亲核试剂在正离子聚合反应中的作用及其作用机理的研究

研究了亲核试剂对IB 1 ,3 二 (2 氯异丙基 )苯 (DiCumCl) TiCl4体系正离子聚合反应的规律 ,亲核试剂与增长的碳正离子作用的紫外光谱图 ;采用分子模拟 ,利用量子力学半经验方法计算了亲核试剂与质子反应的活化能 ,确定了不同亲核试剂与质子的作用能力 ;利用分子力学方法计算了在增长碳正离子末端的不同位置亲核试剂与之络合的稳定化能 ,根据能量最低原则确定了亲核试剂在碳正离子链端的作用位置 ;利用分子力学方法进行构象优化后 ,借助QEq方法得到了聚异丁烯碳正离子和聚苯乙烯碳正离子的电荷数值 .综合以上实验结果提出了亲核试剂在正离子聚合反应中的作用及其作用机理     

如何讲授“碳阳离子聚合的引发剂与基元反应”

碳阳离子聚合的活性中心是碳阳离子,碳阳离子聚合的引发剂应该是产生阳离子活性物种的化合物,包括羧酸、醇和微量水等质子源化合物和卤代烃、羧酸酯和醚等碳阳离子源化合物。然而,由于取材过于陈旧,在多个版本的现行"高分子化学"教科书中,误将羧酸、微量水、卤代烃和羧酸酯等定义为副引发剂,而将BF_3等强Lewis酸定义为主引发剂。根据离子聚合原理,质子源化合物和碳阳离子源化合物才是真正的引发剂,而强Lewis酸只是活化剂、催化剂或共引发剂。基于长期的教学经验,本文力图从化学原理上,对碳阳离子聚合的基本原理和引发体系进行剖析。希望能将该领域的最新研究成果纳入本科教学中,做到"常教常新",培养具有坚实专业论理基础的现代高分子青年人才。     

控制/活性阳离子聚合的研究进展

从链引发、链增长两个方面对控制,活性阳离子聚合及其最新研究进展进行了综述.介绍了茂金属类、水溶性Lewis类和烷基铝等几类新型的引发体系,以及亲核试剂、沉淀平衡和"阳离子池"在控制链增长方面的应用.     

环硅氧烷开环聚合反应的机理及动力学研究

环硅氧烷在亲核或亲电催化剂、温度或辐射作用下,可开环聚合生成线型聚硅氧烷,聚合方法主要有本体聚合和乳液聚合.本体聚合可分为阴离子聚合和阳离子聚合,阴离子聚合就是在碱性催化剂(亲核试剂)作用下,使环硅氧烷开环聚合成线型聚硅氧烷的过程;阳离子聚合就是环硅氧烷在酸性催化剂(亲电试剂)作用下的开环聚合反应.乳液聚合则是单体和水(或其它分散介质)并用乳化剂配成乳液状态进行聚合,按所采用的乳化剂种类不同,主要有阴离子型和阳离子型两种类型.本文总结了近几年国内外环硅氧烷本体聚合和乳液聚合的开环聚合机理及动力学研究情况,并对今后此方面的研究进行了展望.     

杂多酸引发四氢呋喃聚合反应Ⅴ.生长链浓度与链生长速率常数的测定

采用改进的酚钠法及端羟基测定法对环氧乙烷促进的低浓度磷钨杂多酸引发的四氢呋喃聚合反应过程中生长链浓度的测定表明 ,杂多酸分子中的三个质子均参与了引发反应 ,各引发一个聚合链 .采用醋酸酐为促进剂时杂多酸引发四氢呋喃聚合反应生长链浓度测定的结果也证明了这一点 .由此测得在 0℃和 2 0℃时四氢呋喃聚合反应链增长表观速率常数分别为 3 78× 10 -3 和 1 98× 10 -2 L·mol-1·s-1,这与四氢呋喃按离子型生长链增长时的反应速率常数相近 .说明PW12 引发的THF聚合反应是通过氧离子活性中心增长的     

极性/非极性接枝共聚物PVIPA-g-PIB的合成研究

通过自由基共聚合方法,以AIBN为引发剂引发醋酸乙烯酯(VAc)和醋酸异丙烯酯(IPA)共聚,得到两者的无规共聚物聚(PVIPA).再以PVIPA作为大分子引发剂,以四氯化钛(TiCl4)为共引发剂,引发异丁烯进行正离子接枝共聚反应,分别考察了PVIPA/TiCl4/IB体系中TiCl4浓度、大分子引发剂浓度、陈化温度、陈化时间以及外加含氮亲核试剂2,6-二甲基吡啶(DMP)对异丁烯聚合转化率和PVIPA引发效率的影响,并采用GPC表征方法研究了聚合体系中两种引发活性中心(A)和(B)的引发竞争.实验结果表明,在没有外加亲核试剂的情况下,PVIPA与微量水均可参与与TiCl4的络合竞争,分别形成活性中心(A)和(B),并产生竞争引发异丁烯正离子聚合,生成相应的接枝共聚物PVIPA-g-PIB和均聚物PIB.TiCl4和PVIPA用量以及两者的络合作用温度与时间对异丁烯正离子接枝共聚起着重要作用.合适的TiCl4浓度与PVIPA浓度、低的微量水浓度以及在较低温度下使PVIPA与TiCl4充分络合,都有利于提高大分子引发剂PVIPA的引发效率.引发效率可以达到90%左右,并可制备出极性主链与非极性支链的接枝共聚物PVIPA-g-PIB,其GPC谱图呈现单峰分布,分子量分布(Mw/Mn)可达到2.17.此外,在聚合体系中加入适量含氮亲核试剂DMP,一定程度上可以提高PVIPA的引发效率.     

