辐射诱导丙烯腈在尿素介质中的包合聚合:合成具有可控分子量的完全等规聚丙烯腈
文章题目:Radiation-Induced Inclusion Polymerization of Acrylonitrile in Urea Canals: Toward Synthesis of Completely Isotactic Polyacrylonitrile with Controlled Molecular Weight
文章来源:Macromolecules 2013, 46, 1765−1771
研究团队:中国科学技术大学合肥微尺度物理科学国家实验室Jun-Ting Zou等人。
研究内容
此项研究中,该团队通过辐射诱导丙烯腈在尿素管道中包合聚合,成功合成了完全全同立构聚丙烯腈((meso/meso triad >99%))。
观察到自由基的生长和分子量的大小与转化存在线性关系,。产物聚合物的分子量分布相对较窄(<1.5)。
结果表明,实现了尿素管中丙烯腈包合聚合的分子量和规整性的双重控制。此外,研究了包合聚合的实验因素对产物聚合物全同立构规整度的影响,发现为了确保完全全同立构聚丙烯腈,应同时满足下列条件:(1)丙烯腈单体在γ射线照射前完全包含在尿素管中,(2)链增长步骤的温度低于-90℃,和(3)有效地除去聚合热。
图1. 聚合链增长步骤的反应器图
表1. 通过辐射诱导的包合聚合制备的一些样品的聚合结果
图2. 包合聚合的示意图
图3.在γ射线照射后的不同时间点测量的AN / UIC的ESR光谱(a)和相应ESR光谱的双重积分(b)。 样品储存在-110℃,并在相同温度下通过ESR进行测试。 在相同条件下测量三个光谱。条件:AN /尿素摩尔比1:3;老化时间16天;辐射剂量18 kGy
图4. 聚合时间的转化率和全同立构规整度(a)以及Mn和Mw / Mn对转化率的依赖性(b) 辐射剂量:24kGy。聚合温度:-100℃
图5. AN / UIC形成步骤的老化时间对PAN的NMR结果的影响。 条件:AN /尿素摩尔比1:1.2;老化温度-60℃;辐射剂量24 kGy; 聚合温度,-100℃; 聚合时间4小时
图6. 聚合步骤的传热对聚合行为的影响。条件:AN /尿素摩尔比1:3;老化时间16天;辐射剂量4 kGy; 聚合温度-100℃