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基于可见光引发的自由基聚合具有反应条件温和、合成工艺简单、工业成本低等优点,是近年来高分子领域研究重点之一。半导体金属氧化物具有价格低廉、无毒和易于分离等优点,是一种常用的光催化剂。寻找禁带宽度低的金属氧化物作为可见光催化剂,实现可见光引发的自由基聚合具有重要的研究价值。本课题选择禁带宽度低的氧化铋(Bi203,2.8 eV)为可见光催化剂,系统探究了在该催化剂下,丙烯酸酯类单体在引发剂和不同溶剂下的聚合反应规律。主要研究内容和成果如下:1、研究了甲基丙烯酸甲酯(MMA)在Bi203为催化剂时在不同溶剂体系中的聚合反应。实验发现Bi203不能催化MMA的可见光本体聚合,但可以催化MMA在四氢呋喃(THF)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的可见光溶液聚合反应。在相同的光照时间下,转化率随着Bi203浓度的增大而增大,同时该聚合反应体系也适用于甲基丙烯酸缩水甘油(GMA)、丙烯酸叔丁酯(TBA)、丙烯酸丁酯(BA)和苯乙烯(St)等单体的可见光聚合。利用TEMPO自由基捕捉技术,对MMA在Bi203/THF中的引发机理进行了研究。在可见光照下,Bi203的外层电子由价带跃迁至导带,生成强氧化还原性的电子-空穴对,THF与空穴相互作用并脱除质子形成四氢呋喃自由基引发MMA聚合。2、以α-溴苯基乙酸乙酯(EBP)为引发剂,考察了 MMA在Bi203/EBP引发体系作用下在不同溶剂中的可见光自由基聚合反应。该体系可以催化MMA在THF、DMF、二甲基亚砜(DMSO)和乙腈中的溶液聚合。同时该聚合反应体系也适用于TBA、BA和St等多种单体的聚合。EBP的加入显著地提高了聚合反应速率并降低了相对分子质量(Mn),在相同的光照时间下,转化率随着EBP用量的增大而增大,但聚合反应不具有活性自由基聚合的特征。3、以RAFT试剂4-氰基-4(苯基硫代甲硫基)戊酸(CTP)为链转移剂,系统地探究了 Bi2O3/CTP/EBP介导的MMA在THF和DMSO溶剂中的聚合反应。在RAFT试剂存在时,MMA聚合产物的相对分子质量随转化率增加而增长,并且所得到的聚合物相对分子量分布窄,聚合呈现出活性自由基聚合的特征。进一步研究了以PMMA-CTP为大分子引发剂的扩链和以甲基丙烯酸苄酯(BnMA)为第二单体的嵌段聚合反应。结果表明在THF中,扩链反应产物的Mn由4400(PDI=1.09)增加至6600(PDI=1.25),与BnMA嵌段聚合反应产物的Mn由8300(PDI=1.23)增加至23000(PDI=1.68)。在DMSO中,扩链反应产物的私由16300(PDI=1.19)增加至20800(PDI=1.26),与BnMA嵌段聚合反应的产物Mn由16300(PDI=1.19)增加至42800(PDI=1.30)。体系中随着CTP的用量增加,聚合反应速率显著下降,相同转化率下的Mn显著降低,加入EBP和Bi203可以显著提高聚合反应速率。