【摘要】：離子液體(ILs)作為一種綠色溶劑,具有無毒、不揮發(fā)、熱穩(wěn)定、易于回收等諸多特點(diǎn),與許多無機(jī)化合物、有機(jī)化合物及高聚物都有良好的相容性,不僅可以替代揮發(fā)性有機(jī)溶劑廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、化學(xué)合成、有機(jī)合成等過程中,而且可以作為溶劑應(yīng)用于自由基聚合反應(yīng)中。與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比,離子液體作溶劑除具有上述優(yōu)點(diǎn)外還可以顯著提高自由基聚合的聚合反應(yīng)速率及分子量。這一有趣現(xiàn)象已引起國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的研究和關(guān)注,但到目前為止尚未澄清離子液體導(dǎo)致自由基聚合速率顯著增加及分子量提高的原因及機(jī)理。鑒于離子液體的諸多優(yōu)點(diǎn)及在聚合物合成領(lǐng)域潛在的應(yīng)用前景有必要對(duì)離子液體作溶劑的自由基聚合行為展開深入研究,闡明離子液體導(dǎo)致自由基聚合速率增加及分子量提高的根本原因及機(jī)理。本文以離子液體作溶劑的甲基丙烯酸甲酯(MMA)自由基聚合反應(yīng)體系為研究對(duì)象,考察了聚合溫度、離子液體濃度、離子液體的陰陽離子類型對(duì)甲基丙烯酸甲酯聚合行為及產(chǎn)物分子量的影響,并與甲基丙烯酸甲酯本體聚合及甲苯作溶劑的溶液聚合行為及產(chǎn)物分子量特征進(jìn)行對(duì)比,明確離子液體導(dǎo)致自由基聚合反應(yīng)速率增加及分子量提高的原因。采用改善相容性及模擬擴(kuò)散鏈終止實(shí)驗(yàn)對(duì)提出觀點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上提出了機(jī)理性解釋。通過上述研究得出以下結(jié)論:(1)與甲苯作溶劑相比,離子液體作溶劑確實(shí)可以提高甲基丙烯酸甲酯的聚合反應(yīng)速率及產(chǎn)物聚甲基丙烯酸甲酯的分子量,分子量為溶液聚合時(shí)的2倍以上。(2)離子液體作溶劑時(shí)甲基丙烯酸甲酯聚合行為與甲基丙烯酸甲酯本體聚合行為相似都有顯著的自動(dòng)加速特征,離子液體作溶劑時(shí)自動(dòng)加速出現(xiàn)的更早,且離子液體的濃度越高自動(dòng)加速出現(xiàn)的越早。(3)離子液體作溶劑的自由基聚合反應(yīng)出現(xiàn)聚合反應(yīng)速率顯著提高的原因是離子液體的加入導(dǎo)致自由基聚合體系產(chǎn)生了自動(dòng)加速效應(yīng),而自動(dòng)加速效應(yīng)導(dǎo)致了聚合產(chǎn)物分子量的提高。(4)離子液作溶劑時(shí)聚合反應(yīng)出現(xiàn)較早的自動(dòng)加速效應(yīng),聚合反應(yīng)速率及分子量顯著提高的原因是離子液體的加入使聚合產(chǎn)物在反應(yīng)體系中溶解性下降所致。
[Abstract]:As a green solvent, ionic liquid (ILs) has many characteristics, such as nontoxic, non-volatile, stable, easy to recover, and has good compatibility with many inorganic compounds, organic compounds and polymers. Volatile organic solvents can be used not only in electrochemical, chemical and organic synthesis processes, but also as solvents in free radical polymerization. Compared with the traditional organic solvent, ionic liquid as solvent not only has the above advantages, but also can significantly improve the polymerization rate and molecular weight of free radical polymerization. This interesting phenomenon has been studied and paid attention to by many scholars at home and abroad, but up to now, the reason and mechanism of ionic liquid leading to the increase of free radical polymerization rate and molecular weight have not been clarified. In view of the advantages of ionic liquids and their potential applications in polymer synthesis, it is necessary to study the free radical polymerization behavior of ionic liquids as solvents. The basic cause and mechanism of the increase of free radical polymerization rate and molecular weight caused by ionic liquids are explained. In this paper, the polymerization temperature and ionic liquid concentration of methyl methacrylate (MMA) free radical polymerization system using ionic liquid as solvent were investigated. The effects of anionic and anion types of ionic liquids on the polymerization behavior and molecular weight of methyl methacrylate were compared with the bulk polymerization of methyl methacrylate and the solution polymerization of toluene as solvent. The reason for the increase of reaction rate and molecular weight of free radical polymerization caused by ionic liquids was determined. The experimental results of improving compatibility and simulating diffusion chain termination are used to verify the viewpoint, and on the basis of this, a mechanical explanation is proposed. The conclusions are as follows: (1) compared with toluene as solvent, ionic liquid as solvent can improve the polymerization rate of methyl methacrylate and the molecular weight of polymethyl methacrylate. The molecular weight of methyl methacrylate was more than 2 times that of solution polymerization. (2) the behavior of methyl methacrylate polymerization was similar to that of methyl methacrylate bulk polymerization when ionic liquid was used as solvent. Ionic liquids are automatically accelerated earlier when they are used as solvents. The higher the concentration of ionic liquids, the earlier the self-accelerating reaction appeared. (3) the rate of radical polymerization in ionic liquids as solvent increased significantly because the addition of ionic liquids led to the automatic acceleration effect of the free radical polymerization system. The automatic acceleration effect leads to the increase of molecular weight of polymerization products. (4) the polymerization reaction has an early automatic acceleration effect when ionic liquid is used as solvent. The increase of polymerization rate and molecular weight is due to the decrease of solubility of polymerization products in the reaction system due to the addition of ionic liquids.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O631.5

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本文編號(hào)：2189337