活性自由基聚合制备功能乙烯基聚合物

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原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合是两种功能强大的可逆钝化自由基聚合(RDRP)方法,可用单体种类宽泛,可以进行精确分子设计得到窄分子量分布的聚合物,但是ATRP中普遍存在聚合速率较慢的问题,RAFT聚合中RAFT试剂用量较大,限制了其工业应用。基于ATRP和RAFT调控体系的特征,我们设计一种新型调控试剂,以期制备结构可控聚合物,催化剂使用含量。该新型ATRP/RAFT调控试剂Cu(S-(S=C)-Z)2,具有易制备、低成本、高稳定性等优点,有利于工业化应用。  首先,利用新型调控试剂,与AIBN/PMDETA组合,实施了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的本体均聚合。在AIBN/Cu(S(S=C)Ph)2比例高达2∶1甚至4∶1时生成了窄分子量分布聚合物。这是因为聚合过程中“原位”生成了ATRP活化剂(Cu(S-(S=C)-Z))和RAFT试剂(R-S-(S=C)-Z)两种调控试剂,在一个体系中能够同时进行ATRP和RAFT聚合,使得调控试剂用量降低。实验结果表明,其对于多种甲基丙烯酸酯类单体都可以有效控制。核磁末端基团分析、GPC曲线的迁移和扩链反应证实了该调控体系的活性特征。  由于利用RAFT试剂作为金属化合物中的假卤素,能够有效减小或避免ATRP金属催化剂遇到酸性单体失活的问题,因此Cu(S(S=C)Ph)2成功催化了酸性单体甲基丙烯酸(MAA)和MMA的本体和溶液共聚合反应。探索了不同配体、引发剂浓度、以及两种单体投料比对于AIBN/Cu(S(S=C)Ph)2/PMDETA催化体系调控的共聚反应的影响规律。核磁分析和GPC分析证明聚合呈现典型活性聚合特征。采用Fineman-Ross方法计算了两种单体的竞聚率,与Q-e方程计算结果相吻合。
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