本文關(guān)鍵詞：連續(xù)管式反應(yīng)器中高效快速RAFT聚合體系的構(gòu)建　出處：《蘇州大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 連續(xù)合成 管式反應(yīng)器 RAFT 無皂乳液 水溶性嵌段共聚物

【摘要】：管式反應(yīng)器憑借其自身的構(gòu)造特點(diǎn),可以進(jìn)行連續(xù)的生產(chǎn),在免去間歇操作時間的同時,還可以從一定程度上防止化學(xué)反應(yīng)失控,因此在大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)中有著重要的意義。作為一種“活性”自由基聚合方法,可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合的出現(xiàn),在高分子合成領(lǐng)域中影響深遠(yuǎn)。由于其強(qiáng)大的分子設(shè)計(jì)能力、組分簡單、適用面廣,RAFT聚合技術(shù)已然成為合成分子量及結(jié)構(gòu)可控的高分子材料的有效方法。然而,在常規(guī)反應(yīng)釜中,上規(guī)模的“活性”自由基聚合仍面臨著一些問題,繁瑣的操作限制了其工業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)程,物料的返混、混合不均一以及反應(yīng)器的熱效應(yīng)等還會使體系失控,以致得到非理想的聚合物產(chǎn)品。本文借助管式反應(yīng)器,在其中構(gòu)建了RAFT聚合體系,結(jié)合連續(xù)與“活性”的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了在管式反應(yīng)器中高效快速RAFT聚合的連續(xù)操作,獲得了分子量及結(jié)構(gòu)可控的聚合物,為“活性”聚合的工業(yè)化奠定了一定的基礎(chǔ)。體系一:管式反應(yīng)器中無皂乳液的連續(xù)制備。本體系以水和二甲基甲酰胺(DMF)為混合溶劑,實(shí)現(xiàn)了單體甲基丙烯酸甲酯(MMA),引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)和包括添加劑堿(NaOH)在內(nèi)的RAFT試劑4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸(CPADB)的均相溶解,并在90 oC的管式反應(yīng)器中,成功構(gòu)建了MMA的無皂乳液RAFT聚合。以附著于聚合物末端離子化的R基團(tuán)為乳膠粒子的穩(wěn)定片段,免去了事先合成大分子親水試劑及預(yù)乳化的步驟,實(shí)現(xiàn)了由均相原料到無皂乳液的一步合成。并且,當(dāng)該體系應(yīng)用于管式反應(yīng)器時,其反應(yīng)速率有了少許的提高,在溶解氧的存在下反應(yīng)亦可高效快速的連續(xù)進(jìn)行,50分鐘內(nèi)即可獲得90%以上的單體轉(zhuǎn)化率。所獲無皂乳液較為穩(wěn)定,乳膠粒子粒徑可控,相應(yīng)的聚合物分子量可控,分子量分布窄(Mw/Mn≤1.07),通過擴(kuò)鏈反應(yīng)證實(shí)了其末端“活性”的特征。體系二:管式反應(yīng)器中水溶性嵌段共聚物的連續(xù)合成。為了避免聚合反應(yīng)中有機(jī)溶劑的引入,實(shí)現(xiàn)綠色高效且具拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的聚合物的連續(xù)合成,在該體系中,我們以水作為流動相(即溶劑),借助管式反應(yīng)器反應(yīng)管長可調(diào)和整體結(jié)構(gòu)可變的便利性,以甲基丙烯酸丙磺酸鉀(SPMA)和甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯(PEGMA,Mn=500 g mol-1)為單體,以CPADB為RAFT試劑,偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽(AIBI or VA-044)為水溶性引發(fā)劑,構(gòu)建了水相RAFT聚合體系,免去了處理中間聚合物的操作過程,實(shí)現(xiàn)了雙親水性嵌段共聚物的連續(xù)合成。該反應(yīng)在70 oC的管式反應(yīng)器中進(jìn)行,連續(xù)進(jìn)料的第一段單體SPMA在40分鐘內(nèi)可達(dá)到99%以上的單體轉(zhuǎn)化率,隨后連續(xù)進(jìn)入體系的第二段單體PEGMA在60分鐘內(nèi)可達(dá)到99%以上的轉(zhuǎn)化率,極快的聚合速率和近乎100%的單體轉(zhuǎn)化率使該體系具有很好的潛在工業(yè)應(yīng)用前景。所得的共聚物分子量可控,分子量分布較窄(Mw/Mn≤1.30),通過擴(kuò)鏈反應(yīng)合成了PSPMA-b-PPEGMAb-PNaSS的三嵌段共聚物,證實(shí)了其末端“活性”的特征。同時,該連續(xù)聚合體系也可拓展到合成不同重復(fù)單元嵌段比的PSPMA-b-PPEGMA。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O631.5

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本文編號：1337392