采用巯基-BPO氧化还原引发体系实现GMA在硅胶微粒表面的高效接枝聚合

使用偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPMS,KH-590),对微米级硅胶微粒进行了表面化学改性,制得了表面带有巯基的改性微粒MPMS-SiO2.使改性微粒MPMS-SiO2表面的巯基与溶液中的BPO构成氧化-还原引发体系,实现了油溶性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得了接枝度为26g/100g的接枝微粒PGMA/SiO2.采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)等方法对接枝微粒PGMA/SiO2进行了表征。在此基础上,重点研究了主要因素对巯基-BPO体系引发GMA接枝聚合的影响.研究结果表明,巯基-BPO体系引发的接枝聚合,由于活性位点位于固体表面,因此也是一种表面引发接枝法。与在固体微粒表面引入可聚合双键的"穿过接枝"("grafting through")法相比,巯基-BPO引发体系可更有效地实现油溶性单体的接枝聚合.为制得高接枝度的接枝微粒PGMA/SiO2,适宜的温度为55℃,适宜的BPO用量为单体的1wt%左右,适宜的单体浓度为10 wt%。     

表面引发接枝聚合法制备高接枝度的接枝微粒SiO2-g-PMAA

将偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)键合在硅胶微粒表面,得到改性微粒AMPS-SiO2;使改性微粒表面的氨基与溶液中的过硫酸铵构成氧化-还原引发体系,实现了甲基丙烯酸(MAA)在硅胶微粒的表面引发接枝聚合,制得了高接枝度(0.30 g/g)的接枝微粒SiO2-g-PMAA;研究了影响表面引发接枝聚合的主要因素。 结果表明,适宜的温度为40 ℃。 已接枝到硅胶表面的聚合物层对后续的接枝聚合产生阻隔作用。 适宜的引发剂用量为单体质量的1.1%,适宜的单体质量分数为5%左右。     

阳离子功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO_2的制备及其对阿魏酸吸附特性的研究

使含有氨基的改性硅胶微粒表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化-还原引发体系,实施了甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得接枝微粒PDMAEMA/SiO2;又以氯乙胺为试剂,使接枝的大分子PDMAEMA的叔胺基团发生季铵化反应,实现了接枝微粒PDMAEMA/SiO2的季铵化(Quaternization)转变,制得了阳离子性功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2。采用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及Zeta电位测定等多种手段对两种微粒进行了表征。主要研究了温度对接枝聚合和季铵化转变反应的影响,优化了反应条件。还考察了功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2对阿魏酸的子吸附性能。研究结果表明,采用-NH2//S2O82-表面引发体系,可有效地实现DMAEMA的接枝聚合,适宜的反应温度为35℃;氯乙胺与接枝微粒叔胺基团之间的季铵化反应可顺利进行,适宜的反应温度为60℃,叔胺基团的季铵化度可达82%。凭借主-客体之间的强静电相互作用并协同以阳离子-π相互作用,功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2对阿魏酸可产生很强的吸附作用,在中性条件下,吸附容量高达187mg/g。     

构建巯基-Ce(Ⅳ)盐氧化还原引发体系实现丙烯腈在硅胶微粒表面的高效接枝聚合

使用偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPMS,KH-590),对微米级硅胶微粒进行了表面化学改性,将巯基引入硅胶微粒表面(SiO2-MPMS),构成巯基-Ce(Ⅳ)盐氧化-还原引发体系,探索研究了丙烯腈在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得了高接枝度(30 g/100g)的接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN.采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)等方法对接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN进行了表征.在此基础上,重点研究了主要因素对巯基-Ce(Ⅳ)盐体系引发AN接枝聚合的影响.研究结果表明,类似于羟基-Ce(Ⅳ)盐体系,巯基-Ce(Ⅳ)盐体系也可以有效地引发乙烯基单体在固体微粒表面接枝聚合.与在固体微粒表面引入可聚合双键的"grafting through"接枝聚合法相比,铈盐引发的接枝聚合,由于活性位点居于载体表面,故具有高的接枝度,是一种高效率的表面引发接枝法.为制得高接枝度的接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN,本研究体系适宜的酸浓度为0.25 mol/L;Ce(Ⅳ)盐浓度为5.0×10-3 mol/L;接枝聚合宜在50℃下进行.     

