单质铁、锌催化的己内酯开环聚合反应

摘要

聚己内酯作为最早合成的聚合物之一，具有独特的物理化学性质、良好的生物降解性、可混合性和生物相容性，被广泛地应用于不同的领域，如生物材料、组织工程、药物输送、微电子学、粘合剂以及包装等领域。因此，探索生物相容、环境友好、廉价易得的催化剂，用于催化己内酯的聚合反应，对于普及己内酯的应用具有非凡的意义。
　　在本论文中，我们分别研究了金属单质铁粉和锌粉在催化己内酯聚合反应中的应用。其中，铁粉不能够单独催化己内酯的开环聚合反应，当向反应体系中引入羟基溴化物溴代异丁酸乙二醇酯时，反应可以高效可控地进行，得到分子量高、分子量分布窄的聚己内酯。通过对比实验发现，铁粉和溴代官能团二者缺一不可，而羟基化合物的引入将提高反应的可控性。然而，锌粉却可以单独催化己内酯的聚合反应，溴化物的引入将导致所合成的聚己内酯分子量分布变宽，而羟基化合物的引入同样可以提高聚合反应的可控性。针对上述两个反应体系，我们还研究了反应温度、反应溶剂、反应时间、金属单质的量等因素的影响，并探索了它们的反应机理。动力学研究表明它们均是活性/可控聚合反应。我们通过凝胶渗透色谱法表征了所合成聚己内酯的分子量和分子量分布指数，并通过核磁共振氢谱分析了聚合物的端基，证明了羟基化合物的引发作用。

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第一章 文献综述

1.1聚己内酯的性质及应用

1.2聚己内酯的合成方法

1.3己内酯聚合的催化剂

1.3.1金属催化剂

1.3.2有机催化剂

1.3.3酶催化剂

1.3.4超临界二氧化碳（ScCO2）在内酯开环聚合中的应用

1.4本课题的研究背景及选题依据

参考文献

第二章 单质铁催化的己内酯开环聚合反应

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1试剂和仪器

2.2.2 2-溴代异丁酸乙二醇酯（HEBiB）的合成

2.2.3聚己内酯（PCL）的合成

2.3结果与讨论

2.3.1 HEBiB中羟基官能团和溴对Fe/HEBiB催化己内酯开环聚合反应的影响

2.3.2金属纯度对Fe/HEBiB催化己内酯开环聚合反应的影响

2.3.3反应温度对Fe/HEBiB催化己内酯开环聚合反应的影响

2.3.4反应溶剂对Fe/HEBiB催化己内酯开环聚合反应的影响

2.3.5单体浓度对Fe/HEBiB催化己内酯开环聚合反应的影响

2.3.6 Fe/HEBiB催化己内酯开环聚合的反应动力学研究

2.3.7机理研究

2.3.8不同分子量的聚己内酯的合成

2.3.9聚合物链端基分析

2.4小结

参考文献

第三章 单质锌催化的己内酯开环聚合反应

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1试剂和仪器

3.2.2聚己内酯（PCL）的合成

3.3结果与讨论

3.3.1反应温度对锌粉催化己内酯开环聚合反应的影响

3.3.2反应时间对锌粉催化己内酯开环聚合反应的影响

3.3.3反应溶剂对锌粉催化己内酯开环聚合反应的影响

3.3.4羟基引发剂对锌粉催化己内酯开环聚合反应的影响

3.3.5锌粉的量对其催化己内酯开环聚合反应的影响

3.3.6己内酯与锌粉的投料比对聚合反应的影响

3.3.7锌粉催化己内酯开环聚合反应的机理

3.3.8锌粉催化己内酯聚合的反应动力学研究

3.3.9扩链反应

3.3.10以锌粉为催化剂合成不同分子量的聚己内酯

3.3.11端基分析

3.4小结

参考文献

第四章 总 结

在读期间发表的论文

致谢