2-氨基吡啶镍配合物/MAO高活性催化β-蒎烯聚合研究

合成了一系列2-氨基吡啶镍配合物(2-PyCH2NAr)NiBr,Ar=2,6-二甲基苯基(a),2,6-二异丙基苯基(b),2,6-二氟苯基(c).在助催剂甲基铝氧烷(MAO)存在下,该系列配合物能高活性催化β-蒎烯聚合,得到的聚β-蒎烯分子量明显比传统正离子聚合所得到的聚合物高.对配合物配体结构以及聚合条件对该聚合的催化活性以及聚合物分子量的影响进行了研究.所得聚合物经1H-NMR和13C-NMR分析表明,β-蒎烯聚合是通过正离子方式进行的,聚合中产生开环异构化,得到由环己烯和异丁烷结构单元交替组成的聚β-蒎烯.     

RAFT聚合合成高分子量嵌段聚合物

以合成高分子量聚合物为目标,以苯基二硫代乙酸-1-苯基乙酯(PEPDTA)作为RAFT试剂,研究引发剂的种类(偶氮二异丁腈(AIBN)、1-1′-偶氮环己腈(ACC))、用量及聚合温度对苯乙烯/丙烯酸丁酯RAFT共聚合过程和聚合物结构的影响.结果发现,由于体系中RAFT浓度很低,相应的引发剂浓度要比传统自由基聚合低得多,只有采用较高的聚合温度和低分解速率常数的引发剂(ACC),才能制得无活性聚合物分率低(<0.1)、分子量高的聚合物,并进一步得到杂质含量少、分子量分布窄的嵌段聚合物.     

基于RAFT活性自由基聚合的具有一定立构规整性的聚丙烯腈合成

运用RAFT活性自由基聚合方法探索了具有一定立构规整性的聚丙烯腈的合成。合成得到RAFT聚合的链转移剂MESA,并以1 H NMR进行了表征;以MESA作为链转移剂、碳酸乙烯酯为溶剂,在单体浓度为0.80 M、60℃、原料配比[AN]0/[MESA]0/[AIBN]0为2500∶5∶1的聚合条件下,成功合成出较高分子量(Mn=5.60×104g/mol)、窄分子量分布(PDI=1.15)的聚丙烯腈;进一步在各单体浓度的RAFT聚合中,加入单体摩尔量3%的AlCl3,得到聚丙烯腈数均分子量为6.1×104~6.5×104g/mol,全同立构组成为mm=32.1%~32.6%,聚合产物分子量分布宽度介于1.31~1.38之间,从而实现了在RAFT活性聚合体系中通过Lewis酸的作用合成得到具有一定立构规整性的聚丙烯腈。     

结构明确的可降解醛基功能化含糖纳米微球的制备

选择双硫代苯乙酸-1-苯基乙酯(PEPD)为RAFT试剂、以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂、在130℃下,茴香醚中实现了1,2:3,4-di-O-异亚丙基-6-O-(2'-甲醛-4'-苯乙烯基)-D-半乳糖(IVDG)和5,6-苯基-2-亚甲基-1,3-二氧七环(BMDO)的"活性"/可控RAFT自由基共聚合.Mn基本上随单体转化率线性增加,整个反应过程保持较窄的分子量分布(Mw/Mn～1.4),表明以上自由基共聚合体系呈现可控特征.1H-NMR的分析进一步证实了聚合物链的末端精细结构.此外,该共聚物经KOH处理后,聚合物的分子量很明显地向低分子量部分移动,且分布变宽,表明IVDG-BMDO共聚物是可以水降解的.经88%甲酸处理后,脱去保护基团,形成两亲性共聚物,该两亲性共聚物不需要外加乳化剂,在水中能够自组装形成含有大量半乳糖的、可生物降解的、醛基功能化的纳米微球.     

咪唑基二硫代甲酸苄酯存在下60Coγ射线辐照丙烯酸甲酯的快速活性自由基聚合

研究了在咪唑基二硫代甲酸苄酯存在下60Coγ射线(52.5Gy/min)辐照丙烯酸甲酯单体的自由基聚合行为.分别用GPC和1HNMR对聚合物分子量及分布和聚合物结构进行了表征.结果表明,该聚合体系呈现活性自由基聚合的特征,即聚合物分子量随单体转化率呈线性增长,分子量分布较窄,ln([M]0/[M])和聚合时间之间存在线性关系.与其它活性自由基聚合体系相比,本体系的聚合速度非常快,聚合到68min时聚合物分子量即可达到39600g/mol(转化率68%,Mw/ Mn=1.08).     