氨基-铈盐氧化还原体系引发对苯乙烯磺酸钠在硅胶微粒表面的接枝聚合

使用偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面化学改性,将氨基引入硅胶微粒表面,构成氨基-Ce(Ⅳ)盐氧化-还原引发体系。研究了在其作用下对苯乙烯磺酸钠(SSS)在硅胶微粒表面的接枝聚合,制得了具有较高接枝度(18g/100g)的接枝微粒PSSS/SiO2。采用FTIR、SEM及TGA等方法对接枝微粒进行表征。考察了对该表面引发接枝聚合体系接枝度影响的主要因素。结果表明,氨基-Ce(Ⅳ)盐体系可以有效地引发乙烯基单体在固体微粒表面的接枝聚合,氨基的质子化对产生自由基的引发步骤具有负影响;为提高PSSS的接枝度,引发剂溶液(铈盐+硫酸)宜采用滴加的方式加入;适宜的单体浓度为14(wt)%;接枝聚合宜在50℃下进行。接枝微粒PSSS/SiO2是一种功能复合微粒,凭借离子交换作用,对重金属离子和稀土离子均可产生强的吸附作用。     

表面引发接枝聚合法制备接枝微粒PHEMA/SiO2及其8-羟基喹啉功能化转变研究

通过用表面引发接枝聚合和高分子反应制备8-羟基喹啉型复合螯合微粒.首先使用γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面改性,制得改性微粒AMPS-SiO2;使改性微粒AMPS-SiO2表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化-还原引发体系,实施了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在硅胶微粒表面的高效引发接枝聚合,制得了接枝微粒PHEMA/SiO2.又以5-氯甲基-8-羟基喹啉(CHQ)为试剂,使接枝的PHEMA发生大分子反应,实现了接枝微粒PHEMA/SiO2的8-羟基喹啉功能化转变,制得了复合微粒HQ-PHEMA/SiO2.采用多种手段对两种微粒进行了表征,重点研究了氨基-过硫酸盐表面引发接枝体系的接枝聚合机理,并研究了CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间取代反应的机理,还初步考察了功能微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子的螯合吸附性能.研究结果表明,氨基-过硫酸盐表面引发接枝聚合体系具有很高的引发活性,在室温(30℃)即可制得高接枝密度(40 g/100g)的接枝微粒PHEMA/SiO2;CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间的取代反应遵循SN1的反应历程,使用强极性溶剂有利于反应的进行.微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子呈现很强的螯合吸附能力,是一种功能复合微粒.     

表面引发接枝聚合法制备抗蚜威分子表面印迹材料及其分子识别与结合特性研究

基于表面引发接枝聚合,设计与建立了一种新的分子表面印迹(MIP)方法.先使用偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面改性,制得改性硅胶AMPS-SiO2;在酸性水溶液体系中,凭借强静电相互作用,阴离子单体对苯乙烯磺酸钠(PSSS)被结合在模板分子抗蚜威周围;改性硅胶AMPS-SiO2表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化还原引发体系,在硅胶微粒表面产生自由基,引发结合在模板分子周围的SSS及交联剂甲基双丙烯酰胺(MBA)在硅胶微粒表面发生接枝交联聚合,从而实现了抗蚜威分子的表面印迹,制得了抗蚜威分子表面印迹材料MIP-PSSS/SiO2.以残杀威为对比物,采用静态与动态两种方法,考察研究了分子表面印迹材料MIP-PSSS/SiO2对抗蚜威的分子识别特性与结合性能.研究结果表明,印迹材料MIP-PSSS/SiO2对抗蚜威分子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性,相对于残杀威分子,MIP-PSSS/SiO2对抗蚜威分子的识别选择性系数为9.373,显示出高的分子识别选择性.     

接枝微粒PGMA/SiO2的制备及其功能化转变

以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)为偶联剂,采用"接出"法将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝于微米级硅胶(SiO2)微粒表面制得接枝微粒PGMA/SiO2;用乙二胺(EDA)对其进行改性,在PGMA/SiO2表面引入胺基制得双功能复合载体EDA-PGMA/SiO2(2)。考察了影响接技聚合的因素,并初步考察了2对辣根过氧化物酶的固定性能。结果表明:AIBN和单体(GMA)的用量对接枝度有较大影响,在w(AIBN)为1.4%,GMA 11 mL,于70℃反应20 h的条件下可制得接枝度为23.55 g.100g-1的PGMA/SiO2;采用共价偶联法实施了2对辣根过氧化酶(HRP)的固定化,结果表明,2对HRP表现出良好的固定化效果。     

