论文总字数：15467字

摘 要

有机催化原子转移自由基聚合(Organic-catalyzed Atom Transfer Radical Polymerization, O-ATRP)技术近年来在学术界引起许多学者研究的兴趣，因为其相较于传统ATRP工艺是一种更加科学环保的新型活性自由基技术。O-ATRP反应中不使用会在产物中残留的过渡金属催化剂，取而代之的是吩嗪类衍生物，是一类催化活性高、体系简单的新型的光诱导剂，通过可见光活化制备高效率引发剂，合成具有可调重量和分散度的聚合物。由于O-ATRP技术所需的催化剂浓度非常之低，因此在最终产物中基本不会检测出金属催化剂，使得改性产物不会和电场发生相互作用，在高电场下的表现极佳，最终产物可以应用于电子领域。此外，ATRP工艺因为高温的缘故会导致反应过程中有单体发生自聚合，而O-ATRP的反应条件温和，可以更好地控制得到最终改性产物。该论文选取P(VDF-co-CTFE)为大分子引发剂，甲基丙烯酸丁酯(BMA)为功能化单体，选用对茴香醛有机催化剂替代传统金属催化剂，在紫外光照射下引发反应研究其接枝聚合效果。对产物做核磁分析和傅里叶红外分析，确定结构构筑完成，得到预期的大分子产物，并且该产物的介电能量储存性质得到改善。

关键词：有机催化 光诱导 接枝聚合

Synthesis of functional fluorine containing copolymers by O-ATRP Technology

Abstract

Organic catalyzed atom transfer radical polymerization (OATRP) is a new type of living radical polymerization technology developed in recent years. Phenazine derivatives used in the O-ATRP reaction are a new type of light inducer with high catalytic activity and simple system. High efficiency initiators are prepared by visible light activation to synthesize polymers with adjustable weight and dispersion. The advantage of OATRP technology is that the required concentration of the catalyst is very low, and the metal catalyst can be avoided in the final product. The interference of the modified product to the system is reduced under the high electric field. The final product can be applied to the electronic domain. In addition, the reaction conditions of O-ATRP are mild, It can effectively reduce the self polymerization of methacrylate monomers in the system, and the structure of the final modified product can be better achieved by human manipulation during the reaction process.

The purpose of this study is to select butyl methacrylate (BMA) as functional monomer and study the effect of graft polymerization with P (VDF-co-CTFE) as macromolecule initiator. The experiment is to choose an anisaldehyde to replace the traditional metal catalyst. The graft copolymerization of P (VDF-co-CTFE) with monomer butyl methacrylate (BMA) is initiated under ultraviolet light. The structure of the product was determined by NMR and FTIR analysis, and the expected macromolecular products were obtained, and the dielectric energy storage properties of the product were improved.

Keywords: organic catalysis; light induced; graft polymerization

目 录

摘要

Abstract

第一章 文献综述 1

1.1 有机催化原子转移自由基聚合 1

1.1.1 现代材料的发展需求 1

1.1.2 原子转移自由基（ATRP）的发展 1

1.1.3 有机催化原子转移自由基技术（O-ATRP） 2

1.1.4 有机催化原子转移自由基技术（O-ATRP）的聚合机理

1.2 PVDF基含氟聚合物 3

1.2.1 PVDF基含氟聚合物的结构特点及性能 3

1.2.2 PVDF基含氟聚合物的发展及现状 4

1.2.3 PVDF基含氟聚合物的改性

1.3 本论文的研究背景、研究目的及研究内容 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验仪器与药品 8

2.2 实验方案 9

2.3 制备样品的测试与表征 11

2.3.1 傅里叶红外光谱 11

2.3.2 核磁共振波谱 11

第三章 实验数据分析及讨论 12

3.1 核磁氢谱分析 12

3.2 傅里叶红外光谱分析 13

第四章 实验结论与展望 15

参考文献 20

第一章 文献综述

1.1有机催化原子转移自由基聚合

• • 1. 现代材料的发展需求

时代在飞速发展，传统的天然材料性能过于单一已经远远不能满足于人们各个方面的需求。高分子研究领域一直以来的的研究方向，就是研究出能控制分子量的方法，从而合成特定的分子量分布较窄、分子结构与组成可以控制的共聚物，这是一项十分有意义并且极具挑战性的工作。通过活性聚合我们基本可以做到以上原子级难度的构筑，可以得到预定结构和序列的分子量分布极窄的嵌段和接枝共聚物，如同对人的基因精确构造一般。越是能精细地操控分子的组成、结构和端基官能团，达到分子量和聚合链多分散度可控，越能准确地定位到我们需要合成的最终聚合物。对照着发展人们对聚合物会有着各种各样的需求，依照需求构造出结构明确性能优越的嵌段共聚物，在实际应用中是一个很大的突破。

• • 1. 原子转移自由基聚合（ATRP）的发展

①在20世纪五六十年代，自由基聚合技术发展迅猛，当时的技术还不够先进，还是传统的自由基聚合。由于自由基聚合存在着链转移和链终止反应，当时的技术并不能实现对分子内部的操控——即设计出我们想要的具有优异特定性能的的链段分子。

②这个对分子片段操控的设想在1956年由美国科学家Szwarc的活性聚合理念中得以实现，因为活性聚合中不存在链中止和链转移反应，引发速率超出增长速率非常之多。这个概念被提出之后，科学家们纷纷进行相关研究，完成了人们对于控制分子结构的设想，合成了特定结构的功能共聚物。

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