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RAFT 试剂双硫酯对 β- 蒎烯/丙 烯腈可控共聚合的影响

RAFT 试剂双硫酯对 β- 蒎烯/丙 烯腈可控共聚合的影响. 专业： 化学工程与工艺 本科生： 夏露 指导老师： 卢江教授 ,李岸龙博士生. 选题意义及国内外研究现状. β - 蒎烯是再生性天然资源，但其聚合物萜烯树脂品种单一，应用领域有限。 由于 β - 蒎烯只具有阳离子聚合活性，而可进行阳离子聚合的其他单体有限，导致 β - 蒎烯共聚物品种不多。 给电子单体 β - 蒎烯若能与种类繁多的受电子单体进行自由基交替共聚，便可扩大其应用领域。. 丙烯腈是一种受电子单体，本课题拟尝试实现它与 β - 蒎烯的自由基共聚合。

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RAFT 试剂双硫酯对 β- 蒎烯/丙 烯腈可控共聚合的影响

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Presentation Transcript

  1. RAFT试剂双硫酯对β-蒎烯/丙 烯腈可控共聚合的影响 • 专业： 化学工程与工艺 • 本科生： 夏露 • 指导老师： 卢江教授 ,李岸龙博士生

  2. 选题意义及国内外研究现状 • β-蒎烯是再生性天然资源，但其聚合物萜烯树脂品种单一，应用领域有限。 • 由于β-蒎烯只具有阳离子聚合活性，而可进行阳离子聚合的其他单体有限，导致β-蒎烯共聚物品种不多。 • 给电子单体β-蒎烯若能与种类繁多的受电子单体进行自由基交替共聚，便可扩大其应用领域。

  3. 丙烯腈是一种受电子单体，本课题拟尝试实现它与β-蒎烯的自由基共聚合。 • RAFT（Reversible addition-fragmentation chain transfer，可逆加成-断裂链转移）是一种有效的活性/可控自由基聚合方法，它可以严格的控制聚合产物的分子量及其分子量分布。 RAFT聚合能够成功的关键在于找到一种合适的双硫酯类化合物。 • 本课题拟将此活性聚合方法应用于β-蒎烯/丙烯腈共聚合体系，以期控制该共聚合体系。

  4. 工作设想及创新之处 • 工作设想 1、设计并合成预期结构的RAFT试剂（双硫酯）。 2、研究它们对β-蒎烯/丙烯睛可控共聚合的影响，从中筛选出最适合目标共聚合体系的RAFT试剂。以期控制该自由基共聚合反应体系，得到分子量及其分布可控的β-蒎烯/丙烯睛共聚物。

  5. 创新之处 实现β-蒎烯与受电子单体丙烯睛的有效自由基共聚合，并在此基础上实现二者的可控聚合。

  6. 实验及讨论 • 合成三种RAFT试剂 PEDPA CED CPDB 用1HNMR对所合成RAFT试剂进行结构确认 结果表明，得到目标产物。

  7. β-蒎烯与丙烯腈的RAFT共聚合研究 PEDPA为RAFT试剂的一级动力学曲线和转化率—时间曲线 65oC本体聚合 β-蒎烯:丙烯腈=1:8.08 PEDPA:AIBN=4.19:1 （β-蒎烯+丙烯腈）:PEDPA=215:1 （β-蒎烯+丙烯腈）:AIBN=901.5:1

  8. PEDPA为RAFT试剂的Mn-conv/%，Mw/Mn- conv/曲线反应条件同上

  9. PEDPA作为RAFT试剂聚合β-蒎烯/丙烯腈体系,该聚合反应的活性种浓度基本保持恒定，活性链的增长得到有效控制，聚合产物的分子量控制较好。实现了β-蒎烯与丙烯腈的可控共聚合。PEDPA作为RAFT试剂聚合β-蒎烯/丙烯腈体系,该聚合反应的活性种浓度基本保持恒定，活性链的增长得到有效控制，聚合产物的分子量控制较好。实现了β-蒎烯与丙烯腈的可控共聚合。

  10. CED为RAFT试剂的一级动力学曲线和转化率—时间曲线CED为RAFT试剂的一级动力学曲线和转化率—时间曲线 70oC本体聚合 β-蒎烯:丙烯腈=1:8.05 CED:AIBN=1.49:1 （β-蒎烯+丙烯腈）:AIBN=897:1

  11. CED为RAFT试剂的Mn-conv/%，Mw/Mn- conv/曲线反应条件同上

  12. CED作为RAFT试剂聚合β-蒎烯/丙烯腈体系,聚合反应后期的链增长活性种有一定损失，活性链的增长控制较PEDPA差，聚合产物的分子量控制不及PEDPA。CED基本上实现了β-蒎烯与丙烯腈的自由基RAFT可控共聚合。CED作为RAFT试剂聚合β-蒎烯/丙烯腈体系,聚合反应后期的链增长活性种有一定损失，活性链的增长控制较PEDPA差，聚合产物的分子量控制不及PEDPA。CED基本上实现了β-蒎烯与丙烯腈的自由基RAFT可控共聚合。

  13. CPDB为RAFT试剂的一级动力学曲线和转化率—时间曲线CPDB为RAFT试剂的一级动力学曲线和转化率—时间曲线 70oC本体聚合 β-蒎烯:丙烯腈=1:9.42 CPDB:AIBN=2.16:1 (β-蒎烯+丙烯腈):CPDB=406.7:1

  14. CPDB为RAFT试剂的Mn-conv/%，Mw/Mn- conv/曲线反应条件同上

  15. CPDB作为RAFT试剂聚合β-蒎烯/丙烯腈体系，对比PEDPA ，聚合反应后期的链增长活性种有一定损失，但聚合产物的分子量得到较好的控制。较好的实现了CPDB对β-蒎烯与丙烯腈的自由基RAFT可控共聚合。

  16. 结论 • CPDB能较好地实现β-蒎烯与丙烯腈的自由基RAFT可控共聚合，PEDPA效果尚可，CED相对最差。 β-蒎烯/丙烯腈体系对RAFT试剂的选择性很高。 • 三种RAFT试剂（ ）结构如下：

  17. PEDPA CED CPDB

  18. 致 谢 本课题是在导师卢江教授和李岸龙师兄悉心指导下完成的，在此谨表示由衷的谢意和敬意。 我也经常得到梁晖老师的有益建议和实验指导。徐文烈老师保证了实验的所需，在此一并表示深深感谢。本实验室的诸位师兄师姐特别是袁谋也给予了我很大的支持和帮助。 最后感谢化学院创新基金对本课题的大力支持！

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