单电子转移活性自由基聚合制备高吸油性树脂

【摘要】现代社会，随着工农业的发展和人们生活水平的普遍提高，各种油污染问题日益严重。高吸油性树脂作为一种新型自溶胀型功能高分子材料已成为目前研究热点。单电子转移活性自由基聚合（SET-LRP）是近年来发展起来的一种“活性”/可控自由基聚合方法，由于其反应温度低，单体适用范围广，催化剂用量少，聚合速率快，受到越来越多研究者的关注。本文采用SET-LRP技术，分别用小分子引发剂和改性大分子引发剂引发甲基丙烯酸酯和交联剂共聚，合成甲基丙烯酸酯类微交联高吸油性树脂，并考察了合成条件以及树脂的吸油性能。以小分子卤代烃（CCl4、CHBr3）为引发剂，Cu(0)/六亚甲基四胺（HMTA）为催化剂，采用SET-LRP方法进行甲基丙烯酸丁酯（BMA）和微量交联剂二乙烯基苯（DVB）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）共聚，合成了CCl4-BMA-PETA，CCl4-BMA-DVB，CHBr3-BMA-PETA三种凝胶型高吸油性树脂。动力学研究表明凝胶化之前聚合反应符合一级动力学特征，凝胶化之后动力学曲线发生偏移。凝胶化性质研究表明引发剂的种类对凝胶化时间和凝胶分数影响较大。实验详细考察了交联剂，引发剂，催化剂种类和用量对树脂吸油率的影响，得到的三种树脂对氯仿的最大吸油率分别为51.9g/g，42.1g/g，30.5g/g；以Cu(0)/TEMED为催化剂合成的CCl4-BMA-PETA树脂对氯仿的最大吸油率为43.5g/g。测试表明凝胶树脂循环使用五次后吸油性能基本保持不变，具有良好的重复使用性能。以改性棉花纤维素为大分子引发剂，采用SET-LRP方法合成了cellulose-g-poly-（BMA-co-PETA）高吸油性树脂。动力学研究表明聚合反应具有活性特征。在最佳聚合反应条件下合成的cellulose-g-poly（BMA-co-PETA）树脂对氯仿和甲苯的最大吸油率分别为29.0g/g，15.4g/g。扫描电镜观察可以发现接枝聚合反应之后棉花纤维表面变得粗糙不平，表明纤维素表面成功发生了聚合反应。热重分析表明合成的cellulose-g-poly（BMA-co-PETA）高吸油性树脂可以在200°C范围内正常使用。以废弃头发为原料，采用巯基乙酸铵还原法提取头发角蛋白，通过改变2-溴异丁酰溴（BiBB）与角蛋白的投料比制备了三种不同取代度的角蛋白大分子引发剂，并将它们成功用于甲基丙烯酸甲酯（MMA）的SET-LRP。研究表明聚合反应符合一级动力学，而且角蛋白大分子引发剂的取代度对聚合反应动力学基本没有影响。合成的keratin-g-poly（MMA-co-PETA）高吸油性树脂对氯仿的饱和吸油率为21.4g/g，keratin-g-poly（BMA-co-PETA）高吸油性树脂对不同油品的饱和吸油率分别为氯仿（43.7g/g）>四氯化碳（38.8g/g）>四氢呋喃（27.9g/g）>甲苯（27.5g/g）>正己烷（2.7g/g）。与小分子卤代烃引发合成的树脂相比，角蛋白大分子引发剂合成的树脂具有更好的重复使用性能。
【作者】范丽君；
【导师】陈厚；
【作者基本信息】鲁东大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】单电子转移活性自由基聚合；高吸油性树脂；改性大分子引发剂；凝胶；

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