表面引發(fā)氮氧調(diào)控自由基聚合反應制備有機-無機納米雜化材料的研究.pdf

1、納米材料由于小尺寸效應、表面效應、庫侖堵塞及量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應而表現(xiàn)出不同于常規(guī)材料的奇特的光、電、熱、磁、催化及力學性能，引起廣泛的重視和應用。對無機材料的化學修飾可以顯著地影響材料的表面性質(zhì)，如粘附、潤滑、潤濕、摩擦及生物相容性。通過聚合物膜對基底的化學修飾是一種通用有效的表面改性手段。表面引發(fā)聚合反應(surface-initiated polymerization，簡寫為SIP)是一種新型的聚合物薄膜制備技術，首先通

2、過在基底表面形成聚合反應的引發(fā)點，然后在表面原位引發(fā)單體的聚合反應，制備限制于表面的具有高接枝密度的聚合物膜。論文首先對表面引發(fā)聚合反應進行了介紹。就表面引發(fā)聚合反應的機理，反應類型、以及表面引發(fā)聚合反應的應用領域等方面做了詳細闡述。在此基礎上，對幾種不同基底的表面引發(fā)氮氧調(diào)控自由基聚合反應進行了研究，并制備了聚合物鏈結構、鏈段、分子量及分子量分布均可控的聚合物納米薄膜。實現(xiàn)了對不同無機固體材料基底的表面修飾，改善了相應材料的有關性能。

3、主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴通過在納米二氧化硅表面引入雙鍵官能團，以其為引發(fā)點利用表面引發(fā)氮氧調(diào)控自由基聚合反應首次結合“grafting through”方法，原位合成了聚苯乙烯/納米二氧化硅雜化材料以及聚（苯乙烯-馬來酸酐）/納米二氧化硅雜化材料。表征分析可知，接枝聚合反應是一個“活性”/可控自由基聚合歷程。通過GPC 分析，該納米材料聚合物接枝的分子量基本可控，分子量與單體轉(zhuǎn)化率呈線性關系，ln([M]0/[M])與反應時間成

4、正比，二者呈線性關系。
　　 ⑵通過陽離子交換反應在納米蒙脫土表面引入氮氧基團，以其為引發(fā)點利用表面引發(fā)氮氧調(diào)控自由基聚合反應原位合成了插層型聚苯乙烯/納米蒙脫土雜化材料。TG 分析顯示，聚苯乙烯的接枝率隨著聚合時間的增長而增長，通過GPC 分析，體系中均聚物的ln([M]0/[M])與反應時間成正比，兩者呈線性關系，說明此反應在動力學上對單體濃度是一級反應。以上結果表明在蒙脫土表面進行的苯乙烯的NMRP 是一個“活性”/可控自

5、由基聚合歷程，還未見國內(nèi)外文獻報道。
　　 ⑶合成了一種新型的季銨鹽型氮氧自由基，并通過陽離子交換反應錨固到納米凹凸棒表面，以其為引發(fā)點進行氮氧調(diào)控自由基聚合，得到分子量和分子量分布可控的聚苯乙烯/納米凹凸棒雜化材料。NMR和FTIR 分析結果證明了新型的季銨鹽型氮氧自由基的成功制得，F(xiàn)TIR和XPS 分析結果表明聚苯乙烯已經(jīng)接枝到納米凹凸棒表面。由GPC分析可知聚合物分子量分布較窄，單體轉(zhuǎn)化率和數(shù)均分子量呈線性關系，反應在動力