基于超交联聚合物稳定剂的甲基丙烯酸甲酯的超临界二氧化碳分散聚合

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超临界二氧化碳(Supercritical carbon dioxide,scCO2)因其具有来源广、不可燃、无毒性、相对温和的超临界条件、易分离等诸多优点,被视作一种极具应用前景的新兴绿色溶剂。在高分子领域,以超临界CO2流体为反应介质的聚合反应被广泛的研究,分散聚合是其中的重要领域之一。使用合适的稳定剂是成功实施超临界CO2分散聚合的关键所在,因而设计与合成高效稳定剂一直是这一研究领域的核心问题。由于亲CO2物质种类稀少,在以往的研究当中,用于超临界CO2中分散聚合的稳定剂其复杂的合成路线和过高的成本常常是无法回避的问题。本文提出使用无亲CO2结构的多孔材料,超交联聚合物,作为超临界CO2分散聚合体系的稳定剂,并成功实施了甲基丙烯酸甲酯在超临界CO2中的分散聚合,得到了干燥的聚合物粉末。这一结果打破了以往稳定剂依赖于亲CO2基团或结构单元的局限,可能为今后设计新型超临界CO2分散聚合稳定剂及制备聚合物/多孔材料复合材料提供新的思路。全文主要包括以下内容:(1)通过乳液聚合及付克反应后交联两步法,制备了具有不同孔结构的超交联聚合物纳米颗粒。(2)以超交联聚合物纳米颗粒为稳定剂,探索了其应用于甲基丙烯酸甲酯(MMA)在超临界CO2中的分散聚合的可能性。实验结果表明,超交联聚合物稳定剂对于该聚合反应体系具有良好的稳定作用,成功制备了分散良好的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉末,产率可达85%以上,数均相对分子质量可达3.0×105。(3)通过调控稳定剂孔结构、稳定剂的含量、单体浓度、引发剂种类、搅拌速率、压力等因素,对该聚合反应体系进行了优化。结果证实,稳定剂的多孔结构对该分散聚合体系有显著的积极影响。
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