结构规整性两亲聚合物的合成及其在制备纳米二氧化硅方面的应用

发布时间：2017-11-07 21:27

  本文关键词：结构规整性两亲聚合物的合成及其在制备纳米二氧化硅方面的应用

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【摘要】：两亲性聚合物因分子结构中同时具有亲水基团和疏水基团,作为具有表面活性的功能化材料而备受关注,尤其是结构规整的两亲性聚合物在纳米材料、生物医学等诸多领域具有极大的应用价值。本文分别采用低金属催化剂用量的催化链转移聚合(CCTP)和产物分子量窄分布的可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)制备结构规整性两亲聚合物聚甲基丙烯酸叔丁酯-b-聚丙烯酸Pt BMA-b-PAA,并首次将其作为大分子表面活性剂应用到反相微乳液法制备纳米二氧化硅中。在CCTP聚合过程中,对催化链转移剂的合成进行研究,以苯偶酰与盐酸羟胺为原料,选择性生成α型二苯基乙二肟,经反应条件的优化将产率提高到83.5%(文献值65%),制得的α型二苯基乙二肟与醋酸钴、乙醚合三氟化硼在无水无氧的条件下进行络合反应制备催化链转移剂Co BFPh,产率为83.9%。以Co BFPh催化甲基丙烯酸叔丁酯(t-BMA)的溶液聚合,改变催化剂的用量,制备了一系列链端为碳碳双键的聚甲基丙烯酸叔丁酯Pt-BMA(C=C),分子量Mn为5081~9839,分子量分布PDI为1.61~1.77。在RAFT聚合过程中,对RAFT聚合中最关键因素-RAFT试剂,双硫代苯甲酸枯基酯(CDB)的合成工艺进行改进,产率提高到45.6%(文献值25%)。以自制的RAFT试剂催化t-BMA的溶液聚合,改变RAFT试剂用量,制备了一系列结构规整的大分子链转移剂Pt BMA-CDB,分子量Mn为1062~8391,分子量分布PDI为1.14~1.33。选用分子量分布较窄的Pt BMA-CDB(Mn=3304,PDI=1.14)与第二单体丙烯酸(AA)共聚,制备了结构规整的两亲性聚合物Pt BMA-b-PAA,分子量Mn为4091~6474,分子量分布PDI为1.24~1.32。经聚合过程的动力学分析表明,RAFT试剂CDB控制下的t-BMA聚合以及大分子链转移剂Pt BMA-CDB与第二单体AA的共聚反应均属于可控/“活性”自由基聚合,通过选择合适的原料比例,可制得可控链长并且结构规整的两亲性聚合物Pt BMA-b-PAA。以自制的两亲性聚合物Pt BMA-b-PAA为表面活性剂,采用反相微乳液法制备纳米二氧化硅。在微乳液的配制过程中,市售小分子表面活性剂OP-10的最小用量为4.0g,而Pt BMA-b-PAA的最小用量为2.0g,该两亲性聚合物表现出优良的乳化性能。另外,以不同亲水链段的Pt BMA-b-PAA为表面活性剂制备的纳米二氧化硅,呈球形,且分散性良好,粒径范围为145nm~272nm,与小分子表面活性剂制备的纳米二氧化硅粒径明显不同(一般在10nm~110nm)。
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O631;TQ127.2

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