具有特殊链结构高分子共混物的控制合成及物性研究

【摘要】原子转移自由基聚合(ATRP),作为目前活性聚合领域最热门的聚合方法之一,在最近十年内得到了飞速的发展。受到广大科研工作者的充分认可和推广,并已经投入到工业化的生产当中。相对于常规的已经普及了的工业化聚合方法,活性聚合可以得到精确分子量、分子质量分布以及末端基官能团；随着科技的进步,常规的线性、交联体型聚合物材料已经不能满足社会的需求；由于聚合物结构的不同能引起其物理化学性质的重大改变,具有更复杂结构的聚合物越来越受到研究者的青睐,而ATRP聚合方法最大的特点莫过于其对聚合物分子结构的设计。本文第一章以介绍活性聚合为主线,介绍了目前为止常见的几种有关活性聚合的方法；随后过渡到原子转移自由基聚合并介绍了随着科学工作者对ATRP的研究,衍生出一系列优化的ATRP方法并对其机理以及相关研究工作进行了简单介绍。本文第二章主要内容是利用点击化学(Click)反应和原子转移自由基聚合相结合的方法,合成聚(丙烯酸丁酯-b-甲基丙烯酸甲酯)(PBA-b-PMMA)环状嵌段聚合物。使用傅里叶红外光谱、核磁共振谱和凝胶渗透色谱对合成产物结构的表征数据表明：成功合成了PBA-b-PMMA环状嵌段聚合物。利用热重分析和差示扫描量热法分析比较了PBA-b-PMMA环状嵌段聚合物与线性嵌段聚合物的热动力学性能,由于两者具有相同的结构单元组成,结果表明具有相近的玻璃化转变,而环状嵌段聚合物则表现出较高的热分解温度。透射电子显微镜观察分析发现环状嵌段聚合物呈现的微相结构与线性嵌段聚合物完全不同：环状嵌段聚合物的相分离呈现连续-分散相结构,分散相(PBA)形态类似于蠕虫状,相畴尺寸在纳米尺度；退火后,相畴尺寸也明显增加。本文第三章介绍了碳纳米管/聚合物纳米复合材料的研究,通过对碳纳米管进行表面改性,成功合成出碳纳米管ATRP引发剂。修饰后的多壁碳纳米管相对原始的碳纳米管具有较好的分散性,解决了碳纳米管在基质材料中容易团聚的问题。实验对其引发MMA和BA聚合反应动力学进行了研究,结果表明在碳纳米管表面进行活性聚合具有活性聚合的特征。通过ATRP活性聚合反应,在碳纳米管的表面接枝上PMMA和PBA聚合物链段。经聚合物链修饰的碳纳米管被固定在某种聚合物分子的链端,通过二元聚合物基质(聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸丁酯)组分间特有的相容性和分子间的作用力,作为解决碳纳米管在聚合物基质中的分布问题。实验通过红外分析,核磁共振分析,热重分析对合成产物进行表征。透射电镜图结果表明：经PBA和PMMA修饰后的多壁碳纳米管在聚合物基质材料中具有很好的分散性,趋于均匀分布。PBA与PMMA经溶液共混后,出现微观相分离,两相呈双连续的形态。MWCNT-g-PBA与PMMA通过溶液共混后,从透射电镜图中可以发现MWCNT只分布于PBA这一相之中。拉伸测试数据表明,含有多壁碳纳米管的PMMA具有更高的拉伸强度。本文第四章介绍了通过ATRP的方法对纤维素进行表面改性的研究。实验对纤维素进行表面化学改性,合成出纤维素ATRP引发剂,再通过利用ATRP聚合的方法接枝上PMMA和PBA分子链,形成以纤维素为主链的梳形聚合物。实验通过红外分析、核磁共振分析以及热重分析对合成产物进行表征,结果表明成功合成出纤维素ATRP引发剂。实验通过使用纤维素ATRP引发剂引发MMA和BA等单体的聚合,对其反应动力学进行了研究,实验结果表明纤维素表面进行ATRP聚合具有活性聚合的特征。拉伸测试数据表明,含有纤维素的PMMA拉伸强度更高。
【作者】许鹏；
【导师】聂康明；
【作者基本信息】安徽大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】原子转移自由基聚合；点击化学；碳纳米管；相分离；纤维素；

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