胺对有机过氧化物引发聚合的影响

<正> 有机过氧化物引发烯类单体的聚合,可以加入芳叔胺促进过氧化物的分解,提高聚合速度。其中最常用的芳叔胺有N,N-二甲苯胺(DMA)、N,N-二甲基对甲苯胺(DMT),本文采用过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化二月桂酰(LPO)、叔丁基过氧化氢(TBH)和过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)四种过氧化物为引发剂进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的本体聚合,测得其聚合速度R_p的顺序为LPO>BPO>TBH>TBPB,但在添加芳叔胺DMT或脂环叔胺N-乙基哌啶(NEP)时,则聚合速度的顺序变为BPO-胺>LPO-胺>TBH-胺>TBPB-胺。添加这两种叔胺虽然都能促进聚合,但只对BPO引发剂有显著的影响,研究结果如下:     

含胺基功能性单体的聚合研究——Ⅵ.4-N′,N′-二甲氨基苯基N-取代丙烯酰胺的合成及其聚合

<正> 前文报道了含芳香叔胺基丙烯酸酯-甲基丙烯酸4-N,N-二甲氨基苄酯(DMABMA)的合成和聚合。这种在分子中既含有二甲氨基苯基,又含有双键的单体为“可聚合芳香叔胺”,在过氧化二酰如过氧化苯甲酰(BPO),过氧化月桂酰(LPO)引发下,芳香叔胺残基参与氧化还原引发体系,进而双键发生聚合反应。本文报道了二甲氨基苯基取代丙烯酰胺,即N-(4-N,N‘-二甲氨基苯基)丙烯酰胺(DMAPAA)和N-(4-N,N-二甲氨基苯基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)的合成及聚合。     

生物碱分子表面印迹聚合物材料的设计与制备及其分子识别特性

采用巯基/偶氮二异丁腈(AIBN)表面引发体系,实现了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得接枝微粒PGMA/SiO2;然后使接枝大分子PGMA的环氧基团与间二氨基苯磺酸钠(SAS)分子中的对位氨基发生开环反应,将苯磺酸钠基团键合在接枝大分子侧链,制得苯磺酸盐功能化的接枝微粒SAS-PGMA/SiO2。 在对功能微粒SAS-PGMA/SiO2与苦参碱分子间的相互作用进行考察研究的基础上,以戊二醛为交联剂,实施了苦参碱分子的表面印迹,制备了苦参碱分子表面印迹材料MIP-SASP/SiO2。 实验结果表明,在近中性溶液中,功能接枝微粒SAS-PGMA/SiO2与苦参碱分子间存在静电相互作用,以此为基础所设计与制备的表面印迹材料MIP-SASP/SiO2对苦参碱分子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性。 相对于对照物金雀化碱而言,该印迹材料对苦参碱的识别选择性系数为10.7。     

改性聚偏氟乙烯接枝磺化聚(苯乙烯-co-丙烯酸)膜的研制

以过氧化苯甲酰(BPO)作引发剂,通过溶液接枝聚合法把苯乙烯/丙烯酸同时接枝到原硅酸钠改性的聚偏氟乙烯(PVDF)膜上,磺化后得到聚偏氟乙烯接枝磺化聚(苯乙烯-co-丙烯酸)膜(PVDF-g-P(SSA-co-AA)).研究了苯乙烯和丙烯酸的不同比例对膜的接枝反应及其相对湿度对膜电导率和含水量的影响.用傅立叶变换红外光谱(FTIR)检测原硅酸钠改性的PVDF膜经过接枝和磺化后所发生的结构变化,并用扫描电镜(SEM)观察PVDF膜接枝前后的形貌以及接枝磺化后产物PVDF-g-P(SSA-co-AA)膜的形貌及硫和硅分布.结果表明,原硅酸钠改性的PVDF膜与苯乙烯/丙烯酸同时发生接枝聚合反应,环境的相对湿度在20%～80%范围,对添加10wt%Na4SiO4的PVDF-g-P(SSA-co-AA)膜的电导率的影响基本不变,并达到0.0198S·cm-1.原硅酸钠改性的PVDF膜结构在接枝前后和磺化前后发生变化,确认磺化反应不只是在膜表面,同时渗入膜中进行.     

