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含氟材料由于其特殊的物理、化学性质,在工业、公共卫生及国防等众多领域受到日益广泛的重视。如今人们正积极地探索合成各种含氟高聚物。而其中对通用高分子的氟化改性,既可使其获得含氟材料特有的优良性能,又能保留原有材料的优点,同时避免了含氟聚合物价格昂贵的缺点,而受到尤为广泛的重视。本论文就是在导师关于含氟酰基过氧化物及含氟氮氧自由基化学的积累基础上,以探索采用温和手段对高聚物进行氟化改性为主要目标。
本文主要分为两部分。第一部分(第二章到第五章)利用2,3,3,3—四氟—2—[1,1,2,2—四氟—2—(磺酰氟)乙氧基]丙酰氟(FSO2CF2CF2OCF(CF3) COF),合成了一种特殊的酰基过氧化物,全氟[2—(2—磺酰氟)乙氧基]丙酰基过氧化物[(FSO2CF2CF2O(CF3) CFCOO)2],并对其应用进行了探讨。其中第三章探索了(FSO2CF2CF2O(CF3) CFCOO)2对含苯环聚合物的改性反应以制备含氟离子交换膜,对于线性聚苯乙烯改性相当成功,但对聚砜的改性却失败了。第四章对此过氧化物的F113溶液与大孔交联聚苯乙烯球体进行的液—固相反应进行了研究。按照单电子转移反应机理在大孔交联聚苯乙烯苯环上引入了官能团—(CF(CF3) OCF2CF2SO2F),碱性水解后制得了一种新型大孔离子交换树脂。我们希望利用氟醚链的化学交换树脂的性能。同时还研究了不同氟化比率、不同交联度、不同球体大小的聚苯乙烯及不同温度时的改性反应并对合成的树脂进行了表征。第五章则研究了(FSO2CF2CF2O(CF3) CFCOO)2作为引发剂合成具有含氟端基的低聚物的反应,获得了其引发苯乙烯聚合的最佳条件。
本文第二部分(第六章)通过单电子转移反应在室温下合成了稳定的全氟丙酰基—仲丁基氮氧自由基并将其作为在溶剂化特性ESR研究中的自旋探针。研究中发现该氮氧自由基在11种非质子性溶剂中的aN值与反映溶剂分子群聚性的参数有ET、Z有极好的线性相关,得到了两个相关方程:aN=1.77×10-2ET+6.64(10种溶剂,r=0.984);aN=0.97×10-2Z+6.73(5种溶剂,r=0.963)。同时阐明了相关方程中的斜率和截距的物理意义。