PDMAEMA嵌段共聚物的ATRP合成及其CO2響應(yīng)性研究.pdf

1、隨著溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響日益加重，人們需要找到一個合理有效地處理利用溫室氣體的主因CO2。從化學(xué)角度而言，CO2是一種化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定的化合物，這就增加了處理的難度。同時刺激響應(yīng)高分子是近年來研究的熱點。隨著研究的深入，各種各樣的響應(yīng)性被開發(fā)應(yīng)用，但是在研究的過程中，人們發(fā)現(xiàn)這種智能高分子同樣具有條件復(fù)雜、合成困難等缺點。在兩種需求下，二氧化碳刺激響應(yīng)性應(yīng)運而生。不同與以往的pH、熱響應(yīng)等，二氧化碳響應(yīng)本質(zhì)上就具有獨特的優(yōu)點。首先二氧化

2、碳響應(yīng)的可變因素是二氧化碳，通過調(diào)整二氧化碳的用量就可以改變體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進而改變體系的宏觀性能。作為刺激源，穩(wěn)定的氣體二氧化碳是極為優(yōu)異的，同時一般的二氧化碳響應(yīng)性都是可逆的。本文通過原子轉(zhuǎn)移可控自由基聚合(ATRP)的方法，以甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEMA)為CO2響應(yīng)刺激單元，分別引入疏水的聚苯乙烯段和親水的聚乙二醇段，研究嵌段聚合物的二氧化碳響應(yīng)性及應(yīng)用。
　　本論文的工作包括以下兩個方面:
　　1.聚苯乙烯

3、嵌段聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯合成及CO2響應(yīng)性研究。采用原子轉(zhuǎn)移自由基可控聚合法(ATRP)，首先合成聚苯乙烯大分子引發(fā)劑，再利用大分子引發(fā)劑合成了二氧化碳響應(yīng)的聚苯乙烯嵌段聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PS-b-PDMAEMA)，通過電導(dǎo)率的變化證明了其CO2響應(yīng)性的存在。同時，我們發(fā)現(xiàn)了在常溫常壓下PS-b-PDMAEMA因其獨特的CO2刺激響應(yīng)性可以與十二烷基硫酸鈉(SDS)發(fā)生接枝反應(yīng)，從而獲得了結(jié)品性顯著增強的新型聚合物。采用核磁

4、共振(NMR)、紅外光譜（IR）、透射電鏡(TEM)、熱重分析(TGA)及差示掃描量熱分析(DSC)等手段對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進行了表征，結(jié)果表明SDS與PDMAEMA中質(zhì)子化的叔胺基團發(fā)生接枝反應(yīng)，從而延長了側(cè)鏈的長度，增加了聚合物的疏水性，致使其從溶劑中析出，而在析出的過程中，長的側(cè)鏈引發(fā)規(guī)整排列，實現(xiàn)了結(jié)晶性的顯著提升。
　　2.聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯嵌段聚乙二醇嵌段聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯合成及CO2響應(yīng)性研究。我們先使用

5、溴乙酰溴改性聚乙二醇，獲得了端基基團為α-鹵代酯的聚乙二醇，其可作為ATRP聚合的引發(fā)劑，引發(fā)甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的聚合，進而合成了聚甲基丙烯酸二甲氫基乙酯嵌段聚乙二醇嵌段聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA-PEO-PDMAEMA)。之后通過電導(dǎo)率、核磁氫譜的變化證實了聚合物PDMAEMA-PEO-PDMAEMA具有CO2響應(yīng)性。我們將其用于納米粘土laponite、PF127的水溶液中。混合體系表現(xiàn)出更為顯著的CO2響應(yīng)性，具