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聚合物刷由于在吸附、粘附、光滑以及湿润等方面的特点突出，在许多方面都有重要的应用。将氮氧自由基和磺酸基负载到聚合物刷上，可制得兼具氮氧自由基和磺酸基的双功能聚合物刷。此方法可以解决小分子氮氧自由基、磺酸类化合物难以循环使用的问题。本文选择了两种聚苯乙烯基氯球为载体，通过表面接枝制备含氮氧自由基和磺酸基的聚合物刷。将其应用在醇的选择性催化氧化，N-(乙氧基亚甲基)苯胺的合成和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMA)合成中，研究其催化和阻聚特性。
首先，以甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯(TMPM)和苯乙烯(St)为单体，以微米级的氯甲基化交联聚苯乙烯微球PS-Cl为大分子引发剂，采用ARGET ATRP法合成含TMPM链段和St链段的共聚物刷PS-PSt-PTMPM，然后以3-氯过氧苯甲酸为氧化剂，将TMPM的氮氢键氧化为氮氧自由基，最后用94%硫酸将St进行磺化，得到一种微米级负载氮氧自由基和磺酸基的双功能聚合物刷PS-PSH-PTMA。采用红外光谱(FTIR)、渗透凝胶色谱(GPC)、电子自旋共振波谱(ESR)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、化学滴定法对制备的双功能聚合物刷进行了表征。
接着，为使双功能聚合物刷更易回收，将PS-Cl基质替换为具有核壳结构的磁性聚苯乙烯氯球SG-Fe3O4@PS-Cl，制备出不同链结构的聚合物刷包括均聚物刷SG-Fe3O4@PS-PSH、SG-Fe3O4@PS-PTMA以及嵌段共聚物刷SG-Fe3O4@PS-PSH-PTMA。采用FT-IR、热重(TGA)、TEM、激光粒度仪、ESR、化学滴定法对制备的磁性聚合物刷进行了表征。
最后，将兼具酸催化性和自由基捕捉性的PS-PSH-PTMA和SG-Fe3O4@PS-PSH-PTMA作为催化剂用于选择性催化氧化苯甲醇，可达到TEMPO催化水平的97%以上，且循环使用性能无明显下降；作为酸催化剂用于N-(乙氧基亚甲基)苯胺的合成，催化性能优于对甲苯磺酸、强酸型阳离子交换树脂，且循环使用性能优异；将其代替小分子酸催化剂和阻聚剂用于制备MPEGMA，结果表明，双功能聚合物刷在合成MPEGMA中既能起到高效阻聚作用，又具有良好的酸催化效果。与对甲苯磺酸和大孔型强酸阳离子交换树脂相比，其反应时间大大收缩。通过过滤或磁场回收催化剂，循环使用5次后性能良好，酯化率均在99%以上。
首先，以甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯(TMPM)和苯乙烯(St)为单体，以微米级的氯甲基化交联聚苯乙烯微球PS-Cl为大分子引发剂，采用ARGET ATRP法合成含TMPM链段和St链段的共聚物刷PS-PSt-PTMPM，然后以3-氯过氧苯甲酸为氧化剂，将TMPM的氮氢键氧化为氮氧自由基，最后用94%硫酸将St进行磺化，得到一种微米级负载氮氧自由基和磺酸基的双功能聚合物刷PS-PSH-PTMA。采用红外光谱(FTIR)、渗透凝胶色谱(GPC)、电子自旋共振波谱(ESR)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、化学滴定法对制备的双功能聚合物刷进行了表征。
接着，为使双功能聚合物刷更易回收，将PS-Cl基质替换为具有核壳结构的磁性聚苯乙烯氯球SG-Fe3O4@PS-Cl，制备出不同链结构的聚合物刷包括均聚物刷SG-Fe3O4@PS-PSH、SG-Fe3O4@PS-PTMA以及嵌段共聚物刷SG-Fe3O4@PS-PSH-PTMA。采用FT-IR、热重(TGA)、TEM、激光粒度仪、ESR、化学滴定法对制备的磁性聚合物刷进行了表征。
最后，将兼具酸催化性和自由基捕捉性的PS-PSH-PTMA和SG-Fe3O4@PS-PSH-PTMA作为催化剂用于选择性催化氧化苯甲醇，可达到TEMPO催化水平的97%以上，且循环使用性能无明显下降；作为酸催化剂用于N-(乙氧基亚甲基)苯胺的合成，催化性能优于对甲苯磺酸、强酸型阳离子交换树脂，且循环使用性能优异；将其代替小分子酸催化剂和阻聚剂用于制备MPEGMA，结果表明，双功能聚合物刷在合成MPEGMA中既能起到高效阻聚作用，又具有良好的酸催化效果。与对甲苯磺酸和大孔型强酸阳离子交换树脂相比，其反应时间大大收缩。通过过滤或磁场回收催化剂，循环使用5次后性能良好，酯化率均在99%以上。