NARROW-DISPERSED CROSSLINKED CORE-SHELL POLYMER MICROSPHERES PREPARED BY SURFACE-INITIATED ATOM TRANSFER RADICAL POLYMERIZATION＊

Grafting of polystyrene with narrowly dispersed polymer microspheres through surface-initiated atom transfer radical polymerization (ATRP) was investigated. Polydivinylbenzene (PDVB) microspheres were prepared by dispersion polymerization with poly(N-vinyl pyrrolidone) (PVP) as stabilizer. The surfaces of PDVB microspheres were chloromethylated by chloromethyl methyl ether in the presence of zinc chloride as catalyst to form chloromethylbenzene initiating core sites for subsequent ATRP grafting of styrene using CuCl/bpy as catalytic system. Polystyrene was found to be grafted not only from the particle surfaces but also from within a thin shell layer, resulting in the formation of particles size increased from 2.38-2.58μm, which can further grow to 2.93μm during secondary grafting polymerization of styrene. This demonstrates that grafting polymerization proceeds through a typical ATRP procedure with living nature. All of the prepared microspheres have narrow particle size distribution with coefficient of variation around 10%.     

氯甲基聚苯乙烯/硅胶复合微粒的制备与表征

采用"接出(grafting from)"方式,在溶液聚合体系中将苯乙烯(St)接枝聚合在微米级硅胶表面,制备了接枝微粒PSt/SiO2;使用新型氯甲基化试剂1,4-二氯甲氧基丁烷,对接枝在硅胶表面的聚苯乙烯进行了氯甲基化(CM)反应,制得了氯甲基聚苯乙烯/硅胶(CMPS/SiO2)复合微粒.采用热重分析(TG)测定了PSt/SiO2的接枝度,并使用扫描电子显微镜(SEM)观察了其形貌;通过红外光谱法(FTIR)与佛尔哈德分析法表征了CMPS/SiO2的化学结构与组成.重点考察了各种因素对PSt/SiO2氯甲基化反应过程的影响规律.研究结果表明,CMPS/SiO2的制备不仅具有绿色环保的特点,而且反应容易控制.反应时间、溶剂种类与用量、催化剂种类与用量及氯甲基化试剂的用量等因素均会对该复合微粒的制备产生影响,如影响CMPS/SiO2的氯甲基化程度;抑制或促进已接枝的PSt大分子链之间通过Friedel-Crafts反应发生交联.若选用SnCl4为催化剂,以CH2Cl2为溶剂,在室温下反应10 h左右,可制得氯含量接近16 wt%(以接枝的PSt为基准计算)的CMPS/SiO2.     

Preparation and characterization of optically functional hollow sphere hybrid materials by surface-initiated RATRP and “click” chemistry

The randomcopolymers grafted onto the surfaces of SiO2 hollow sphere via reverse atom transfer radical polymerization (RATRP) and "click" chemistry were investigated. A sufficient amount of peroxides, as initiating moieties, were introduced onto the surface of hollow spheres. Then styrene and 4-vinylbenzyl azide were polymerized via surface-initiated reverse atom transfer radical polymerization (SI-RATRP) using the peroxide group modified hollow sphere as initiator, resulting in hollow spheres (HS) with grafted polystyrene-co-poly(4-vinylbenzyl azide) copolymer brushes as (HS-g-PS-co-PVBA) intermediate material. Subsequently, N-propargyl-carbazole (PC) was covalently bonded to HS-g-PS-co-PVBA by the "click" reaction, resulting in the HS-g-PS-co-PVBPC hybrid material. The excitation spectrum is dominated by a broad band from 350 nmto 400 nmwith the maximum peak at 362 nm, attributed to the characteristic absorption of the carbazole group of HS-g-PS-co-PVBPC hybrid material.     

接枝型三相转移催化剂的制备及其催化作用

将苯乙烯(St)接枝聚合在微米级硅胶表面,制备了接枝微粒PSt/SiO2;使用新型氯甲基化试剂1,4-二氯甲氧基丁烷,对接枝在硅胶表面的聚苯乙烯进行了氯甲基化(CM)反应,制得了氯甲基聚苯乙烯/硅胶(CMPS/SiO2)接枝微粒;使三乙胺与CMPS分子链上的苄氯基团发生季铵化反应,制得了固载有季铵盐(Quaternary salt)的接枝微粒QPSt/SiO2,即制得了接枝型三相相转移催化剂.将此相转移催化剂用于氯化苄与乙酸钠合成乙酸苄酯的相转移催化反应,考察了催化活性、各种因素对相转移催化反应的影响及催化剂的重复使用性能.实验结果表明,接枝型三相相转移催化剂QPSt/SiO2对乙酸苄酯的合成具有较高的催化活性,在液-固-液之间即可有效地实现反应物种乙酸根的转移,在60℃的较低温度下反应7 h,氯化苄的转化率可达66.1%;研究发现,固体催化剂QPSt/SiO2表面接枝聚合物PSt的季铵化程度对其催化活性有很大的影响,季铵化程度过大与过小催化活性都较低,当季铵化程度为20%左右时,催化剂的活性最高.