基本信息
- 项目名称：
- 丙烯酸酯类嵌段共聚物/SiO2复合材料的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文通过反向原子转移自由基聚合技术制备PMMA-Cl大分子引发剂, 再采用原子转移自由基聚合技术制备PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA嵌段共聚物，，通过GPC, FTIR, 1H-NMR, DSC, TGA等进行了表征，进一步用表面接枝技术制备了相应的复合材料，优化反应条件，通过系列表征，表明该复合材料具有良好的降解性能，可以应用于生物医学、建筑材料等领域，具有广阔的发展前景。
- 详细介绍：
- 采用反向原子转移自由基聚合（RATRP）技术制备大分子引发剂聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-Cl），通过原子转移自由基聚合（ATRP）技术，合成两嵌段聚（甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酸-2-羟乙酯）（PMMA-b-PHEMA）和聚（甲基丙烯酸甲酯-b-丙烯酸-2-羟乙酯）（PMMA-b-PHEA），采用FT-IR、1H-NMR、DSC-TGA等表征其结构， GPC表征其分子量和分子量分布。采用硅烷偶联剂KH-570对SiO2进行表面处理后，再与PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA接枝聚合制得SiO2复合材料，采用FT-IR、DSC-TGA、SEM等表征其结构和性能，结果表明合成产物中的有机链段的热分解温度提高。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本文通过反向原子转移自由基聚合技术制备PMMA-Cl大分子引发剂, 再采用原子转移自由基聚合技术制备PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA嵌段共聚物，，通过GPC, FTIR, 1H-NMR, DSC, TGA等进行了表征，进一步用表面接枝技术制备了相应的复合材料，优化反应条件，通过系列表征，表明该复合材料具有良好的降解性能，可以应用于生物医学、建筑材料等领域，具有广阔的发展前景。
科学性、先进性及独特之处
- 1． 采用原子转移自由基聚合法制备嵌段共聚物PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA。 2． 采用表面接枝技术合成(PMMA-b-PHEMA)/SiO2和(PMMA-b-PHEA)/SiO2复合材料，国内外文献未见报道用此方法来制备该嵌段共聚物和该嵌段共聚物/SiO2复合材料。该复合材料具有良好的降解性能，可以应用于生物医学、建筑材料等领域，具有广阔的发展前景。
应用价值和现实意义
- 采用表面接枝技术制备(PMMA-b-PHEMA)/SiO2和(PMMA-b-PHEA)/SiO2复合材料，使聚合反应具有很好的可控性，制备的复合材料具有良好的降解性能，在生物医学、建筑、航海、航空等领域有巨大的发展潜力。
学术论文摘要
- 采用反向原子转移自由基聚合（RATRP）技术制备大分子引发剂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA-Cl，通过原子转移自由基聚合（ATRP）技术，合成结构明确的两嵌段共聚物聚（甲基丙烯酸甲酯-b-丙烯酸-2-羟乙酯）PMMA-b-PHEA和聚（甲基丙烯酸甲酯-b-甲基丙烯酸-2-羟乙酯）PMMA-b-PHEMA ，并通过FTIR、1H-NMR、DSC-TGA等表征手段进行结构表征，采用GPC对其分子量和分子量分布进行了考察；通过硅烷偶联剂KH-570对SiO2表面进行处理，与两亲嵌段共聚物PMMA-b-PHEA和PMMA-b-PHEMA通过接枝聚合，制得SiO2复合材料，采用FTIR、TGA、SEM等表征手段对SiO2复合材料进行结构和性能表征，结果表明合成产物具有具有良好的降解性能。
获奖情况
