原子转移自由基聚合接枝改性纳米SiO2的研究进展

纳米SiO2粒子极易团聚,在有机介质中难以均匀分散,从而大大地限制了其优异性能的发挥,有必要对其进行化学改性处理。原子转移自由基聚合(atom transfer radical polymerization,ATRP)是对纳米SiO2粒子进行接枝改性的一种有效途径,通过ATRP对纳米SiO2粒子进行表面改性,可以制备集无机纳米粒子和聚合物的优点于一身的SiO2-聚合物复合材料,且接枝链的长度及分子量分布可控,拓展了纳米SiO2的应用领域。本文主要综述了ATRP、RATRP(reverse ATRP)、AGET ATRP(activators generated by electron transferATRP)和ARGET ATRP(activators regenerated by electron transfer ATRP)方法对纳米SiO2接枝改性的研究现状。     

原子转移自由基聚合接枝改性木质素

木质素是仅次于纤维素的第二大生物质资源, 是自然界中唯一的可再生芳香族化合物资源。长久以来, 木质素的难以充分利用是掣肘生物化工产业的一个重大问题。近年来, 原子转移自由基聚合接枝改性成为木质素高值化利用的一个重要方法, 可制备获得不同结构、性能各异的木质素接枝改性材料。本文从单体种类、催化剂、材料的结构与性能等方面, 介绍了原子转移自由基聚合接枝改性木质素的研究进展, 并对该领域的发展前景与挑战进行了探讨。     

原子转移自由基聚合制备聚酯二元醇接枝聚苯乙烯

聚酯二元醇经氯甲基化制备了聚酯二元醇大分子引发剂,通过原子转移自由基聚合技术,合成了聚酯二元醇－ｇ－聚苯乙烯接枝聚合物。用＾１Ｈ－ＮＭＲ、ＦＴ－ＩＲ和ＧＰＣ表征了接枝聚合物,结果表明分子量与转化率呈线性关系,且分子量分布较窄,接枝聚合反应是一个可控过程。     

原子转移自由基聚合研究进展

原子转移自由基聚合(Atom transfer radical polymerization,ATRP)是一种发展较快的可控/活性聚合技术,现已广泛应用于聚合物分子结构设计及众多功能高分子材料的合成.本文在综述了ATRP的反应机理的基础上,介绍了引发剂、催化剂、配体、单体等对ATRP的影响,同时综述了降低(或去除)金属盐含量的绿色、高效ATRP聚合体系,如引发剂持续再生活化ATRP,电子转移生成(再生)活化剂ATRP,铁催化体系,光催化体系等.近年来发展的无金属光诱导的有机催化ATRP聚合体系也做了综述.     

原子转移自由基聚合法制备表面聚合物接枝四氧化三铁纳米粒子

为制备表面具有柔性高分子链的磁性微球,采用化学共沉淀法制备了具有超顺磁性的Fe3O4纳米微球,用KH550对Fe3O4纳米微球进行化学改性得到表面氨基化的Fe3O4纳米微球,与2-溴代异丁酰溴反应后制得含有引发官能团的Fe3O4纳米微球,随后将含溴的Fe3O4纳米微球与小分子单体与之通过原子转移自由基聚合(ATRP)法共聚。测试结果表明聚合物链成功地接枝到了Fe3O4纳米微球表面。     

原子转移自由基聚合(ATRP)在二氧化硅表面接枝中的应用

ATRP方法是在二氧化硅(SiO2)表面接枝聚合物的一种有效方法.通过硅烷偶联剂把ATRP引发剂键接到SiO2表面,然后进行表面ATRP聚合,可以在SiO2表面接枝各种均聚物、嵌段共聚物、超支化聚合物.聚合可以在有机溶剂或水中进行.把ATRP方法同其它聚合方法如氮氧稳定自由基聚合或开环聚合相结合,可以在SiO2表面接枝复杂结构的聚合物如V型嵌段共聚物、梳型共聚物等.SiO2表面ATRP聚合可以通过外加引发剂或外加二价铜来实现聚合可控.     

活性正离子聚合与原子转移自由基聚合转换合成聚β-蒎烯接枝共聚物

通过活性正离子聚合与原子转移自由基聚合(ATRP)转换合成了β-蒎烯与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)的新型接枝共聚物.首先以α-氯代乙苯/TiCl4/Ti(OiPr)4/nBu4NCl体系引发β-蒎烯活性正离子聚合,合成预定分子量大小和窄分子量分布的聚β-蒎烯,然后经N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)定量溴化,得到溴化聚β-蒎烯大分子引发剂(Br/β-蒎烯链节摩尔比为0.5).然后将该大分子引发剂与溴化亚铜(CuBr)/2,2′-联吡啶(bpy)复合,引发MMA、BA、St进行ATRP接枝聚合.接枝反应显示一级动力学特征,且产物的分子量及分子量分布可控,表明上述ATRP接枝聚合反应具有可控聚合特征.接枝产物的结构经1H-NMR分析得到进一步证实.     

