基于ATRP反应的双亲性接枝共聚物的分子设计与合成开题报告

1. 研究目的与意义

1995年，旅美学者王锦山博士在卡内基——梅隆大学首次发现原子转移自由基聚合(atrp)。atrp法，以简单的有机卤化物rx为引发剂（如1-氯-1-苯基乙烯），以过渡金属卤化物（如氯化亚铜cucl）为卤素载体，即催化剂，双吡啶为配体以提高催化剂的溶解度，构成三元引发体系。通过氧化-还原反应实现了活性种与休眠种之间的可逆动态平衡，从而达到控制聚合反应的目的。与此同时，sawamoto课题组以rucl₂/pph₃为催化剂，ccl₄为引发剂，有机铝化物为助催化剂，成功实现了甲基丙烯酸甲酯的可控自由基聚合。atrp的问世，在国际学术界和工业界引起广泛关注。

原子转移自由基聚合（atrp）最大的优点是适用单体范围广，聚合条件温和，分子设计能力强，可以合成无规、嵌段、接枝、星形和梯度共聚物，无规和超支化共聚物，端基功能聚合物等多种类型（共）聚合物。因此atrp法是比较有发展前途的方法，值得深入研究。

atrp引发剂：在atrp聚合体系中，休眠种的离去基团或者转移原子与卤素主族有很大的关联，因此卤素化合物经常作为引发剂被广泛应用。卤素化合物中应该包含一些对自由基稳定的基团，从而促进自由基的产生，如酮（-c(do)r）、酯（-c（do）or） 、氰基（-c≡n）、酰胺（-c(do）nr₂）、 芳基（－ar）等可以与自由基产生共轭效应的基团。为了精细地控制聚合物的分子量，自由基引发速率应该比自由基链增长速率快，因此引发剂的结构是至关重要的，一般根据单体种类来选择。一般而言，选择引发剂的因素（x）主要取决于金属催化中也及单体的种类两个因素。例如，基于钌催化剂的atrp聚合反应往往选择氯基引发剂，而不是与溴有关的催化剂；而对于铁盐催化剂，缺表现出完全相反的偏好。卤素的选择也跟的单体结构有关，卤素的活性大小一般是按照i、br、cl而依次増加。例如，弱离解性的氯原子适用于甲基丙烯酸甲醋，因为其活性自由基提供了一个高度稳定的有大空间位阻的共辄叔碳基团。而与此相反，丙烯酸酯类和苯乙烯类的活性自由基是活性较小的二级自由基，因此更倾向于选择br或i卤素原子的高活泼性引发剂。因此，引发剂中卤素原子的选择是由反应单体或活性中也的结构终端来共同确定的。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：本课题拟利用自制的引发剂制备带有端羟基的聚n-乙烯基--己内酰胺，令该聚合物和甲基丙烯酰氯反应制备大分子单体，进一步通过与苯乙烯的自由基聚合得到接枝共聚物。由于聚n-乙烯基--己内酰胺是典型的水溶性温敏性聚合物，聚苯乙烯是典型的疏水性聚合物，因此得到的接枝共聚物具有双亲性，课题拟进一步对该聚合物的组成结构和性能等进行初步研究。

预期目标：确定合成路线，选择具体合成条件，合成出目标产物，并对其性能与组装行为进行研究与表征。

3. 研究的方法与步骤

1.利用自制的引发剂制备带有端羟基的聚N-乙烯基--己内酰胺（PNVCL-OH）

2.令PNVCL-OH和甲基丙烯酰氯反应制备大分子单体。

4. 参考文献

[1] weibingwu, jianli, wenyuanzhu, yijing, hongqidai, thermo-responsive cellulose paper via arget atrp, fibers polymers, 2016, 17(4), 495-501.

[2] jr góis, ac serra, jfj coelho, synthesis and characterization of new temperature-responsive nanocarriers based on poeoma-b-pnvcl prepared using a combination of atrp, raft and cuaac, eur. polym. j,2016,81, 224-238.

[3] w qian, p xu, g lu, x huang, synthesis of paa-g-pnvcl graft copolymer and studies on its loading of ornidazole, chin.j.chem,2014,32(10), 1049-1056.

5. 计划与进度安排

（1）第一、二周：在查阅文献资料的基础上，写出开题报告。

（2）第三周到第十四周：完成合成实验、结构表征及性能测试。

（3）第十五到十六周：撰写毕业论文并准备答辩。