丙烯酸酯-丙烯基醚杂化单体的合成及其光聚合动力学研究

摘要

紫外光聚合技术主要分自由基光聚合和阳离子光聚合两种机理。自由基光聚合和阳离子光聚合技术各自存在着固有的不足，诸如自由基聚合挥发性强、氧气阻聚作用大、收缩率高等，阳离子聚合固化速度慢、受湿气影响严重等。杂化光聚合是一种可以改善这些不足的方法，它可以分为混合体系和杂化单体两种。其中杂化单体是指通过化学键连结两种不同反应机理的活性基团的单体，这种结构将改变两种官能团的光聚合动力学性质，并且使通过两种光聚合机理形成的聚合物成为均匀一致的、由化学键相连的互穿网络结构，从而提高其机械物理性能。
　　 本文以1.3-丙二醇、1.4-丁二醇、1.6-己二醇、烯丙基溴及丙烯酰氯为主要原料，通过三步反应合成了三种不同链长的丙烯酸酯-丙烯基醚杂化单体。使用傅立叶红外光谱仪和核磁共振仪对相应产物进行了表征；同时使用实时傅立叶变换红外光谱仪(RT-FTIR)对其进行了光聚合动力学研究。结果表明，以硫鎓盐为光引发剂时，这三种杂化单体均可以有效进行杂化光聚合反应，丙烯基醚和丙烯酸酯双键都显示出较快的反应速度和较高的最终转化率，同时在简单结构的硫鎓盐（UVI-6976）引发体系中加入自由基引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)后，丙烯基醚双键的阳离子聚合速率和最终转化率都有了很大提高。杂化单体与相同类型的混合体系相比，每种基团的反应动力学性质都得到了促进，丙烯酸酯和丙烯基醚双键的聚合速率都有了很大提高，丙烯基醚双键的转化率较混合体系有很大增加。同时这种杂化单体结构还降低了羟基对于烯基醚基团光聚合的影响，这将为开发新型光聚合活性单体开创新的途径和方法。

目录

文摘

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符号说明

第一章 绪论

1.1 光聚合概况

1.2 光固化体系的组成

1.2.1 低聚物

1.2.2 活性稀释剂

1.2.3 光引发剂

1.3 光聚合反应机理

1.3.1 光引发自由基聚合

1.3.2 光引发阳离子聚合

1.4 光固化体系的研究进展

1.5 混杂光固化体系

1.5.1 双重固化体系

1.5.2 自由基-阳离子混合光固化体系

1.5.3 自由基-阳离子杂化单体

1.6 课题的目的、意义和研究内容

1.6.1 课题的目的、意义

1.6.2 课题的研究内容

第二章 丙烯酸酯-丙烯基醚杂化单体的合成

2.1 主要试剂

2.2 主要仪器

2.3 实验操作

2.3.1 3-（1-丙烯基）-氧丙基丙烯酸酯(POPA)的合成

2.3.2 4-(1-丙烯基)-氧丁基丙烯酸酯(POBA)的合成

2.3.3 6-(1-丙烯基)-氧己基丙烯酸酯(POHA)的合成

2.4 结果与讨论

2.4.1 3-羟丙基烯丙基醚（4-羟丁基烯丙基醚，6-羟己基烯丙基醚）的合成

2.4.2 3-羟丙基丙烯基醚(4-羟丁基丙烯基醚6-羟己基丙烯基醚)的合成

2.4.3 3-（1-丙烯基）氧丙基丙烯酸酯(POPA)，4-（1-丙烯基）氧丁基丙烯酸酯(POBA)，6-(1-丙烯基)氧己基丙烯酸酯(POHB)的合成

第三章 丙烯酸酯-丙烯基醚杂化单体的光聚合动力学

3.1 前言

3.2 实验试剂和仪器

3.2.1 实验试剂

3.2.2 实验仪器

3.3 实验方法

3.3.1 实时傅立叶红外光谱(RT-FTIR)监测聚合动力学

3.4 结果与讨论

3.4.1 3-（1-丙烯基）氧丙基丙烯酸酯(POPA)体系的光聚合动力学

3.4.2 4-（1-丙烯基）氧丁基丙烯酸酯(POBA)体系的动力学特征

3.4.3 6-（1-丙烯基）氧己基丙烯酸酯(POHA)体系的动力学特征

3.4.4 自由基引发剂对杂化单体聚合动力学的影响

3.4.5 杂化单体体系和混合体系的光聚合动力学比较

3.4.6 羟基化合物对杂化单体聚合动力学的影响

第四章 结论

参考文献

致谢

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导师简介

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书