丙烯酸酯/液晶/POSS复合体系光聚合过程中的体积收缩

采用光-流变学方法研究了丙烯酸酯/液晶复合体系的光聚合凝胶时间及体积收缩率,并与密度法测量的体积收缩率进行了对比.结果表明,该复合体系的凝胶时间小于10 s,光-流变学方法可以在线测量丙烯酸酯单体/液晶复合体系的光聚合体积收缩.以2种不同结构的多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)掺杂丙烯酸酯/液晶复合体系,八甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷(MA-POSS)使丙烯酸酯/液晶复合体系的双键转化率略有降低,掺杂10 wt%MA-POSS使体系的光聚合体积收缩率仅降低了12%;而甲基丙烯酰氧基七异丁基倍半硅氧烷(MI-POSS)对体系双键转化率的影响较小,显著降低了体系的光聚合体积收缩,掺杂10 wt%MI-POSS使体系的光聚合体积收缩率降低29%.     

2,2′-二邻甲氧基苯基-4,4′,5,5′-四苯基-1,2′-二咪唑复合光引发体系的光聚合动力学研究

本文研究了对2,2′-二邻甲氧基苯基-4,4′,5,5′-四苯基-1,2′-二咪唑(BMOIM)复合光引发体系引发聚合动力学过程.采用紫外光谱仪对引发剂、供氢体、增感剂在紫外区的吸收谱图进行了表征.利用实时红外光谱仪对复合光引发体系引发聚合动力学过程进行实时监测,考察了不同光强、引发剂浓度以及不同官能度单体对反应速率及最终双键转化率的影响.结果表明,在引发剂浓度为0.6%(质量分数)时,20s内双键转换率达到96%,随着引发剂浓度的提高,聚合速率增大.聚合速率以及最终双键转化率随着光强增大而增大;双官能团单体的最终双键转化率比三官能团单体的最终双键转化率要高.     

巯基/(甲基)丙烯酸(甲基)烯丙酯光固化特性

通过对羧酸盐法改进后合成同时含有高活性的丙烯酸酯型C=C和低自由基活性的烯丙基型C=C的烯类单体(甲基)丙烯酸(甲基)烯丙酯,以实现(甲基)丙烯酸酯类紫外光固化与巯/烯光聚合结合在二元体系中;并以1173为光引发剂,利用实时红外(RT-IR)跟踪此类烯烃与三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMMP)光固化过程,探究烯烃结构、光强和引发剂用量对含有两类碳碳双键的烯类单体与巯基化合物二元体系的光固化行为的影响.研究发现,这类二元巯-烯光聚合反应中均有(甲基)丙烯酸酯双键的反应活性最大,(甲基)烯丙基次之,巯基的反应活性最小;甲基取代在烯烃的不同C=C上,对巯-烯光固化特性影响不同,甲基取代在烯丙基C=C上比甲基取代在丙烯酸基C=C上对巯-烯光固化行为影响更大;巯基最终转化率随甲基取代基数目增多而减少;丙烯酸甲基烯丙酯体系中两类双键(丙烯酸型/甲基烯丙基型)反应活性几乎相同且均具有高的转化率.     

含氟光引发剂的合成及其性能研究

以2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure 2959)和全氟辛酰氯(PFOC)为原料合成了光引发剂全氟辛酸-2-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰)苯氧基]乙酯(2959-F),利用红外光谱(FT-IR)和核磁共振(¹⁹F NMR)对2959-F进行了结构表征;通过紫外吸收光谱测定了2959-F的紫外吸收谱;通过实时红外光谱(RT-IR)对合成的含氟光引发剂进行了光聚合反应动力学研究,考察了光强和引发剂浓度对单体的双键转化率和聚合速率影响,并研究了光引发剂2959-F的抗氧阻聚性能.结果表明:随着光强的增大,单体的双键转化率和聚合速率增加;在一定范围内,引发剂的浓度越高,双键转化率越高,聚合速率越快.2959-F具有较高的双键转化率和较快的聚合速率,并且具有较好的抗氧阻聚性.     

