受控聚合.doc

受控聚合以及其在涂料方面的应用 复材102 李妙甜 10100742一，受控聚合的意义受控聚合技术是一种新型的高分子聚合技术，在当前是个热门学术课题，它是目前高分子化学领域中最具学术意义和工业应用价值的研究方向之一。目前，许多世界知名的大公司都在该课题上进行了大量的投入，并已获得了实用性的结果。例如，目前聚合物型颜料分散剂通常是由常规的聚合反应合成的，常规的聚合反应不可避免地会发生一些副反应。因此无法很好地控制聚合物的分子结构和相对分子质量分布，难以得到嵌段结构明确、相对分子质量分布窄的聚合物型分散剂。近年来逐步开发和完善的多种可控/活性聚合技术为制备结构明确、分子链中结构单元排列可控、相对分子质量分布狭窄的聚合物提供了技术保障。二，常见的受控聚合方法在21世纪，受控聚合成为了高分子聚合技术的主要与重要的发展方向，其控制聚合的方法也得到了发展，形成了很多种的受控聚合法。有以下几种常用方法,基团转移聚合(GTP)，受控游离基聚合(CRP) 技术，原子转移游离基聚合(A T R P)，硝酰基聚合(NMP)和可逆加成分裂链段转移方法(R A F T)是当今最常用的受控聚合技术。这些技术用于合成定制的聚合物。与自由基聚合(FRP)相比，这些技术可更好地控制聚合物结构和分子量分布，并具各自特性。GTP是假阴离子聚合，在非质子中介如THF中以非质子甲基丙烯酸酯作单体进行聚合。功能性单体如甲基丙烯酸需要保护性基团的覆盖。GTP提供非常窄的分子量分布但是微量的质子杂质会导致链终止反应从而分子量分布会变宽。因而提纯是GTP中最重要的一步。在ATRP中，中介是卤素原子，通过铜催化剂来活化。铜催化剂的颜色较深，反应后必须将其除去。ATRP在单体选择的范围比GTP的广，如：甲基丙烯酸、丙烯酸和苯乙烯单体都可用于聚合，且也可使用如羟基的官能团。NMP以硝酰自由基作中介，无须专门的提纯方法。此技术的单体选择范围与ATRP相似。RAFT以专门的硫代组分为中介，几乎是单体选择范围最广的聚合技术。此技术的缺点是在合成低分子量聚合物时，由于延迟，相比高分子量聚合物需要更长的反应时间。本文将简单阐述丙烯酸钠与丙烯酰胺的受控共聚反应机理。三，受控聚合在涂料方面的应用受控聚合的应用十分广泛，这里只举一个粒子来说明受控聚合的应用和有点，以及受控聚合的机理。因为传统的疏水，疏油涂料的涂装工程，最后都需要涂覆一层照光清漆，因为其反光的原因，非常不利于观察者清楚地观察到基材的工作情况，为检测造成一定的困难。旭硝子新研发的涂料，可以在360-430nm波长的光线照射下自动发光，发光颜色为宝石绿颜色，在黑暗的环境中非常轻易发现，为观察和监测工作带来了极大的便利。该涂料的特殊功能还包括，拥有耐久性能，尤其是耐机械力学性能和耐热方面，涂料配方中对可接触角的控制自如，可以在多种基材表面得到应用，不含非环保材料。DISPERBYK-2009是另一款通过受控聚合技术制造的涂料助剂产品，这种便携的，多样化的聚合工艺，比克化学在1999年就已经掌握，并且一直不断开发这类聚合物助剂产品的潜在性能。对于高固或纯固涂料体系（例如UV固化体系）通常非常难实现亚光效果，因为其固含量过高，并且成膜收缩率低，是一类典型的涂料体系。近年来硅类消光助剂一直被广泛使用在涂料配方中，用以降低涂料体系的光泽度，增加涂料粘度，同时也改变涂料的加工性能和表面活性。因为经过研磨的片材并不能较好的改善中涂料体系的流动性能，所以该类助剂的使用受到了一定的局限。DISPERBYK2009正式为了满足以上需求而特别设计的，甚至更低的粘度也可以完全使用，与传统的润湿剂和分散剂不同，它可以调整牛顿流体的性能蛮适合涂装应用，给予受控聚合技术的共聚物能够很好地作为涂料涂层的消光添加剂，并且能够改善其流动性能。DISPERBYK2009可以有效地帮助片材在体系中的均匀分散，为涂层制造消光效果。DISPERBYK2009能够适合各种不同的消光涂料体系，因为其极性和非极性的颜料体系都有很好的兼容性。因此可以广泛应用在家具和木器涂料体系中，同样在工业涂料和印刷油墨也有其用武之地，多为一种高效的消光助剂，它能为有机和无机颜料提供良好的分散作用，这是传统助剂所无法做到的。四，可控聚合技术的实现 可控，活性聚合技术的完善和发展，对于高分子结构和功能性高分子材料的设计与实现具有决定性意义，虽然粒子聚合，基团转移聚合和培肥活性聚合等可控聚合体系可以得到相对分子质量可控的，具有明确结构的，窄相对分子质量分布的聚合物，但这些体系往往受到反应条件苛刻和适用单体种类少等因素的先知而不能广泛适用，自由基聚合在工业生产上是一中最广泛和最重要的聚合物合成手段，由于自由基过程对功能性集团和杂质的包容性，可控，活性自由基聚合的出现使得高分子的结构设计和制备有了长足的进步。 Iniferter法是由Otsu等人提出的，意为引发转移终止剂。由于该引发剂集引发，转移和中指于一体，故为Iniferter。在聚合中，聚合物相对分子质量不仅岁聚合时间的延长而增大，也随单体转化率的增大而增大。可以简单视为是单体分子向引发转移中止剂两端的连续插入反应，得到聚合物产物的两端为引发转移中止剂的碎片。该聚合技术不仅可用于苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的控制聚合，也适用于其他单体。此外，还此法还被成功的用于聚合物分子的设计，如用单管能，双管能，和多官能的试剂可合成AB,ABA型嵌段共聚物及星星共聚物。但由于自由集聚和的连续性，单体增长反应速度较快，而助于聚合链段及的引发转移终止剂的均裂速率较慢，这常常导致聚合物的相对分子质量及其分布控制性变差。五，结语 尽管一些大型主机公司相继推出了采用可控活性聚合技术制备的涂料产品，但其数量远远少于