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氯乙烯(VC)自由基聚合具有“慢引发、快增长、速终止、易转移”的特点,导致向单体的链转移反应限制了聚氯乙烯(PVC)的聚合度,且分子量和分子结构可控性差,分子量分布宽,影响材料的使用性能。活性自由基聚合(LRP)是一种有效的高分子设计手段,具有自由基聚合反应条件温和、适用单体广的优点,同时又具有分子量分布窄、分子量可控、端基具有活性、可以制备嵌段共聚物等活性聚合的优点。 目前报道的氯乙烯活性自由基聚合方法,普遍具有原料试剂昂贵的缺点,且反应体系相对复杂、反应条件较苛刻。而在自由基聚合体系中加入碘,引入退化转移反应,能够使聚合过程表现出活性聚合特征聚,这种方法被称为反向碘转移聚合(RITP)据此,本论文拟选用传统自由基聚合引发剂和价格低廉、易储存的碘为原料,将易与传统自由基聚合工艺相融合的反向碘转移聚合技术用于氯乙烯聚合,开展反向碘转移聚合在氯乙烯聚合上的应用研究。 以KH-20和E-50为分散剂,研究了碘和温度对VC悬浮聚合的影响。结果表明,在氯乙烯自由基聚合体系中加入碘,聚合体系转变为反向碘转移聚合,出现诱导期,分子量分布变窄,分子量随单体转化率的增加而增加,具有活性聚合的特征。升高温度或增加碘用量,分子量减小,分子量分布变窄;升高或减小碘用量,聚合速率加快,诱导期缩短。在75℃、[VC]0/[AIBN]0/[I2]0=400/1/0.5下反应8h,单体转化率可达76.8%,Mn=19282,PDI维持在1.6-1.8之间。 采用溶液聚合方式(四氢呋喃为溶剂),在65℃下研究了碘浓度和引发剂浓度对VC聚合反应的影响。结果显示,碘浓度对VC溶液聚合的影响规律与悬浮聚合一致,但当[AIBN]0/[I2]0=1/0.5时就表现出明显的阻聚作用,反应36h单体转化率仅有1.58%。增大引发剂浓度,分子量减小,分子量分布变窄,但诱导期时长和聚合速率的变化不大。在65℃、[VC]0/[AIBN]0/[I2]0=100/1/0.15下反应36h,单体转化率为25.2%,Mn=5106,PDI=1.56。 测定RITP法产物PVC分子结构显示链端基为-C(CH3)2(CN)和-CHICl,说明聚合过程中包含碘的退化转移反应,因此使聚合过程体现出一定的活性聚合特征。从DSC/TG曲线可以看出,用RITP法制备的PVC的热稳定性高于普通自由基聚合SG-5型PVC,进一步说明RITP法能有效控制VC聚合过程,分子结构规整,链缺陷结构少。