- 林文静，易国斌，王倩，苏永锋，胡伟涛，陈超.《PMMA-b-PHEA嵌段共聚物的制备和表征》于2010年5月《功能材料》录用（EI收录） 2．苏永锋，易国斌，林文静，胡伟涛，陈超.《两嵌段共聚物PMMA-b-PHEMA的合成与表征》于2010年2月《高分子材料科学与工程》录用（EI收录） 3．王媚，林文静，黄海亮，张斯.《ATRP以及ATRP法制备嵌段共聚物研究进展综述》已在《化工技术与开发》2010年第39卷第9期发表 4．发明专利：一种甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物及其制备方法 专利号：201010281358.8 发明人：易国斌，林文静，黄海亮，张斯，王媚 申请日期：2010年9月10日
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] Wang J S, Matyjaszewski K. Co trolled/“living”radical polym- erization, atom transfer radical polymerization in the presence of transition-metal complexes[J]. J Am Chem Soc, 1995, 117: 5614-5615. [2] Kato M, Kamigaito M, Sawamoto M. Polymerization of Meth- yl Methacrylate with the Carbon Tetrachloride/Dichlorotris-(t- riphenylphosphiner)uthenium(II)/Methylaluminum Bis(2,6-di- tert-butylphenoxide) Initiating Matyjaszewski K,et al[J]. Chem Review, 2001, 101(9), 2921. [3] Percec V, Barboiu B. “Living” Radical Polymerization of Sty- rene Initiated by Arenesulfonyl Chlorides and cul(bpy) Cl[J]. Macromolecules, 1995, 28(23): 7970-7972. [4] Mayjaszewski K, Xia J. Atom transfer radical polymerization [J]. Chem Rev, 2001, 101(9): 2921-2990. [5] 彭 慧，程时远，封麟先. 聚苯乙烯-b-聚硅氧烷-b-聚苯乙 烯三嵌段共聚物的合成及表征[J]. 高分子学报，2003, 4: 4 80-483.
同类课题研究水平概述
- 关于1995年兴起的原子转移自由基聚合(ATRP)技术，在短短的十五年里，国内外都有很多的报道。国外Matyjaszewski小组的报道较多。他们在催化体系上先后研究了铜系和铁系催化剂，并且于1995年报道了第一个反向原子转移自由基聚合RATRP体系，研究了均相RATRP引发聚合和其乳液聚合，研究表明其结果同样符合自由基聚合。 在国内也已有多所高校对ATRP展开了较为深入的研究（如南开大学、四川大学、北京化工大学等），包括引发体系、催化体系、均相与非均相、两亲性嵌段共聚物等的研究。用ATRP法合成指定结构的嵌段共聚物，不管是在两亲性嵌段共聚物，星形嵌段共聚物，还是含硅烷的嵌段共聚物等都有取得一定的成功。 SiO2是当前材料科学研究的一个热点，而在摩擦学方面的优异性能逐渐被重视。如段春英等合成了具有核壳结构的 PS／SiO2 复合纳米粒子,可将液体石蜡的失效负荷从400 N提高到1000N，并具有良好的抗磨性能。SiO2 因其表面界面效应、小尺寸效应，量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等纳米效应的存在,使得它具有许多独特的优良性能, 已被广泛地应用于硅橡胶、塑料等领域。Li Zongwei等采用油酸改性纳米SiO2，对其在有机相中的分散情况进行了研究。C. Perruchot等采用二甲基乙氧基硅烷修饰纳米SiO2，通过ATRP技术使被修饰的纳米SiO2。粒子分别和多种亲水性甲基丙烯酯发生反应，合成结构可控的核壳结构SiO2／聚合物复合粒子。郭爽，颜培力等曾通过RATRP技术使改性过的SiO2与PMMA发生接枝反应。 本作品采用原子转移自由基聚合技术首先制备嵌段共聚物PMMA-b-PHEMA和PMMA-b-PHEA嵌段共聚物后，再采用表面接枝技术合成 (PMMA-b-PHEMA)/SiO2和(PMMA-b-PHEA)/SiO2复合材料, 使聚合反应具有很好的可控性，制备的复合材料具有良好的降解性能，在生物医学、建筑、航海、航空等领域有巨大的发展潜力。