苯乙烯与N-取代马来酰亚胺的可逆加成-断裂链转移交替共聚合

研究了二硫代苯甲酸酯存在下偶氮二异丁腈引发苯乙烯(St)、St与N-对羟基苯基马来酰亚胺(HPM)、St与N-对(2-氯/溴丙酰氧基)苯基马来酰亚胺(CPPM/BPPM)的可逆加成-断裂链转移(RAFT)均/共聚,聚合物的结构由紫外-可见光(UV-Vis)与凝胶渗透色谱(GPC)表征.结果表明,St的RAFT均聚以及St与N-取代马来酰亚胺的RAFT共聚均呈现活性聚合特征,分子量随着转化率上升而增加,且分子量分布较窄.对于St的RAFT均聚,由于双基终止,聚苯乙烯(PSt)链中"戴帽效率"随着转化率上升逐渐下降.对于St与N-取代马来酰亚胺的RAFT共聚合,电荷转移复合物的形成显著地提高了共聚反应速度,并促进交替结构的形成.随后进行了以P(St-alt-BPPM)引发St的原子转移自由基聚合以制备梳型PSt,结果表明在强极性溶剂中进行的聚合过程失去可控性,所得产物分子量极宽,而在本体聚合中所得聚合物分子量相对较窄,有一定的可控性.     

甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯/丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯的可逆加成断裂链转移聚合研究

合成了二硫代苯甲酸2- (乙氧基羰基)异丙酯(ECPDB)、二硫代苯甲酸异丙苯酯(CDB)、二硫代苯甲酸1 苯基乙酯(PEDB) 3种二硫代苯甲酸酯链转移剂.以这3种转移剂为基础,用凝胶渗透色谱和核磁共振测试了甲基丙烯酸N ,N 二甲氨基乙酯(DMAEMA)和丙烯酸N ,N 二甲氨基乙酯(DMAEA)两种碱性单体的可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合的聚合物分子量、分子量分布和结构.发现有的聚合体系聚合物分子量分布较窄,但实验数均分子量与理论数均分子量相差较大;有的体系则转化率很低,聚合物分子量很小.这些可能是由聚合体系中单体活性和链转移剂链转移能力之间的匹配不太协调,使可逆加成断裂链转移快速平衡反应发生偏移或破坏造成的.因此,可通过更换单体或链转移剂来调节这种匹配,从而使可逆加成断裂链转移快速平衡保持稳定,达到聚合更可控,实验分子量与理论分子量更接近,分子量分布更窄的目的.     

含醛基可降解嵌段共聚物的合成及其生物缀合

以PEO-DDMAT为大分子RAFT试剂、BPO为引发剂,调控含醛基单体4-乙烯基苯甲醛(VBA)与不饱和环缩醛单体5,6-苯基-2-亚甲基-1,3-二氧七环(BMDO)的RAFT共聚合,获得一种新型含醛基、可降解的两亲性嵌段共聚物PEO-b-poly (VBA-co-BMDO),并对不同单体投料比下的共聚行为进行了研究.由于聚合物主链含有酯基,可以在水中碱性条件下进行降解.细胞毒性分析表明其具有良好生物相容性.该嵌段聚合物还可以通过醛基-氨氧基“点击”反应和模型生物分子氨氧基胆固醇(H2NO-Chol)形成稳定的聚合物-生物分子缀合物,该缀合物能在水溶液中自组装成纳米胶束.结果表明PEO-b-poly (VBA-co-BMDO)可以作为聚合物载体缀合含氨氧基的药物分子,在生物医药方面有良好的应用前景.     

含铽-水杨酸端基聚苯乙烯的合成及荧光性能研究

利用原子转移自由基聚合能对聚合物进行设计的优点,以水杨酸为原料,通过氯磺化制得5-氯磺酰基水杨酸,以此为引发剂,CuCl/2,2′联吡啶(Bpy)为催化体系,对苯乙烯(St)的聚合进行了研究,并且将制得的聚苯乙烯与铽离子配位.结果表明,聚合反应符合对单体浓度为一级的动力学关系;聚合物分子量随转化率呈线性增加;分子量分布较窄,Mw/Mn都在1.4以下;通过1H-NMR的端基分析,扩链反应都证明了聚合具有可控性;所有结果显示该聚合反应符合原子转移自由基聚合(ATRP)的特性.IR,UV-Vis和荧光光谱表明Tb(Ⅲ)与含水杨酸端基的聚苯乙烯配位成功,当用λ=305nm光激发,此配合物发射Tb(Ⅲ)的特征荧光.讨论了引发剂的浓度对聚合体系自由基活性特征的影响以及聚合物的分子量、配位条件对荧光强度的影响.     