稀土三元催化体系ZnO/SiO_2负载化及季铵盐催化CO_2与环氧丙烷合成高分子量聚碳酸酯（英文）

由环氧丙烷(PO)和CO_2交替共聚合成脂肪族聚碳酸亚丙酯,CO_2利用率高,所得产物具有一定的力学性能和生物降解性能,具有广泛应用前景.目前,用于CO_2和环氧化合物共聚的催化体系主要包含锌、钴、镉、铬、铝和稀土等金属活性中心,结构、活性各异的催化剂体系,其催化性能和产物性能也各具特色.其中,稀土三元催化剂(ZnEt_2-甘油-三氯乙酸钇)因合成聚碳酸酯产物的分子量高、碳酸酯单元含量高、聚醚及环碳酸酯副产物少的特点而受到关注.但是由于催化剂催化效率低,聚合时间长,产品成本高,使得工业化规模生产受到限制.本文基于稀土三元催化体系,将催化剂负载于硅胶及锌改性硅胶,优化了其制备条件,同时考察了添加季铵盐对催化CO_2/环氧丙烷共聚合成聚碳酸酯性能的影响.结果表明,在1 L聚合釜中,于3.5 MPa和70 ℃反应条件下,ZnO担载量及ZnO/SiO_2添加量对反应性能均有影响.当3 wt%ZnO/SiO_2的添加量为5 g时,稀土三元催化体系的活性为4845.2 g/mol_(Zn).所得聚合物经过多次纯化处理后,能够有效提高材料的热学性能,即有效除去产物中的ZnO对聚合物的热稳定性有重要作用.添加含有不同阴离子(F~-,Cl~-和Br~-)的季铵盐可显著影响稀土三元催化剂的活性.其中,仅四甲基氟化铵可以明显提高反应活性乃至聚合物分子量.在3 wt%ZnO/SiO_2载体和四甲基氟化铵的协同作用下,稀土三元催化体系的共聚性能明显提升,活性最高可达5223.0 g/mol_(Zn).聚合物结构分析表明,在载体和四甲基氟化铵存在下,聚合物分子量明显提高,可达到20万以上,分子量分布明显变窄,且聚合物结构如碳酸酯的单元含量、副产物含量以及聚合物产品玻璃化温度基本不变,后者均保持在40.41℃.基于此,我们提出了在ZnO改性硅胶载体及四甲基氟化铵存在下稀土三元催化体系催化CO_2/环氧丙烷共聚的反应机理:ZnO/SiO_2载体有利于稀土三元催化体系的分散,而四甲基氟化铵则有利于吸附在ZnEt_2上的环氧丙烷开环     

含2,2′,4-三(2-氯苯基)-5-(3,4-二甲氧基苯基)-4′,5′-二苯基-1,1′-双咪唑光引发体系的光聚合动力学研究

2,2′,4-三(2-氯苯基)-5-(3,4-二甲氧基苯基)-4′,5′-二苯基-1,1′-二咪唑(CZ-HABI)是一种高效的光引发剂,其结构通过傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪、紫外吸收光谱进行表征.复合引发体系(PI)由光引发剂CZ-HABI、增感剂4,4′-双(二乙氨基)苯甲酮(EMK)、供氢体N-苯基甘氨酸(NPG)组成,利用实时红外(RT-IR)对该复合光引发体系进行了光聚合反应动力学研究,结果表明:在没有供氢体条件下,基本上没有引发效果,增加供氢体后,引发效率大幅增加;增加复合光引发体系用量能提高光聚合反应的双键转化率,且最大聚合速率与[PI]1/2成正比;随着光强的增强,单体的双键转化率与最大反应速率均增大;复合光引发体系引发双丙烯酸酯类单体的最终双键转化率比三丙烯酸酯类单体要高.复合光引发体系的引发效率比ITX/EDAB光引发体系的引发效率高,与1-羟基环己基苯基甲酮(184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)的引发效果相近.     

HTEMPO和TMPD调控下MMA可控/活性光聚合研究

以HTEMPO(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-1-氧自由基)和TMPD(2,2,6,6-四甲基哌啶酮)为调控介质, 以Irgacure 651为引发剂, 研究了甲基丙烯酸甲酯(MMA)光聚合体系的控制反应动力学, 比较了单分子(HTEMPO为调控介质)和双分子(HTEMPO和TMPD为调控介质)调控体系, 并讨论了HTEMPO和HTEMPO/TMPD在MMA光聚合体系中的调控作用、 光敏化作用和原位光氧化反应. 结果表明, 对MMA光聚合体系, 以HTEMPO/TMPD为控制介质的双分子调控体系是有效的, 获得了良好的ln(\[M0\]/\[M\])与时间, 数均分子量与转化率之间的线性动力学关系, 并且PMMA均聚物的多分散性指数(PDI)随着转化率的提高而减小. 在高转化率(>85%)下, 体系的多分散性指数(PDI)最小值可达到1.2.     

