偶氮苯功能化水溶性聚合物的ATRP聚合反应研究开题报告

1. 研究目的与意义

带有不同功能化基团的嵌段共聚物在外界条件刺激下，可以调节离子运输或改变分子结构，进而改变材料的湿度和粘附性；或是将化学信号和生物信号转变为光学信号和电学信号甚至是热和机械信号，这些功能聚合物统称为响应性高分子材料。在不同的外界刺激条件中，光源具有清洁，安全，无需介质传播，易于控制和使用等优点，因而光响应材料备受关注。近年，光响应材料在组织工程，药物输送，生物传感，光学系统，涂料纺织等领域得到了越来越广泛的应用。在众多光响应材料中，偶氮苯聚合物以其独特的光致顺反异构现象引起了广大研究者的兴趣。偶氮苯是一种经典的具有顺反异构体的光响应性分子，在紫外光照射下会发生异构化，由反式结构转变为顺式结构；在可见光下又可由顺式结构恢复为反式结构。根据这一特点，利用偶氮苯及其衍生物制备的聚合物可以在光的激发后发生可逆的构型反转或分子取向重排，具备独特的光敏感性。在信息存储、液晶材料和集成光学等领域具有巨大的应用潜力。并被大量应用于光信息存储，光开关，光致变色材料，表面起伏光栅，液晶材料，传感器，有机场效应薄膜晶体管等领域。

原子转移自由基聚合（atrp）作为可控活性自由基聚合的一种，又被称作过渡金属催化自由基聚合，主要通过过渡金属可逆的氧化还原作用实现物质聚合。atrp 为制备结构确定、相对分子质量可控的聚合物提供了重要手段。目前，atrp 技术可广泛应用于制备两亲性嵌段共聚物、接枝聚合物和星型共聚物等。

atrp 基本原理是以可逆的卤原子转移为基础，在以对应的配体为催化剂的条件下，低价过渡金属化合物与卤原子发生氧化还原反应， 卤原子从有活性的卤代化合物（r- x）上转移到低价态的过渡金属化合物上，同时生成烷基自由基（r·）和高价态的金属络合物（x-m_t^{n 1}y/ligand盐）。单体与生成的烷基自由基发生加成反应，生成中间体（r-m·），然后再从高价态的金属络合物中夺取卤素，伴随如此循环往复的过程而建立了自由基活性种与大分子有机卤化物休眠种之间的可逆的动态平衡，实现了对聚合反应的有效控制。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

通过4-羟基偶氮苯与2-溴异丁酰溴反应生成引发剂溴代异丁酸偶氮苯酯，再与n-乙烯基己内酰胺（nvcl）通过atrp聚合反应生成聚n-乙烯基己内酰胺（pnvcl）。通过ftir和¹h nmr测定pnvcl的分子结构。利用gpc对所得聚合物的分子量及分布等进行表征，考察聚合反应的动力学。通过紫外-可见光分光光度计等对所得共聚物的光响应性等进行表征。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

方法：

4-羟基偶氮苯和2-溴-2-甲基丙酰溴反应生成溴代异丁酸偶氮苯酯，溴代异丁酸偶氮苯酯再与n-乙烯基己内酰胺（nvcl）反应生成最终产物聚n-乙烯基己内酰胺（pnvcl）

步骤：

4. 参考文献

[1] 李惠梅, 王洁, 倪云洲. “线性-超支化”超分子聚合物的制备及光响应性自组装行为研究. 化学学报, 2016, 74(5): 415-421.

[2] 唐新德, 高龙成, 韩念凤. 基于原子转移自由基聚合技术的偶氮苯星形液晶聚合物的合成与表征. 化学学报, 2007, 65(16): 1736-1740.

[3] 郑二丽, 赵卫利, 冯树波. 聚n-乙烯基己内酰胺合成及性能测试. 河北科技大学学报, 2009, 30(4): 350-353.

5. 计划与进度安排

（1） 第一周：翻译英文文献。

（2） 第二周：在查阅相关文献的基础上，完成开题报告。

（3） 第三周到第十四周：完成合成实验、结构表征及性能测试。