4-N,N-二甲胺吡啶/二甲基亚砜体系催化丙烯腈聚合的研究
聚丙烯腈(PAN)是一种被广泛应用于塑料，纤维，弹性体等多种领域的常用的高分子材料，同时，它也是一种重要的碳纤维前驱体。PAN可以通过多种聚合机理制备，包括自由基聚合，阴离子聚合，配位聚合，活性自由基聚合(ATRP)以及基团转移聚合）等。目前工业上量产的聚丙烯腈多采用自由基聚合，其聚合方法包括乳液聚合，溶液聚合，悬浮聚合，水相沉淀聚合等。但现有的方法多存在诸如副反应多，聚合速率难以控制，聚合物微观结构、分子量及分子量分布不可控等缺陷。
本文中，我们使用4-N，N-二甲胺吡啶(DMAP)/二甲基亚砜(DMSO)体系催化丙烯腈(AN)聚合并得到了线性程度较好的聚丙烯腈。反应在0～60℃下呈现一定程度的活性聚合特征。转化率在10％～90％之间。数均分子量为5×103～5×104，分子量分布为:1.48～2.94。该反应体系组成简单，反应条件温和，反应速率适中，转化率较高。产物纯净，分子量较高，可对分子量进行一定程度的控制。
该聚合反应具有聚合物分子量随体系中DMAP的含量的增加而增加的特殊的现象。我们认为该聚合反应的反应机理与自由基聚合及传统的阴离子聚合并不相同。我们采用核磁共振法(NMR)、凝胶渗透色谱法(GPC)、基质辅助时间飞行质谱法、元素分析法等多种表征方法对聚合物进行了表征，并通过改变聚合体系的组成进行实验，对该反应体系的反应机理进行了探讨。我们推测DMAP和DMSO形成了络合物，共同催化丙烯腈(AN)生成了四聚体，该四聚体继续发生聚合，最终生成聚丙烯腈(PAN)。
聚丙烯腈;路易斯碱;阴离子聚合;活性聚合;4-N,N-二甲胺吡啶;二甲基亚砜体系
北京化工大学
硕士
化学
韩丙勇
2012
中文
TQ325.8;TQ316.324
68
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）