摘 要

等离子体引发聚合由于不需要外加引发剂的特点而引起了学者们的关注。本论文介绍了低温等离子体的概念、等离子体引发聚合的特点及其影响因素。本研究以等离子体引发了甲基丙烯酸甲酯（MMA）的乳液聚合，研究了聚合动力学，并以FT-IR、NMR的方法对聚合产物进行了表征。研究发现Ln[M₀]/[M]的值与聚合时间成线型正相关。等离子体引发聚合产生的活性种具有长寿命。随着等离子体功率的增加，反应转化率先增后减，在30W时达到极值。随着乳化剂用量提升，反应的转化率随之不断提升，转化率和乳化剂含量成正比。通过FTIR以及NMR的表征，发现等离子体引发单体MMA乳液聚合的产物与传统自由基聚合的PMMA结构相似。

关键词： 低温等离子体 乳液聚合 乙烯基单体 聚合动力学

Polymerization behaviors of the vinyl monomer initiated by plasma

Abstract

Plasma-initiated polymerization has attracted the attention of scholars because it does not require the addition of an initiator. This paper introduces the concept of low temperature plasma, the characteristics of plasma initiated polymerization and its influencing factors. In my paper,i use plasma preparing methacrylate with the polymerization in emulsion.First,i studied the kinetics of the polymerization and secondly i characterized the products with FT-IR and NMR methods.The value of Ln becomes higher when the polymerization time extends.The active species produced by plasma initiated polymerization have a long life.As the plasma power increases, the reaction conversion rate was foating.At the begining,it soared quickly but then went down .The rate number reached a peak at 30W.As the emulsifier amount grows,the rate of product'conversion also grows. It was found by FTIR and NMR characterization that the product of plasma-initiated monomer MMA emulsion polymerization was similar to that of conventional free-radically polymerized PMMA.

Key Words: Low temperature plasma; Emulsion polymerization; Polymerization behaviors; Vinyl monomer

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 引言 1

1.2等离子体的概念与分类 1

1.3 等离子体的产生方式 2

1.4 等离子体参与的化学反应类型 3

1.5等离子体引发聚合 4

1.6等离子体引发聚合的特点 4

1.6.1产物纯净 5

1.6.2 分子量分布窄 5

1.6.3特殊的反应现象。 5

1.6.4特殊聚合行为 6

1.7影响PIP的因素 6

1.7.1引发功率 6

1.7.2引发时间 6

1.7.3体系的压强 6

1.7.4聚合时间 6

1.7.5溶剂效应 6

1.7.6单体浓度 7

1.7.7反应温度 7

1.8等离子体引发聚合的研究应用状况 7

1.8.1固态开环聚合 7

1.8.2医用生物材料 7

1.8.3制备多嵌段共聚合物 7

1.8.4制备拥有超高分子量的聚合物 7

1.9本研究的目的和内容 8

第二章 实验部分 9

2.1 实验原料 9

2.2 实验设备 9

2.3聚合方法 10

2.3.1 原料预处理 10

2.3.2 聚合过程 11

2.4 测试与表征 12

2.4.1 红外光谱分析 12

2.4.2 核磁分析 12

2.4.3转化率的计算 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 聚合动力学 13

3.2 转化率与功率的关系 14

3.3转化率与表面活性剂量的关系 15

3.4 FTIR图谱 15

3.5 NMR 图谱 16

第四章 结论 17

参考文献 18

致谢 20

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 引言

等离子态是物质的第四种状态，它的物理性质和化学性质独特，所以长久以来一直被学者进行一系列研究。在上世纪六七十年代，有学者在试管中放入一些有机物质，然后进行电极之间的放电，他们发现电极和试管壁上产生了小小的类似油滴的物质。由于当时科技和研究手段的欠缺，人们认为这些产物是一些无关紧要的杂质而没有引起重视。到了1978年，学者Osada通过采用等离子体引发甲基丙烯酸甲酯聚合，结果得到了比传统聚合手段分子量高得多的聚甲基丙烯酸甲酯。还有一些人使用等离子体对丙烯酸展开乳液聚合的研究并获得了比较好的结果。从那时起等离子体参与的化学反应成为了科学家研究的热点，并且之后等离子体参与的高分子化学反应独立成了一个新的课题，研究者进行了深入的研究，等离子体化学也从此得到了蓬勃的发展。

1.2等离子体的概念与分类

等离子体，因其独特的存在又称“超气态”，也被称为“电浆体”或者“电液”。它是除了物质常规情况下气液固3种状态以外的第4种物质状态，是在特殊条件下通过让气体部分电离从而产生的非凝聚态体系。这是一种和其他三种物质状态不一样的状态。等离子体是一种会发光发亮的、含有中性的原子以及各种离子、电子、自由基团、处于被激发态的分子和辐射光子的电离化的气体。或者说等离子体是由一些原子，通过一些手段剥夺他们的一些电子以后产生的的新离子和原子被电离后产生的正负电子混合组成的离子化的气体状的物质^[4]。有趣的是，等离子体整体上表现为近似电中性，尽管其含有各种各样的离子。

等离子体可以按体系温度高低进行区分和归类，能大致分为热平衡态等离子体和低温等离子体^[5]。

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