活性自由基聚合法制備聚丙烯酰胺及其水凝膠的研究.pdf

1、聚丙烯酰胺(PAM)是當(dāng)前世界上產(chǎn)量最高應(yīng)用最廣的聚合物之一，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)PAM及其衍生物的分子量和分子結(jié)構(gòu)的聚合可控，是當(dāng)前人們研究重點(diǎn)之一。原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法具有合成的高分子平均分子量及其結(jié)構(gòu)可控、鏈長(zhǎng)更均勻等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具前景的高分子制備方法。論文利用ATRP法，在完全水溶液中制備PAM及其水凝膠，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果包括以下三部分： 第一部分以氯化亞銅(CuCl)作催化劑，2,2’-聯(lián)吡啶(bpy)作配體，2

2、-氯丙酰胺(CPA)作引發(fā)劑，研究了在水相體系中丙烯酰胺(AM)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合。論文討論了單體濃度、催化劑與引發(fā)劑的用量比([C]：[I])、以及單體引發(fā)劑用量比([M]：[I]))等因素對(duì)單體轉(zhuǎn)化率及聚合物相對(duì)平均分子量的影響情況，并對(duì)其聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)單體濃度在40％、[C]：[I]為1：1、[M]：[I]為79：1時(shí)，分子量分布小于1.5且聚合物分子量可控性強(qiáng)、活性聚合反應(yīng)特征明顯。 第二部

3、分研究了利用ATRP法制備聚丙烯酰胺水凝膠。依據(jù)第一部分所得到的最佳合成工藝，加入N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)作為交聯(lián)劑，成功制備了具有均勻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚丙烯酰胺水凝膠。在AM/BIS原子轉(zhuǎn)移自由基交聯(lián)聚合反應(yīng)體系中，反應(yīng)速率和凝膠點(diǎn)隨BIS濃度的增大而增加，并且凝膠點(diǎn)實(shí)驗(yàn)值偏離Flory理論計(jì)算值的程度較小，這說明利用ATRP法制備的水凝膠具有較好的均相結(jié)構(gòu)。論文還考察了不同單體濃度、交聯(lián)劑用量、引發(fā)劑用量等因素對(duì)水凝膠的溶脹率

4、、溶脹速率等性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)單體濃度為20％、交聯(lián)劑用量為單體用量5％、引發(fā)劑濃度為3.2％時(shí)，所得到的水凝膠溶脹率較高。 第三部分研究了利用ATRP法制備丙烯酰胺-異丙基丙烯酰胺共聚物(P(AM-co-NIPAM))水凝膠。成功地探索出利用.ATRP法制備P(AM-co-NIPAM)水凝膠的合成工藝，即用水與二甲基甲酰胺作混合溶劑，選用五甲基二乙烯基三胺作催化劑配體，能實(shí)現(xiàn)AM-NIPAM的原子轉(zhuǎn)移自由基交聯(lián)聚合。研究