稀土催化四氢呋喃开环聚合

1937年Meerwein首次发现Et_3O~(+BF)可催化四氢呋喃(THF)开环聚合。到目前为止,发现能使THF开环聚合的催化剂有质子酸、Lewis酸、洋离子、正碳离子等。1990年吴健等将(Acac)_3Nd-(i-Bu)_3Al-H_2O-环氧氯丙烷催化体系应用于THF聚合,发现它和(i-Bu)_3Al-H_2O-环氧氯丙烷体系具有相同的活性,这说明稀土配合物没有参与活性中心的形成。本工作发现(CF_3CO-2)3Ln(Ln=Y,La,Ce,     

异丁烯的活性阳离子聚合反应

作者采用２ ,４ ,４ 三甲基 ２ 氯戊烷（ Ｔ Ｍ Ｐ Ｃｌ）／ Ｔｉ Ｃｌ４ 引发剂体系,在电子给体存在下,对异丁烯（ Ｉ Ｂ） 的活性阳离子聚合进行了研究．在 Ｔ Ｍ Ｐ Ｃｌ／ Ｔｉ Ｃｌ４／ Ｉ Ｂ 二氯甲烷／ 己烷（４０／６０ Ｖ／ Ｖ）／ － ８０ ℃聚合系统中,以 Ｎ, Ｎ 二甲基苯胺、吡啶及三乙胺为电子给体,对聚合反应速率及产物分子量分布的影响进行了研究．发现当 Ｎ, Ｎ 二甲基苯胺或三乙胺的浓度稍高于质子性杂质的浓度时,即能实现异丁烯的活性聚合,得到分子量分布较窄的聚合物．电子给体的主要作用是质子捕捉剂,抑制痕量水的引发,而且对阳离子具有稳定作用     

TiCl4共引发乙烯基单体正离子聚合反应动力学及其机理

TiCl4,共引发异丁烯（1B）或苯乙烯（St）进行正离子聚合，聚合反应速率与共引发剂TICl4之间可呈一级和二级动力学关系，这与TiCl4浓度（[TiCl4]）、单体浓度、亲核试剂的亲核性等多方面因素有关。单分子TiCl4与休眠分子链末端进行离子化反应并产生活性中心碳正离子和反离子TiCl5^-，TiCl5^-与另一个TiCl4分子进一步反应则形成双分子反离子Ti2Cl9^-，导致TiCl4表现为二级动力学关系的机理。     

Lewis酸碱对在聚合中的应用

自从Stephan和Erker两位科学家提出“位阻型(Frustrated)Lewis酸碱对”概念以来,Lewis酸碱对的催化化学得到极大的关注。近年来,人们也发现Lewis酸碱对在催化极性乙烯基单体和内酯单体聚合中有着重要的应用。Lewis酸碱对催化极性乙烯基单体聚合可形成具有高分子量和窄分子量分布的聚合物,而催化活性与所使用的Lewis酸碱对关系密切,最有效的Lewis酸是Al(C₆F₅)₃和B(C₆F₅)₃,Lewis碱是有机磷、氮杂环卡宾和氮杂环卡宾烯和膦腈超强碱,可聚合的单体包括甲基丙烯酸甲酯、γ-甲基-α-亚甲基-γ-丁内酯、α-亚甲基-γ-丁内酯、 丙烯酸正丁酯、 N,N-二甲基丙烯酰胺、 N,N-二苯基丙烯酰胺、 乙烯基磷酸二乙酯、2-乙烯基吡啶、2-异丙烯基-2-氧 NFDA1 唑林以及非对称的极性二乙烯基单体。聚合过程包括:链引发、链增长和链终止。链引发过程是通过Lewis酸、Lewis碱和单体相互作用形成两性离子,链增长是通过双金属活化单体加成方式进行,链终止通过两种途径:1)增长聚合物链中活化的酯氧负离子对相邻酯中羰基碳原子的亲核进攻形成δ-戊内酯;2)增长聚合物链中活化的烯酯碳负离子对倒数第三个酯中羰基碳原子的亲核进攻形成β-酮酸酯。Lewis酸碱对催化内酯单体聚合可形成线形和环状聚合物,所使用的Lewis酸为Zn(C₆F₅)₃、有机铝、氯化铟,Lewis碱为有机胺。     