由平面合成聚合物刷--表面引发原子转移自由基聚合研究进展

原子转移自由基聚合反应(ATRP)是实现活性聚合,获得可控聚合物的一种有效途径。通过表面引发原子转移自由基聚合,在材料表面合成聚合物刷,是改变材料表面特征的有效方法。本文综述了表面引发原子转移自由基聚合合成聚合物刷及其最新进展。     

原子转移自由基聚合在锂电池用聚合物电解质设计中的应用

聚合物电解质(PE)由于具有无液体渗漏、界面相容性好、热和化学稳定,制备工艺简单等优点,成为下一代高能量密度锂电池用电解质的最佳候选。然而,没有任何一种聚合物能同时满足锂电池用PE对于力学性能和电化学性能的要求,因此人们通过共混、交联等手段来对PE基体的成分和结构进行改性,以期提升PE的综合性能。通过传统的自由基聚合方法得到的PE基体的成分和结构不易控制,阻碍了PE的理论和改进研究。原子转移自由基聚合(ATRP)技术通过活性种和休眠种之间的可逆平衡使自由基维持在较低浓度,可以实现PE上接枝的支链分子量的调控和精细结构的设计,为制备力学性能和电化学性能相协调的PE提供了有效途径。而且,由于ATRP引发基团的可设计性,在PE无机填料的改性和界面性能的优化上均具有突出的优势,对于聚合物基纳米复合聚合物电解质膜的锂电池综合性能提升具有重要意义。本文综述了ATRP技术在PE的基体制备、填料改性及界面优化中的应用,并对其未来发展方向做出了展望。     

原子转移自由基聚合法合成聚丙烯腈的研究进展

聚丙烯腈纤维是一种具有优良的化学和物理性能的高分子材料,高分子量、高等规度的聚丙烯腈(PAN)是合成高性能聚丙烯腈纤维的必要要求,原子转移自由基聚合法(ATRP)可以预先确定相对分子量且分散系数低,操作简单、反应条件温和,被广泛应用于聚丙烯腈的合成。本文介绍了原子转移自由基聚合的基本原理及其合成聚丙烯腈的研究概况,探讨了不同溶剂对聚合速率的影响、不同种类过渡金属催化剂及相关配体在聚合反应中的应用、引发剂的选择及分类。     

酶催化原子转移自由基聚合

原子转移自由基聚合(ATRP)是制备分子量以及分散度可控聚合物的重要途径。然而,受制于除氧步骤复杂、金属催化剂残留以及单体适用范围有限等因素,ATRP难以应用于批量制备功能化聚合物/共聚物材料,限制了其进一步应用。近年来提出和发展的酶催化聚合,为高效便捷除氧、拓展单体适用范围以及制备具有特殊(纳米)结构的纯净聚合物/共聚物提供了新思路。本文详细介绍了酶的结构与催化机理,以酶的种类进行分类,系统总结了具有不同结构的酶催化体系(包括过氧化辣根酶、血红蛋白、血红素、漆酶等)的催化机理、适用单体、优缺点及应用等;综述了酶以及酶模拟物催化ATRP体系的发展现状;最后,对酶催化ATRP的发展前景和挑战进行了探讨和展望。     

有机催化原子转移自由基聚合

过渡金属催化的原子转移自由基聚合(ATRP)是合成结构可控聚合物的重要方法之一,尽管一系列改进ATRP方法可将催化剂的浓度降至ppm级,但不可避免的金属残留仍然是制约ATRP应用的主要瓶颈。近年来,科学家提出并发展了有机催化原子转移自由基聚合(O-ATRP),从根本上规避了金属催化剂的使用与残留。本文对有机催化原子转移自由基聚合的概念、催化体系和聚合机理进行了介绍,同时综述了该新聚合方法在高分子合成与材料制备方面的应用。     

原子转移自由基聚合的最新研究进展*

原子转移自由基聚合(ATRP)是目前为止最具工业化应用前景的“活性”/可控自由基聚合之一。近年来对其广泛的研究使这一技术逐渐向着“提高可操作性”与“尽可能地减少金属催化剂用量”方面发展;与此同时,诞生了不同催化体系的ATRP衍生技术,如反向原子转移自由基聚合(RATRP)、正向反向同时引发的原子转移自由基聚合(SR&NI ATRP)、引发剂连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR ATRP)、电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合(AGET ATRP)和电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)等多种基于ATRP的新方法。本文概述了这几种ATRP体系的发展历程与基本原理,并对其国内外的最新研究进展进行了综述。     

