乳液原子转移自由基聚合

原子转移自由基聚合(ATRP)应用于乳液聚合体系的主要挑战在于如何同时保证乳液的稳定性和聚合反应的可控性。本文主要对乳液ATRP体系中影响聚合反应可控性和乳液稳定性的各种因素、乳液ATRP的机理和乳液ATRP的应用等方面进行了综述。表面活性剂亲水亲油性及其亲水亲油基团的化学性质、催化剂/配体在油/水两相之间的分配行为、引发剂的溶解性、反应温度以及各组分的浓度是影响反应可控性和乳液稳定性的主要因素。各组分在油/水两相中的分配行为使得乳液ATRP的机理比传统乳液聚合更加复杂。乳液原子转移自由基聚合结合了活性自由基聚合和乳液聚合的优点,在理论研究和工业生产上具有很大的应用前景。     

自由基聚合近20年的发展

自由基聚合是在上世纪50年代发展起来的,已成为工业生产高分子产品的重要技术。自由基聚合由通用自由基聚合而发展为今天的活性/控制自由基聚合,是近20多年的事情。通用自由基合的研究主要是高活性引发剂、氧化还原体系及多功能引发体系,ESR和激光技术在动力学和自由基精细结构测定的应用等。而活性自由基聚合由最初的引发转移终止剂活性自由基聚合(iniferter),演变为氮氧自由基调控聚合(NMP)或稳定自由基聚合(SFRP),原子转移自由基聚合(ATRP),茂钛金属/环氧化物自由基开环引发聚合,可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合,碘转移自由基聚合和有机碲、有机锑调控聚合等活性/控制自由基聚合。本文就以上各方面的研究进展进行简要的综述。     

原子转移自由基聚合及其催化引发体系研究进展

原子转移自由基聚合(ATRP)作为一种有效的"活性"/可控聚合可对聚合物进行分子设计,制备结构和相对分子质量可控的各类聚合物,具有潜在而广泛的研究价值。本文综述了ATRP的研究进展,特别是对传统ATRP催化引发体系、RATRP催化引发体系、AGET ATRP催化引发体系、SR&NI ATRP催化引发体系、ICAR ATRP催化引发体系、ARGET ATRP催化引发体系、杂化或双金属催化体系等的催化引发机理进行了详细的介绍。并综述了ATRP聚合中各种实施方法如本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法等的研究现状。     

水介质中可控/活性自由基聚合的研究进展

综述了均相水溶液体系和分散，悬浮，乳液及微乳液等非均匀相水溶液体系中的可控／活性自由基聚合的研究现状，对一些最常见的可控自由基聚合方法，如氮氧调控聚合，原子转移自由基聚合和可逆加成－继裂链转移聚合方法的聚合情况进行了详细的介绍，展望了水介质中可控／活性自由基聚合的发展方向及前景。     

《高分子化学》课程中“活性自由基聚合”的教学实践

《高分子化学》课程是五大化学基础课程(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学)之一,是化学类、高分子材料与工程、材料化学专业的必修课程。"活性"/可控自由基聚合是一种相对较新且重要的聚合物合成技术和方法,针对目前《高分子化学》课程中活性自由基聚合的教学比较薄弱的现状,从教学的角度探讨了活性聚合和可控/"活性"自由基聚合的本质和特点,介绍了本人在这方面的教学实践活动,遵循成果导向教育理念,通过以学为中心的教学方式,打造金课,提高教学质量。     

RAFT种子乳液聚合反应初期的Monte Carlo模拟

自由基聚合是制备聚合物材料最为重要的技术 .但由于自由基极易进行双基终止 ,一般很难对其结构进行精确的控制 ,所得产物分子量宽 ,组成分布不易控制 ,很难制备嵌段共聚物 . 2 0世纪 90年代出现的活性自由基聚合技术 (RAFT)克服了上述缺点 ,成为高分子化学研究的热点[1] .RAFT聚合以其适用单体广、聚合条件温和以及活性高而成为最具前途的活性自由基聚合技术之一 .迄今为止 ,RAFT的研究大多集中在溶液和本体等均相聚合体系 [2～ 5] .乳液聚合有聚合速率快、环境友好、体系粘度低等优点 ,是活性自由基聚合工业化首选工艺 ,因而近年来活…     

