2-三氟甲基丙烯酸甲酯及其聚合物的合成与性质

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含氟丙烯酸酯类聚合物是一类重要的高分子材料,它不仅具有独特的低表面能、高生物相容性,而且具有优良的耐候性、耐化学品性等特点。目前,我国使用较多的具有疏水、疏油性能的含氟材料主要为含氟丙烯酸酯类聚合物,这类化合物多含有长链的全氟烷基(CnF2n+1,n≥8),而长氟碳链化合物在自然环境中极难降解,在人体、动植物体内会长期蓄积,毒性大,并具有潜在的致癌作用。因此,探索研究具有优异表面性能的短链含氟丙烯酸酯类疏水、疏油材料,引起了学者们的广泛关注。本论文首先以2-三氟甲基丙烯酸(TFMAA)为起始原料,设计合成了2-三氟甲基丙烯酸甲酯(MTFMA)功能单体。接下来,以MTFMA作为功能单体,通过自由基溶液聚合方法进一步合成了聚2-三氟甲基丙烯酸甲酯(P-MTFMA)。同时系统研究了合成过程的影响因素和最佳反应条件。其次,采用红外光谱仪、核磁共振仪、热失重分析仪、凝胶色谱仪和扫描电镜仪等对其结构和性质进行了分析。此外,系统地研究了成膜方式、溶剂以及成膜温度对P-MTFMA涂膜疏水、疏油性能的影响。研究表明,对于MTFMA,其最佳合成条件为:反应温度70oC,TFMAA与硫酸二甲酯的浓度比为1:1.3,反应时间8h。对于P-MTFMA,其最佳合成条件为:以甲苯做溶剂,引发剂BPO的用量为wt0.1%,聚合时间为30h,聚合搅拌速度为100r/min,在此条件下合成的P-MTFMA,其平均分子量为4.9836×105,聚合度为3256。同时,采用滴延法,在三氟甲苯中,成膜温度为80oC的条件下,制备出的P-MTFMA涂膜的疏水、疏油性能最好,其对水和正十六烷的静态表面接触角分别为157.9o和112.8o。通过本论文的研究,成功地合成了一种具有良好疏水、疏油性能,其平均分子量为4.9836×105,聚合度为3256,新的短链含氟丙烯酸酯类高分子材料,聚2-三氟甲基丙烯酸甲酯(P-MTFMA),并系统地进行了其反应条件、结构与性能等的研究。这将为设计合成具有优异表面性能的短链含氟丙烯酸酯类疏水、疏油材料,提供一定的参考。
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