RAFT链转移剂的选用原则及通用型RAFT链转移剂

可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT Polymerization)是目前最为常用的活性可控自由基聚合方法之一,因其产物分子量分布较窄、适用单体范围广、反应条件温和等优势得到了不同领域科学家的广泛应用。然而,科学家们在选择RAFT链转移剂(也称RAFT试剂)时,经常会忽略RAFT链转移剂与单体活性的匹配原则,导致在制备高活单体与低活单体的嵌段共聚物方面存在产物分子量分布宽、聚合速率慢,甚至反应无法成功进行的问题。基于此,本文首先综述聚合中RAFT链转移剂的选用原则,随后介绍近几年开发的一类同时适用于高/低活性单体聚合的通用型RAFT链转移剂(Universal/Switchable RAFT agent)的作用原理及适用条件,并着重探讨了基于通用型RAFT链转移剂制备高/低活性单体的嵌段共聚物的最新进展及应用。     

端基为橙光基团的聚芴合成和发光性质

含溴橙光化合物与双(三环己基膦)钯(0)进行氧化加成反应,合成了相应的芳基钯(Ⅱ)配合物.在加热条件下,该配合物可以引发AB型芴单体聚合,得到端基为橙光芳基基团的聚芴共轭聚合物.含溴橙光化合物与不同配体钯(0)配合物组成催化体系,原位引发聚合,同样可以制备上述端基结构明确的共轭聚合物.其中,以三(邻甲基苯基)膦或卡宾化合物为辅助配体时,室温下即可引发AB型芴单体进行催化剂转移聚合.卡宾化合物为辅助配体时,可以获得Mn为7.48×10~4的高分子量聚芴.MALDI-TOF分析证实,聚合物的一个端基是来自催化剂钯配合物中的橙光芳基基团,另一端基为Br/H原子.聚合物光致发光(PL)光谱主要表现为聚芴单元的蓝色荧光发射.电致发光(EL)光谱表明,聚合物在低分子量时表现为橙红光发射,而在高分子量时,能够得到白光发射.在数均分子量Mn为7.48×10~4时,聚合物可实现纯白光发射,国际色坐标CIE为(0.31,0.32).     

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.     

(n-BuCp)_2TiCl_2/Sn/I_s引发合成梳形羟基功能化无规聚苯乙烯及聚合物结构与性能的研究

采用茂金属化合物(n-BuCp)2TiCl2,还原剂(Sn),引发剂苯基缩水甘油基醚甲醛共聚物(Is)组成的催化体系引发苯乙烯活性自由基聚合,合成梳形羟基功能化无规聚苯乙烯.考察了聚合温度、聚合时间及引发剂与单体的比例对苯乙烯聚合的影响.当聚合温度在65～95℃范围内,随着聚合温度的升高,聚合物的分子量及单体转化率增加;在一定温度下,聚合物的分子量与单体转化率之间存在线性增长关系,且聚合物的分子量分布较窄(Mw/Mn=1.6～1.9).采用GPC,WAXD,13C(1H)-NMR对聚合物(沸丁酮可溶级分)的结构与性能进行了表征.GPC结果证明(n-BuCp)2TiCl2/Sn/Is引发苯乙烯聚合为活性聚合;13C-NMR和WAXD结果说明聚苯乙烯链段为无规结构;1H-NMR结果表明聚合物分子链中含有羟基,并根据其结果计算出聚合物分子的臂数为4,与引发剂Is的环氧基团数相等.这些结果证明了其聚合机理是经环氧基团开环后形成的自由基引发苯乙烯自由基聚合.     

〆-氯代乙苯/TiCl_4/Ti(OiPr)_4引发β-蒎烯活性阳离子聚合

- 4 0℃条件下 ,在 CH2 Cl2 溶剂中以α-氯代乙苯为引发剂 ,Ti Cl4 和 Ti( Oi Pr) 4混合物为 Lewis酸活化剂 ,进行β-蒎烯阳离子聚合 .单独使用强的 Lewis酸 Ti Cl4 时 ,聚合反应在瞬间完成 ,聚合产物的分子量分布较宽 .添加本身无催化活性的弱 Lewis酸 Ti( Oi Pr) 4后 ,聚合反应减缓且聚合产物的分子量分布变窄 .当Ti( Oi Pr) 4/Ti Cl4 摩尔比为 1 /3时 ,产物的分子量随单体转化率线性增加 ,且分子量分布较窄 ,显示出活性聚合特性 .这种活性聚合特性由单体添加实验进一步得到证实     

