进行，聚合结果表明，在文献报道的反应条件下，聚合速率有了明显的提高，同时聚合以一种可控的方式进行，所得聚合物分子量最高达8000，且分子量分布较窄。 2. 将二硫代苯甲酸异丙腈酯调控的丙烯腈聚合实验参数优化，提高反应温度降低缓聚，选择碳酸乙二酯作为溶剂减小链转移反应，导致中间态自由基断裂反应的效率大大提高，以一种可控/活性自由基聚合方式进行，首次合成了分子量高达32800、分子量分布指数小于1.3的聚丙烯腈。 3. 由于RAFT试剂很难制备和长期保存，当以二硫代物作为替代的调控试剂, 偶氮二异丁腈作为引发剂，可以在“原位”合成RAFT聚合所需的链转移剂，直接调控丙烯腈的自由基聚合，得到高分子量、分子量分布指数比较小的丙烯腈均聚物和共聚物。 4. 将不对称的双乙烯基单体作为支化剂引入到丙烯腈聚合体系中，同时采用RAFT技术来抑制交联反应，单体转化率增加至较高值而不形成凝胶，1H NMR和凝胶渗透色谱证明了合成的聚合物具有支化结构，并且聚合物的特性粘数低于相近分子量的线性聚合物的对应值。