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摘 要

1864年，W.Weyl的实验使得溶剂化电子被发现。Overberger后来发现，低温条件下，碱金属和液氨溶液可以引发甲基丙烯腈（MAN）聚合。他认为这是双阴离子聚合机理，但是经过前期实验发现，在体系中加入水，实验也能进行，这就说明不是一个简单的阴离子聚合，因此需要重新探究溶剂化电子引发乙烯基单体聚合的动力学。

本实验采用金属钠（Na）与六甲基磷酰三胺（HMPA）为原料，生成的溶剂化电子用来引发甲基丙烯酸甲酯（MMA）的聚合，通过凝胶渗透色谱仪（GPC）研究聚合物分子量。通过傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、核磁共振波谱仪（NMR）研究聚合物的结构。经过对聚合动力学、分子量、PDI的分析，发现此聚合过程类似于活性聚合反应，活性种具有长寿命。通过分析FT-IR和¹H-NMR等表征结果，发现溶剂化电子引发的聚合物结构与自由基引发聚合的产物结构非常相似，间同结构和无规结构所占比例较大。

关键词：钠 六甲基磷酰三胺 溶剂化电子 甲基丙烯酸甲酯 长寿命活性种

Solvated Electron-Initiated Vinyl Monomer Polymerization Kinetics

Abstract

In 1864, after Weyl dissolved the alkali metal sodium in liquid ammonia, the solution turned blue, and solvated electrons were discovered through research. Overberger found that alkali metal and liquid ammonia solutions can initiate methacrylonitrile (MAN) polymerization at low temperatures. He believes that this is a mechanism of double anionic polymerization, but after previous experiments found that the addition of water in the system, the experiment can also be carried out, which means that it is not a simple anionic polymerization, so the need to re-explore the kinetics of solvated electrons initiated ethylene monomer polymerization.

In this experiment, a sodium (Na) and hexamethylphosphoramide (HMPA) reaction system was used to generate solvated electrons to induce methyl methacrylate(MMA). Polymerization, the structure is studied by gel permeation chromatography (GPC).The polymer molecular weight is studied by FT-IR and NMR. After analyzing the polymerization kinetics, molecular weight, and PDI, it was found that the polymerization process is similar to the active polymerization reaction, and the active species have a long life. By means of FT-IR and 1H-NMR characterization techniques, it was found that the structure of the polymerization product was very similar to that of the radical-initiated polymerization, and the proportion of syndiotactic and atactic structures was large.

Keywords: Sodium; Hexamethylphosphoramide; Solvated electron; Methyl methacrylate; Active species long life

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 溶剂化电子简述 2

1.2.1 溶剂化电子的分类 2

1.2.2 溶剂化电子的结构 3

1.2.3 溶剂化电子的应用 4

1.3 溶剂化电子研究体系 6

1.3.1 液氨溶液中的溶剂化电子 6

1.3.2 HMPA中的溶剂化电子 6

1.3.3 Na/HMPA体系的溶剂化电子 7

1.4 主要内容及目的 8

1.4.1 研究内容 8

1.4.2 目的和意义 8

第二章 实验部分 9

2.1 实验原料与试剂 9

2.2 实验仪器与过程 9

2.2.1 实验仪器 9

2.2.1 引发聚合 10

2.2 性能与表征 11

2.3.1 单体转化率 11

2.3.2 电导率 11

2.3.3 分子量及分子量分布 11

2.3.4 红外光谱 11

2.3.5 核磁氢谱 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 电导率 12

3.2 聚合动力学 13

3.3 分子量及其分布 14

3.4 FT-IR分析 15

3.5 ¹H-NMR分析 16

第四章 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 绪论

1.1 引言

1864年，W. Wely^[1]将碱金属溶解在液氨中得到了蓝色溶液，这一发现被全世界公认为是，碱金属溶于液氨溶液研究的首次文献报道，但当时Weyl错误地认为这些蓝色溶液是“金属氨”。直到1871年，Seely^[2]第一次提出，这种蓝色溶液是由于液氨溶液将钠溶解了的观点。而真正确定这是溶剂化电子，是在20世纪初。经研究发现：液氨能使金属的外层电子解离成金属阳离子和溶剂化电子。接着人们进行了相关课题的进一步研究。

随着技术的发展，一次偶然的实验发现电离辐射也能产生类似的蓝色溶液。1952年，G. Stein^[3]第一次提出了水化电子的观点，并认为该物质性质近似于液氨中的蓝色溶液。1962年，E.J. Hart和J.W. Boag^[4]通过脉冲辐射水溶液产生了水化电子，观察水化电子的瞬时吸收光谱后，发现水化电子在7000A瞬间有吸收峰，同样，液氨溶液中的溶剂化电子也有同样数值的瞬时吸收峰。1964年，Benbett^[5]将碱金属溶于水中时也发现了水化电子，并且在7000A处又发现了瞬时吸收峰。

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