Kinetic study of the nitroxide‐mediated controlled free‐radical polymerization of n‐butyl acrylate in aqueous miniemulsions

The controlled free‐radical homopolymerization of n‐butyl acrylate was studied in aqueous miniemulsions at 112 and 125 °C with a low molar mass alkoxyamine unimolecular initiator and an acyclic β‐phosphonylated nitroxide mediator, N‐tert‐butyl‐N‐(1‐diethylphosphono‐2,2‐dimethylpropyl) nitroxide, also called SG1. The polymerizations led to stable latices with 20 wt % solids and were obtained with neither coagulation during synthesis nor destabilization over time. However, in contrast to latices obtained via classical free‐radical polymerization, the average particle size of the final latices was large, with broad particle size distributions. The initial [SG1]₀/[alkoxyamine]₀ molar ratio was shown to control the rate of polymerization. The fraction of SG1 released upon macroradical self‐termination was small with respect to the initial alkoxyamine concentration, indicating a very low fraction of dead chains. Average molar masses were controlled by the initial concentration of alkoxyamine and increased linearly with monomer conversion. The molar mass distribution was narrow, depending on the initial concentration of free nitroxide in the system. The initiator efficiency was lower than 1 at 112 °C but was very significantly improved when either a macroinitiator was used at 112 °C or the polymerization temperature was raised to 125 °C. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 40: 4410–4420, 2002     

混杂聚合

混杂聚合是指同一体系内有两种或两种以上不同类型的聚合反应同时进行的过程,如自由基聚合与阳离子聚合,自由基聚合与缩聚等。混杂聚合能够在原位形成高分子合金,并有可能得到互穿网络结构（ＩＰＮ）,从而使聚合产物具备较好的综合性能。     

含糖聚合物可控合成研究进展

活性聚合技术的进步,使设计合成结构可控的含糖聚合物成为可能.本文介绍了阴离子聚合、阳离子聚合、原子转移自由基聚合、可逆加成断裂链转移聚合、硝基氧介导聚合、开环聚合和开环易位聚合等一系列可控/"活性"聚合技术在合成含糖聚合物中的应用,并对这一领域所取得的研究进展及现状进行了综述.     

可控自由基聚合与其它活性聚合方法结合制备嵌段共聚物

可控自由基聚合与其它聚合方法结合,可以制备多种类型的嵌段共聚物,因此得到了广泛关注。本文着重介绍可控自由基聚合与离子开环聚合、阴离子聚合、烯类单体的阳离子聚合及其它活性聚合方法结合制备嵌段共聚物的研究现状和进展。     

由可控聚合反应直接制备不同形貌的聚集体

由可控聚合,包括活性阴离子和自由基聚合直接制备不同形貌纳米材料,是近几年来合成化学领域的一个重要研究成果.与两亲性嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装方法不同,在选择性溶剂中进行的分散聚合,首先生成两亲性嵌段共聚物,并逐渐增加第二段聚合物的链长,以实现相分离,形成球形胶束;聚合物链继续增长,实现形貌转变,从而制备预期的聚合物形貌,包括球形胶束、纳米棒、纳米线、囊泡和复合囊泡等.本文综述了乳液聚合法制备球形胶束等形貌;描述了不同聚合体系形成的形貌以及它们的性质和应用,讨论了形貌的形成机理和控制方法,同时指出了存在的问题.     

溶剂对等离子体引发的衰减链转移接枝聚合动力学的影响

采用等离子体引发的衰减链转移(DT)接枝聚合法,以丙烯酸(AA)为单体,碘仿为链转移剂,对聚丙烯(PP)薄膜进行表面改性。研究了水和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)对等离子体引发聚合及等离子体引发DT聚合动力学的影响。结果表明,采用等离子体引发的方法可以实现DT可控-活性聚合,DMF介质中的可控性优于水介质,等离子体引发DT聚合的溶剂效应明显减弱,接枝量与转化率成正比关系并与FT-IR、接触角的表征结果相符。     

Simple polymerization through oxygen at reduced volumes using oil and water

An enduring question is: what is the simplest and easiest way to obtain tailored polymers? This communication explores a robust photoiniferter polymerization with only two active ingredients that requires no prior deoxygenation and can be performed on the milliliter scale or sub-milliliter scale. Rather than leaving headspace in the polymerization vessel or scaling reactions up to fill the vessel, this approach fills the headspace of the reaction vessel with mineral oil or inert solvents. This approach can also be applied to polar monomers in aqueous media, using oil as the inert solvent, or to hydrophobic monomers with water as the inert solvent. This method removes enough ambient oxygen that the photoiniferter reaction proceeds with no deoxygenation step, and achieves high conversion and good molecular weight control in 10–20 h in both aqueous and organic solvents. Complex polymer architectures such as multiblock copolymers and gradient polymers were successfully synthesized by this approach.