DLP型3D打印用巯烯光敏树脂的制备与性能研究

基于DLP(Digital light processing)的3D打印技术因具有成型速度快、分辨率高、可打印复杂形状等优点而备受关注,开发可用于DLP型3D打印且性能优异的光敏树脂已成为研究热点。巯烯光聚合遵循自由基逐步聚合机理,相对于传统的丙烯酸酯链式聚合,巯烯聚合反应速度快、聚合网络均一、固化收缩率低。本文制备了一系列可用于DLP型3D打印的巯烯光敏树脂,探究了巯基单体含量对光敏树脂光聚合动力学、热机械性能、拉伸性能、固化收缩率和打印精度的影响。结果表明,巯基单体的加入会显著提高体系双键转化率,增加聚合网络均一性和断裂伸长率,降低固化收缩率。     

2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-S-三嗪光引发剂的合成及其光聚合动力学性能研究

以对甲氧基苯甲腈和三氯乙腈为原料合成了光引发剂2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-S-三嗪(MBTT),通过傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪和紫外吸收光谱对所合成的产物结构进行了表征.并利用实时红外(RT-IR)对该引发剂进行了光聚合反应动力学研究,考察了单体、引发剂浓度和光强对引发速率及单体转化率的影响.结果表明,MBTT是一种高效的紫外光引发剂,在引发剂用量为0.1%时光聚合的单体转化率就能达到90%;随着光强的增大,单体的双键转化率和最大反应速率都增大,诱导期缩短;双丙烯酸酯类单体的双键转化率比三丙烯酸酯类单体的双键转化率要高.     

甲基丙烯酸正丁酯正相微乳液可控/“活性”光聚合动力学研究

以末端含溴原子的光引发剂2-溴异丁酰氧基-2-甲基-1-苯基甲酮(HMPP-Br)为引发剂,2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)和2,2,6,6-四甲基哌啶醇(TMP)为调控剂,采用光聚合方法研究了甲基丙烯酸正丁酯(n-BMA)/十二烷基硫酸钠(SDS)/水/正丁醇 O/W型正相微乳液体系的光聚合反应动力学.结果表明,改性后的引发剂具有一定的引发活性,且聚合微乳液体系较稳定,聚合反应获得了良好的ln[M]₀/[M]与时间、数均分子量与转化率之间的线性动力学关系,制备了分子量分布较窄的Poly(n-BMA)均聚物.     

KCD/MDEA/TA三元引发剂引发丙烯酸酯/液晶复合体系光聚合动力学

采用配有441.6 nm滤光片的光差示扫描量热仪研究了3,3'-羰基双(7-二乙胺香豆素)(KCD)/N-甲基二乙醇胺(MDEA)/2-(4-甲氧苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪(TA)三元引发剂引发丙烯酸酯/液晶复合体系光聚合动力学行为. 结果表明, 在KCD/MDEA复合引发剂中添加TA, 显著提高了丙烯酸酯/液晶复合体系的最大光聚合速率[R_p(max)]和单体转化率, 当TA质量分数为0.5%时, 体系的R_p(max)和单体转化率分别提高了100%和69%. 同时, 随着光照强度的增加, 该体系的R_p(max)和单体转化率呈增大的趋势, 当光强从1.5 mW/cm⁺²提高到35.2 mW/cm⁺²时, 其R_p(max)和最终单体转化率分别提高了2.5和2.8倍.     

丙烯酸酯/液晶复合体系的光聚合动力学

采用光差示扫描量热分析,研究了以2, 4, 6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)为光引发剂、丙烯酸异辛酯(EHA)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTA)为单体、液晶为P0616A的丙烯酸酯/液晶复合体系在-40~80℃的光聚合动力学。研究表明：丙烯酸酯/液晶复合体系光聚合的自动加速现象非常显著,聚合反应速率和表观动力学常数在聚合过程中均存在最大值。随着反应温度的提高,体系的最终转化率、最大聚合反应速率(Rpmax)均明显提高,当反应温度高于20℃后,其增长均趋于平缓。随着体系中液晶含量的增加,体系的Rpmax呈下降趋势,体系的聚合反应转化率随时间的增长速率较慢,但是最终转化率差别不大,均接近80%。随着UV光强的增高,体系的Rpmax和最终转化率均明显提高, 体系的阈值光强约为4 mw/cm2。而随着体系平均官能度的增加,体系的Rpmax和最终转化率则呈下降的趋势。     

