2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷与1-辛烯共聚反应

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聚烯烃是产量最大且应用十分广泛的高分子材料,可用于塑料、纤维及弹性体等诸多方面,一直是人们关注的重点方向。通过将烯烃单体与功能性单体共聚是改良聚烯烃性能的一种重要的策略。自由基共聚合已经在工业上用于制备功能化聚乙烯,而相比于乙烯,α-烯烃在自由基聚合过程中更容易发生链转移反应,目前在自由基共聚方面研究较少。聚烯烃因难以降解而造成的环境污染问题已经引起了人们的关注,而环烯酮缩醛单体在自由基开环聚合后可以在聚合物主链上引入可降解的酯键,将其作为第二单体与目标单体进行共聚是制备生物可降解聚烯烃材料的一种方法。据最近报道,环烯酮缩醛单体和乙烯的可控自由基共聚反应可以制备出可生物降解的聚乙烯。受此启发,我们通过RAFT技术进行1-辛烯与环烯酮缩醛单体——2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷的自由基共聚。Brookhart型α-二亚胺钯(Ⅱ)催化剂广泛用于烯烃的聚合,该聚合体系中独特的“链行走”过程可以降低聚α-烯烃的支链密度。已经有报道称在蓝光照射下,α-二亚胺钯(Ⅱ)催化剂中钯-碳键会均裂而产生自由基并且能够引发自由基聚合,本文希望利用这种特性来进行环烯酮缩醛单体的自由基开环聚合,将可降解的酯基引入高分子骨架中。(1)首次进行1-辛烯与环烯酮缩醛单体2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷的自由基共聚。结果表明,随着1-辛烯的投料比的增加,共聚物中1-辛烯的结构单元比例会提高,而共聚物的分子量会随之下降。我们合成出1-辛烯结构单元比例远远超出50%的共聚物。我们通过核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱监测反应过程,结果表明特定结构的RAFT试剂(N-甲基-N-苯基-S-乙腈基二硫代氨基甲酸酯)可以对共聚反应过程进行调控,所得共聚物分子量分布较窄,转化率与共聚物分子量有较明显的线性关系。(2)由于环烯酮缩醛单体2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷中两个氧原子供电子效应使得双键的电子密度大而极易在亲电试剂的存在下发生阳离子聚合。传统的阳离子型α-二亚胺钯(Ⅱ)催化剂的存在会使2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷阳离子聚合,不发生开环过程,因此我们想到在阳离子型α-二亚胺钯(Ⅱ)催化剂的溶液中加入氯离子来使其转变为中性的α-二亚胺氯钯(Ⅱ)配合物来避免阳离子聚合。实验证明氯离子的加入确实能够使阳离子型α-二亚胺钯(Ⅱ)配合物转变为中性的形式,在蓝光照射的情况下可以引发甲基丙烯酸甲酯的聚合,而2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷在该条件下的反应十分复杂。
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