基于低链转移剂与二烯基单体配比的半连续RAFT共聚制备超支化聚合物反应机理的研究

污水处理和高速造纸技术发展急需高性能絮凝剂，絮凝剂高性能化的一种有效途径是使聚合物具有超支化结构，但现有超支化合成技术不能满足工业化要求，目前尚无解决方法。本项目将围绕着我们开发出的一种使用少量链转移剂、通过二烯基单体为支化剂的半连续RAFT聚合制备超支化聚合物的合成新方法，系统地研究均相及非均相细乳液与反相乳液体系中的聚合反应规律，揭示乙烯基单体和二烯类单体在低链转移剂配比下的半连续RAFT共聚反应机理，构建可指导聚合物链结构设计与调控的动力学数学模型，提出新的凝胶理论，同时探索促进支化结构高效合成、抑制环化与交联反应的控制策略，从而实现在高转化条件下超支化聚合物的合成与结构的调控。本项目的研究将对合成高性能絮凝剂、保护环境有着十分重要的科学意义和重大的应用价值。

超支化聚合物因其独特的物化特性，在污水处理、催化、医药、生物等领域得到了广泛的应用。使用二烯类单体的可逆加成断裂链转移（RAFT）共聚合是合成超支化聚合物的一种有效手段，然而，现有聚合方式需要使用大量的链转移剂以避免过度交联形成凝胶，从而制约了RAFT聚合方法在超支化聚合物制备中的应用。本项目以降低链转移剂使用量为出发点，围绕着我们开发的一种使用少量链转移剂、通过二烯基单体为支化剂的半连续RAFT聚合制备超支化聚合物的新方法开展系统研究，该研究对于指导高性能支化聚合物的开发、RAFT聚合的工业应用有着十分重要的科学意义和重大的应用价值。. 本项目分别研究了水溶性体系丙烯酰胺与N-N’-亚甲基双丙烯酰胺和油溶性体系丙烯酸酯或苯乙烯与二甲基丙烯酸酯体系的均相与非均相的半连续RAFT共聚，探讨了聚合过程中聚合物链上二烯基单体的悬挂双键反应活性、聚合物链内的环化反应、聚合物链间的支化与交联反应，揭示了低链转移剂配比条件下的均相与非均相乙烯基和二烯类单体的半连续RAFT共聚合中交联与环化反应的机理，证明了支化反应的随机特征，掌握了相关的动力学反应规律，建立了RAFT支化共聚合动力学数学模型，并以此为基础，开发了一种基于计算机程序控制单体进料策略的半连续RAFT聚合定制超支化聚合物的新方法，实现了以拓扑结构定制为目标的高速、高效、高转化合成超支化聚合物的制备。. 本项目的主要创新点有：. （1）首次揭示了少量链转移剂存在下的乙烯基和二烯类单体的半连续RAFT共聚形成支化聚合物的动力学规律及聚合机理，首次证明其支化反应符合随机特征。. （2）首次提出了通过单体加料策略实现不同拓扑结构与支化密度的聚合物定制方法，实现了支化聚合物的可控制备。. （3）首次设计出核为超支化聚丙烯酰胺、臂末端为阳离子单体嵌段的阳离子型超支化聚丙烯酰胺，该聚合物的絮凝效果优异。