一种可聚合光引发体系及其性能研究

合成了一种可聚合双分子光引发体系——甲基丙烯酸-4-二苯酮甲酯(BPMM)光引发剂和甲基丙烯酸-3,4-亚甲基二氧基苯甲酯(MDBMM)助引发剂.采用含有水平样品支架的实时红外光谱仪(RTIR)监测光聚合动力学,动态力学分析仪(DMA)研究固化膜的机械性能.结果表明,聚合体系的聚合速率(Rp)和最终双键转化率(Pf)随MDBMM浓度的增加而增加,但是,随BPMM的浓度变化出现一最佳值(0.8%);相同的聚合条件下,与传统引发体系相比,BPMM/MDBMM虽然引发活性较差,但是其固化膜的Pf和玻璃化转变温度以及在37℃左右的储能模量与传统引发体系相近,并且MDBMM作为天然可食用植物化学成分衍生物的特点使其有可能适宜于在生物相容性要求较高的领域中应用.     

TMPTA红外激光光聚合的实时动力学研究

采用实时FTIR研究了在红外激光照射下,阳离子菁染料-有机硼络合物1,3,3,1',3',3'-六甲基-11-氯-10,12-亚丙基吲哚三碳菁-正丁基三苯基硼引发的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的光聚合反应动力学.研究发现,随激光功率的提高,单体的聚合速度与双键转化率均有显著提高.在临界浓度以下,引发剂的含量增加可以加快光聚合反应速率.样品厚度的增加明显降低双键转化率与聚合速度.计算结果表明,该体系的量子聚合效率为41.8mol/einstein.在17.0mW/cm²激光照射下TMPTA最高双键转化率可以达到80%.     

紫外光引发聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的RAFT交联聚合研究

合成了S-1-十二烷基-S′-(α,α′-二甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯(TTC),以此为链转移剂,采用光差动热分析仪(DPC)和动态力学分析(DMA)方法研究了室温条件下紫外光引发的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)的可逆加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合行为.发现RAFT光聚合反应的反应速率小于常规自由基聚合,因为体系由扩散控制,反应中自加速趋势减缓.探讨了双键之间聚乙二醇链段长度对于聚合速率和最终转化率的影响.结果发现,随着中间聚乙二醇链段的增加,聚合速率先变小再变大,最终转化率缓慢变大.RAFT光交联产物的交联密度随中间链段长度的增加而下降,交联均匀性提高.     

活性正离子聚合制备聚(异丁烯-b-α-甲基苯乙烯)嵌段共聚物

以2-氯-2,4,4-三甲基戊烷(TMPCl)/TiCl4/质子捕捉剂(DtBP)为引发剂体系,引发异丁烯聚合,随后加入1,1-二(4-甲基苯基)乙烯作为封端剂稳定末端碳正离子,再引入四异丙醇钛(Ti(OiPr)4),降低Lewis酸性,继续引发α-甲基苯乙烯聚合,实现活性正离子聚合制备聚(异丁烯-b-α-甲基苯乙烯)嵌段共聚物.考察了α-甲基苯乙烯聚合时间对单体转化率、产物的dn/dc值、分子量及其分布的影响以及四异丙醇钛对聚合速率的影响.并通过体积排斥色谱法/紫外检测器/示差折光指数/多角激光光散射、1H-NMR以及DSC以对产物进行表征.实验结果表明,嵌段共聚物分子量分布窄(MWD≤1.2),单体转化率与分子量呈线性关系,聚合速率对单体浓度呈一级动力学关系,具有活性聚合的特征.Ti(OiPr)4能有效稳定活性中心,降低聚合速率.聚(异丁烯-b-α-甲基苯乙烯)嵌段共聚物的DSC测试发现明显的两个Tg,表明存在微相分离结构.     