酚氧基联烯基醚单体的原子转移自由基聚合研究

以具有较高活性的酚氧基联烯基醚(POA)和对叔丁基酚氧基联烯基醚(t-BuPOA)为研究对象, 研究了不同引发 剂/配体体系对其原子转移自由基(ATRP)聚合行为的影响. 发现在2-溴代丙酸甲酯/溴化亚铜/4,4’-二庚基联吡啶(2-MBP/CuBr/dHbpy)和对甲苯磺酰氯/溴化亚铜/三-(N,N-二甲基氨基乙基)胺(p-TsCl/CuBr/Me6TREN)两种ATRP反应体系中, POA的聚合都遵循ATRP反应的机理.     

原子转移自由基细乳液聚合*

本文从正向、反向、同时正向/反向、电子转移活化剂等不同原子转移自由基聚合（ATRP）细乳液引发体系的角度,综述了近年来国内外关于ATRP细乳液聚合的研究进展。在细乳液体系中进行正向ATRP,聚合可控性不理想,反向ATRP相对适合于细乳液体系,其缺点是表面活性剂用量较大。同时正向/反向引发体系的ATRP中催化剂用量大为减少,并且聚合具有良好的可控性;电子转移活化剂（AGET）ATRP是通过电子转移反应来还原过渡金属的氧化态,克服了同时正向/反向ATRP中需要引入自由基引发剂的缺点。     

原子转移自由基聚合的动力学模型化研究

原子转移自由基聚合(ATRP)是“活性”/可控自由基聚合方法中研究最为广泛的一种,它不仅适用单体广泛、反应条件温和,而且可以方便地对聚合物进行结构设计.为了能够更深入地了解和控制聚合过程,通过ATRP动力学模型化并耦合不同操作方式下的反应器模型已成为必然,它可以更精确地控制大分子链结构,如分子量及其分布、共聚组成及组成分布,同时还能优化聚合条件.从传统自由基聚合理论入手并结合ATRP与传统 自由基聚合的异同,本文首先论述了ATRP动力学模型化过程;其次系统综述了已有的ATRP动力学模型研究,着重对三类不同的数学模型处理方法(矩方法,蒙特卡罗法、商业软件包-PREDICI,GEPASI等)进行了总结.     

负载型原子转移自由基聚合配体的合成及应用

用丙烯酸甲酯(MA)与负载到纳米二氧化硅有机/无机杂化粒子上的三乙烯四胺(TETA)进行Michael加成反应,合成了负载型原子转移自由基聚合(ATRP)配体。将其用于甲基丙烯酸甲酯(MMA)的ATRP,结果表明,动力学曲线表现为ln[c(M0)/c(Mt)](c(M0)为单体起始浓度,c(Mt)为反应时间t时单体浓度)与时间线性相关,分子量随转化率线性增加。可以通过离心轻易将催化体系从聚合物中分离出来,回收的催化体系可再次用于MMA的ATRP,且聚合反应仍具有可控/活性的特性,克服了传统ATRP中聚合后去除含过渡金属催化体系的困难。     

原子转移自由基聚合合成聚乙烯胺大分子单体及其共聚反应研究

以水为反应介质, 采用原子转移自由基聚合(ATRP), 在70 ℃下合成了末端为溴原子的聚丙烯酰胺预聚体(PAM-Br). 利用水相凝胶渗透色谱(GPC)对PAM-Br的相对分子质量和分子量分布进行了表征, 结果表明: 单体浓度、单体与引发剂物质的量之比和反应时间对PAM-Br的分子量及其分布有较大的影响, 在较低AM单体与引发剂物质的量比条件下, 其聚合过程符合ATRP的基本规律. 进而使PAM-Br预聚体末端的溴原子与甲基丙烯酸(MAA)进行亲核取代反应, 得到了末端带有不饱和双键的大分子单体(MAA-PAM). 并利用霍夫曼降解制备出了部分胺解的聚乙烯胺(MAA-PVAm)大分子单体, 其结构由傅里叶变换红外(FTIR)和核磁共振仪(NMR)的表征得到了确定. 以得到的大分子单体为反应性分散稳定剂, 与苯乙烯在乙醇/水的混合介质中进行分散共聚反应, 制得了聚苯乙烯接枝MAA-PVAm (PS-g-PVAm)复合微球, 由扫描电子显微镜(SEM)观察发现: 微球保持规整的球形结构, 粒径分布均一, 有较好的单分散性.