一锅法合成含磺酸基超支化聚氨酯

N-三羟甲基甲基氨基乙磺酸(TES)的胺基与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)环上活性较高的NCO在低温15℃下发生选择性反应,生成AB3型单体.随后提高反应温度(70～90℃),使AB3型单体原位聚合,一锅法合成出含磺酸基超支化聚氨酯.随着聚合温度的提高,超支化聚氨酯的支化度、分子量及分子量分布系数变大.90℃时,聚合产物的Mn为22410,支化度达到0.87.以此含磺酸基超支化聚氨酯为基础制得的聚合物电解质膜具有良好的耐热性、机械强度,其锂盐室温(约25℃)的离子电导率为3.1×10-5S/cm,100℃达到1.4×10-3 S/cm.     

聚γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的合成与表征

采用双金属氰化络合物催化剂(DMC)催化γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)开环聚合,合成出结构规整的均聚产物PKH560.通过FTIR2、9Si-NMR1、H-NMR对聚合物的结构进行表征.结果表明,以DMC为催化剂,可以实现KH560的开环聚合,合成出分子量较大的目标产物PKH560.凝胶渗透色谱与多角度激光联用仪(GPC/MALLS)测得该聚合物PKH560的数均分子量大于1×104,分子量分布介于1.10与1.35之间;分析不同聚合时间PKH560的数均分子量与单体转化率之间的关系可知,聚合物的数均分子量Mn与单体转化率呈线性增长关系,聚合物的分子量分布较窄(Mw/Mn=1.10~1.35),表明该聚合反应具有活性聚合的特征.     

含芳酰胺结构的新型甲壳型液晶高分子PMPACS的聚合反应动力学研究

采用称量法和GPC,研究了以二甲基乙酰胺为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂,自由基溶液聚合制备含芳酰胺结构的新型甲壳型液晶高分子聚[乙烯基对苯二甲酸二(4-甲氧基苯胺)](PMPACS)的聚合反应动力学.研究发现,(1)MPACS的聚合反应在60℃时主要为双基偶合终止,所以反应后期聚合物分子量明显增大,分子量分布变窄;(2)该反应的聚合反应速率方程为Rp=kp[M][I]1/2,表观活化能Eα=44 kJ/mol,在60℃时的聚合反应常数kp=1.04 L·mol-1·h-1;(3)相同聚合条件下,单体的转化率和数均分子量随单体初始浓度[M]0的增加而增大,当引发剂浓度[I]0增加时,聚合物的分子量随之降低,分子量分布增大;(4)该研究虽采用普通自由基聚合,所得聚合物的分子量分布却较窄,仅为1.1～1.4.     

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.     

含薄荷基的(甲基)丙烯酸酯类液晶单体及其聚合物的合成

以薄荷醇为手性剂,设计与合成了六种含薄荷基的(甲基)丙烯酯类手性液晶单体(M1～M6),然后再以偶氮二异丁腈为引发剂,将六种单体通过自由基聚合,获得了对应的聚合物(P1～P6),采用FT-IR与1 H-NMR表征了所合成的中间体、单体及其聚合物的化学结构,所获得聚合物的分子量及分布通过了凝胶色谱仪(GPC)的测试分析。此外,采用旋光仪测定了单体与聚合物的旋光度,研究表明:它们均为左旋化合物,其比旋光度绝对值随结构中芳环数或柔性间隔基数的增加而降低,与单体对比,对应聚合物的比旋光度均降低。     

β-蒎烯嵌段、接枝共聚物的合成

分别使用苯乙烯-HCl加成物(a)和2-氯乙基乙烯基醚-HCl加成物(b)作为引发剂,TiCl4/Ti(OiPr)4(3∶1mol/mol)为活化剂,在nBu4NCl存在下,-40℃、CH2Cl2中,通过顺序活性阳离子聚合,合成了β-蒎烯与苯乙烯、对甲基苯乙烯的嵌段共聚物.又用带丙烯酰氧功能基的引发剂c [CH3CH(OCH2CH2X)Cl, X=OCOC(CH3)CH2] 引发β-蒎烯活性阳离子聚合,合成了β-蒎烯大分子单体.该大分子单体在AIBN引发下与甲基丙烯酸甲酯进行自由基共聚,获得主链为聚甲基丙烯酸甲酯、侧链为聚β-蒎烯的接枝共聚物.