5,6-苯并-2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷的活性自由基开环聚合反应

活性 (或称可控 )自由基聚合研究是目前高分子科学的研究热点之一[1～ 8] .活性自由基聚合制备的聚合物具有分子量随转化率提高而线性增加、分子量分布窄和聚合反应为一级反应动力学等特点 .自由基开环聚合所得产物体积收缩小 ,某些含有不饱和双键的螺环单体发生双开环聚合时甚至发生体积膨胀 ;开环聚合还可在聚合物主链上引入各种官能团 ,如酯基、碳酸酯基、酮基等 [9～ 12 ] .因此 ,用活性聚合的方法对自由基开环聚合的分子量和分子量分布进行控制 ,可以制备出具有各种不同结构和性能的新聚合物 . Wei等 [13] 报道了利用稳定自由基法实现…     

含有热引发转移终止剂的引发体系在反向原子转移自由基聚合中的应用

原子转移自由基聚合 (ATRP)是实现活性聚合的一种颇为有效的途径 ,可以实现多种单体的活性自由基聚合 .反向原子转移自由基聚合 (ReverseATRP)的概念始提出于 1995年 ,是对传统ATRP的改进和拓展 .近年来关于此体系的引发剂的拓展、过渡金属及单体的适用性都得到了很大发展 .本文简要综述了我们研究组在反向原子转移自由基聚合方面的研究进展     

溶剂热体系中甲基丙烯酸甲酯的原子转移自由基聚合

以FeCl3/ PPh3为催化体系,在无引发剂、溶剂热体系中进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原子转移自由基聚合(ATRP)反应.考察了反应温度与还原剂对反应的影响.实验结果表明,在溶剂热体系中进行的MMA聚合反应符合"活性"/可控聚合,聚合过程中转化率和分子量随时间的增加而增大,所得聚甲基丙烯酸甲酯分子量分布较窄.     

甲基丙烯酸丁酯的反向ATRP“活性”/可控自由基聚合研究

自由基聚合以其可聚合的单体种类多、反应条件温和易控制、实现工业化生产容易等优点一直在高分子合成领域占有重要地位,而实现自由基“活性”/可控聚合更是高分子化学工作者孜孜以求的目标之一.然而由于自由基非常活泼,在反应过程中极易发生偶和、歧化终止和链转移等副反应,使自由基活性聚合的实现变得非常困难.1995年Matyjaszewski等[1]提出的原子转移自由基聚合(Atom transfer radical polymerization,ATRP)的概念为自由基活性聚合研究开辟了一条崭新的途径.ATRP反应过程如反应式1所示     

Recent advances in controlled/living radical polymerization in emulsion and dispersion

Effective ways to conduct controlled/living radical polymerization (CRP) in emulsion systems are necessary for commercial latex production without significant modification of current industrial facilities. Conducting CRP in emulsion media is more complicated and more challenging than its application in homogeneous bulk. These challenges come from the intrinsic kinetics of emulsion polymerization. They include mass transport, slow chain growth mechanism, and exit of short radicals from polymeric particles. This review describes the recent developments of CRP in heterogeneous dispersion, including miniemulsion, microemulsion, dispersion, and especially emulsion. Various approaches for conducting emulsion CRP are detailed, including controlled seeded emulsion polymerization, nanoprecipitation, use of short oligomers as macroinitiators for in situ block copolymerization, and RAFT‐mediated self‐assembly. In addition many remaining challenges of the current methods barring wide spread industrial application of emulsion CRP are also suggested. © Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 46: 6983–7001, 2008     

Photoenzymatic RAFT Emulsion Polymerization with Oxygen Tolerance

Photoenzymatic reversible addition-fragmenatation chain transfer(RAFT) emulsion polymerization, surfactant-free or ab initio, of various monomers is reported with oxygen tolerance. In surfactant-free emulsion polymerizatoin, poly(N,N-dimethylacrylamide)s were used as stabilizer blocks for emulsion polymerization of methyl acrylate, n-butyl acrylate and styrene, producing well-defined amphiphilic block copolymers, including those with an ultrahigh molecular weight, at quantitative conversions. The controlled character of surfactant-free emulsion polymerization was confirmed by kinetic studies, chain extension studies and GPC analyses. Temporal control was demonstrated by light ON/OFF experiments. In ab initio emulsion polymerization of methyl acrylate and methyl methacrylate, low-dispersity hydrophobic polymers were synthesized with predictable molecular weights. This study extends the monomer scope suitable for photoenzymatic RAFT polymerization from hydrophilic to hydrophobic monomers and demonstrates that oxygen-tolerance can be equally achieved for emulsion polymerization with excellent RAFT control.     

