论文部分内容阅读
当高分子单体的水溶性较差时,聚合反应通常要在有机溶剂中或在表面活性剂存在下进行,这种情况下溶剂分离回收费用高,除尽聚合物中残留溶剂或表面活性剂困难,这不仅增加成本,有损聚合产物性能,还对环境产生污染。因此,如何改进聚合方法、降低成本,使得水溶性差的单体能够直接在水相中聚合,在满足绿色环保要求的同时,进一步提高产物性能,这是一个在理论和实际上都极具价值的研究课题。环糊精具有内腔疏水、外壁亲水的环锥形结构,可以和尺寸匹配的分子形成包合物,从而在很大程度上改变客体分子的水溶性、稳定性及反应活性。利用环糊精的包合增溶作用,实现疏水性高分子单体在水相中的直接聚合,是解决上述问题的一个新方法。但目前,对于这种聚合反应的研究主要还是集中在实验现象的描述、反应条件的摸索及一些聚合参数的测定上,至于环糊精存在下,聚合反应的机理研究还不很充分。
本文以疏水性丙烯酸丁酯为单体,研究了两种水溶性不同、空腔与单体匹配程度不同的甲基化β-环糊精和α-环糊精与它的包合作用。利用紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱及热重-差热分析等检测手段对溶液法制得的两种包合物的结构及性能进行了表征和分析。结果表明,两种环糊精与丙烯酸丁酯均形成了化学计量比为1:1的包合物,丙烯酸丁酯的丁基端被环糊精空腔包合,C=C端依然位于空腔外部(大口端)。丙烯酸丁酯被环糊精包合后,热稳定性大大提高。测试计算可得甲基化β-环糊精及α-环糊精与丙烯酸丁酯包合物的包合稳定常数分别为45.8L/mol和407.31/mol,可见α-环糊精与丙烯酸丁酯的包合作用强于甲基化β-环糊精。接着研究了环糊精介导下丙烯酸丁酯的无皂乳液聚合,结果表明,在聚合体系中仅加入少量甲基化β-环糊精或α-环糊精(约为单体摩尔量的1%),即可对聚合反应速率、乳液稳定性、聚合物粒径均匀性、单体表观反应活性产生明显的优化作用,还能通过环糊精量的改变,有效调控聚合物粒径。最后,结合实验现象,对环糊精介导下丙烯酸丁酯的无皂乳液聚合机理进行了初步探讨,分析认为环糊精在聚合过程中主要起增溶和单体输送作用。