双吡唑亚胺镍/甲基铝氧烷催化降冰片烯的聚合

合成了两种双吡唑亚胺镍配合物: 双-N-(苯基-1-3,5-二甲基吡唑基亚甲基)苯基亚胺二溴化镍(Cat.1)和双-4-甲氧基-N-(苯基-1-3,5-二甲基吡唑基亚甲基)苯基亚胺二溴化镍(Cat.2). 研究了Cat.1/MAO和Cat.2/MAO催化体系对降冰片烯(NBE)单体聚合的催化性能, 考察了各种聚合条件, 如温度、Al/Ni摩尔比及催化剂浓度对降冰片烯的催化效率、单体转化率、聚合物分子量及分子量分布的影响. 研究结果表明, Cat.1/MAO和Cat.2/MAO催化体系对降冰片烯聚合具有较高的催化效率, 可达到105 g PNBE/(mol Ni)数量级, 所得聚降冰片烯(PNBE)的重均分子量在105以上, 分子量分布指数在2左右. 聚合产物的1H NMR和FTIR谱分析结果表明, 该聚合反应是以单体的乙烯基加成聚合机理进行的.     

二芳酮-可聚合胺紫外光引发1,6-己二醇二丙烯酸酯聚合的动力学研究

用Photo-DSC(光差热扫描)研究了一种可聚合胺助引发剂乙二醇-3-吗啡啉丙酸酯甲基丙烯酸酯(EGMPM)分别与二苯甲酮(BP)、4-(4-甲苯硫基苯基)苯基甲酮(BMS)、4-氯二苯甲酮(CBP)、4-氯甲基二苯甲酮(CMBP)、4-羟甲基二苯甲酮(HMBP)等二芳酮组成的光引发体系引发以1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)为单体的紫外光聚合动力学.考察二芳酮质量分数、聚合温度、光照强度对其光聚合动力学影响,并评价其引发效果;同时计算出了EGMPM/BP引发HDDA聚合体系的活化能.结果表明,二芳酮的质量分数增加时,反应达到最大反应速率的时间减少,单体的转化率也相应增加,单体聚合速率相应增大;相同质量分数(0.1%)的不同二芳酮,BMS体系达到最大反应速率的时间最短,单体转化率也最高;随着温度和光强的增加,单体最终转化率、最大反应速率增大,达到最大反应速率所需的时间减少.     

单茂钪催化非共轭双烯环化聚合及与乙烯共聚合的研究

以(C5Me4SiMe3)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2和[Ph3C][B(C6F5)4]组成的单茂钪催化体系催化非共轭双烯均聚合及与乙烯共聚合,考察了聚合条件及非共轭双烯结构对聚合活性、产物分子量和微结构的影响.单茂钪催化体系中,单体浓度、聚合温度、聚合溶剂以及烷基铝试剂对1,5-己二烯的聚合活性和选择性以及聚合产物的分子量和分子量分布均有较大影响.室温甲苯溶剂中,单茂钪可以催化1,5-己二烯,1,6-庚二烯,1,7-辛二烯,1,9-癸二烯四种非共轭双烯聚合获得相应的聚合物;除1,9-癸二烯聚合获得不溶的交联聚合物外,其它非共轭双烯聚合均获得可溶的环烯烃聚合物.1,5-己二烯聚合形成亚甲基-1,3-环戊基(MCPN)五元环和四元环开环形成的3-乙烯基四亚甲基(VTM)结构单元.1,6-庚二烯聚合完全环化形成亚甲基-1,3-环己基(MCHX)六元环和乙烯基-1,2-环戊基(ECPN)五元环结构单元,1,7-辛二烯聚合形成亚甲基-1,3-环庚基(MCHP)七元环结构单元和未环化的悬挂己烯(HEB)结构单元.室温1.01×105Pa乙烯压力下,单茂钪催化体系还可以快速催化非共轭双烯1,5-己二烯,1,6-庚二烯,1,7-辛二烯,1,9-癸二烯与乙烯共聚合,获得含有环状结构单元、悬挂双键结构单元和聚乙烯嵌段的无规共聚物.在单茂钪催化非共轭双烯均聚合及与乙烯共聚合中,非共轭双烯的链长直接影响了其聚合活性和选择性.     

新型含环己烯结构的甲基二氮杂萘联苯型聚醚酮的合成及表征

合成了一种新型聚合单体 1 甲基 4,5 二 (4 氯代苯甲酰基 )环己烯 ,并与 4 (3 ,5 二甲基 4 羟基苯基 ) 2 ,3 二氮杂萘 1 酮单体经亲核取代反应 ,成功地合成了含环己烯结构的杂环联苯型聚醚酮聚合物 .用FT IR、1H NMR、DSC、X 射线衍射等方法对聚合物进行了表征 ,并研究了聚合物的溶解性能 .结果表明 ,聚合物是一种具有较高的玻璃化温度的可溶性无规共聚物 .聚合物含有不饱和双键结构 ,是一种反应性高分子