苯胺在十二烷基苯磺酸/水体系中的乳液聚合过程研究

利用光学显微镜和扫描电镜,对以水为介质、十二烷基苯磺酸(DBSA)为乳化剂的苯胺乳液聚合过程进行监测,发现苯胺在水体系中与DBSA反应形成DBSA-苯胺盐的棒状聚集结构,讨论了DBSA、苯胺、氧化剂的配比及浓度对聚合过程中棒状聚集结构的长度和数量及生成聚苯胺的电导率的影响,提出苯胺在DBSA/水体系中的乳液聚合反应是在胶束表面进行的,而棒状聚集结构中的DBSA-苯胺盐单体经水相扩散到乳胶粒子中,形成颗粒状的聚苯胺.     

Transition from microemulsion to emulsion polymerization: Mechanism and final properties

Microemulsion and emulsion polymerization can have some similarities in starting conditions and polymerization mechanisms, but the resulting latices are unalike in particle size and molecular weight. Here we show that polymerizations can be formulated that display the characteristics often separately associated with microemulsion or emulsion polymerization. Kinetic modeling and particle size measurements show that emulsion polymerizations with initial concentrations close to the microemulsion–emulsion phase boundary demonstrate relatively fast consumption of monomer droplets and produce smaller particles. Because of their high surfactant concentrations, none of the emulsion polymerizations examined demonstrate the classical Smith–Ewart kinetics usually associated with emulsion polymerization. Instead these emulsion polymerizations have a long period of particle nucleation that subsides only after the disappearance of monomer droplets. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 42: 5253–5261, 2004     

苯胺乳液聚合条件的研究

以（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８为氧化剂、在非极性溶剂－功能质子酸－水三相体系中,采用乳液聚合方法合成聚苯胺乳液和粉末。对乳液聚合与化学氧化溶液聚合合成的聚苯胺性能进行了比较,研究了掺杂酸、氧化剂、反应时间、温度和水相浓度等聚合条件对聚苯胺导电性、溶解性、乳液粘度等性能的影响。结果表明,乳液聚合产率大于８０％,聚苯胺电导率大于１Ｓ／ｃｍ,在有机溶剂中的溶解性与用化学氧化合成的聚苯胺相比有明显提高。     

聚丙烯酸增稠剂的反相乳液聚合及其增稠性能

采用具有增稠和抗电解质作用的丙烯酸聚氧乙烯酯活性单体和具有聚合稳定作用的高分子表面活性剂,通过反相乳液聚合法合成了涂料印花用丙烯酸系增稠剂.研究了活性单体、交联剂、反应时间等因素对产物性能的影响.得出活性单体用量占共聚单体摩尔数的0.5%,交联剂占共聚单体质量的0.3%,反应时间为1.5h时,增稠剂的综合效果最好.     

(NH_4)_2S_2O_8-环己酮NaHSO_3加合物引发醋酸乙烯酯乳液聚合研究

对用（NH4）2S2O8－环己酮NaHSO2加合物新型氧化还原体系引发的醋酸乙烯酯聚合过程进行研究，求得该聚合反应的表观活化能为84．6kJ／mol，并测定了聚合产物的粘均分子量．     

水分散体系中由BPO或KPS引发的苯乙烯反向原子转移自由基聚合

分别以过氧化二苯甲酰 (BPO)和过硫酸钾 (KPS)为引发剂、1 ,1 0 邻二氮菲为催化剂配体、十二烷基磺酸钠为乳化剂 ,在水分散体系中进行了苯乙烯的反向原子转移自由基聚合反应 .结果表明 ,对于BPO引发的苯乙烯乳液聚合反应 ,必须由CuBr和CuBr2 形成复合催化剂体系才能达到较好的控制效果 ,其中CuBr可以是直接加入到催化剂体系中 ,也可以是由CuBr2 与Cu0 就地快速反应生成 .CuBr迅速地与BPO反应而实现活性聚合中所谓的“快引发” ,从而有效地控制苯乙烯的聚合反应 .对于KPS引发的苯乙烯乳液聚合体系 ,反应介质的pH值对聚合有很大的影响 ,反应速度随着反应介质pH值的升高而加快 .实验结果表明 ,由两种不同引发剂引发的苯乙烯的乳液的粒径及粒径分布也有很大的差异     

AQUEOUS STABLE FREE RADICAL POLYMERIZATION PROCESSES

An overview of aqueous polymerizations, which include emulsion, miniemulsion and suspension polymerizations, under stable free radical polymerization (SFRP) conditions is presented. The success of miniemulsion and suspension SFRP polymerizations is contrasted with the difficulties associated with obtaining a stable emulsion polymerization. A recently developed unique microprecipitation technique is referenced as a means of making submicron sized particles that can be used to achieve a stable emulsion SFRP process.