“可回收”微乳液体系中原子转移自由基聚合的研究

常规微乳液(单体/水)体系中的原子转移自由基聚合(ATRP)可以制备"活性"聚合物纳米粒子，但聚合体系使用的高浓度乳化剂和过渡金属催化剂难以被回收利用，既污染环境又增加成本。针对存在问题，本课题研究"可回收"微乳液(单体/离子液体)中的反向ATRP和AGET ATRP。聚合反应结束后，聚合物被溶剂(甲醇、石油醚等)沉析分离出。溶剂和残留单体真空蒸除后，乳化剂、催化剂、配体与离子液体一起被回收利用。向回收离子液体中加入单体与引发剂可重新生成单体/离子液体微乳液并继续ATRP反应。我们拟通过聚合反应动力学研究，探索离子液体微乳液体系中ATRP的影响因素，确定该"活性"聚合反应体系的可控方法，完善非均相体系中ATRP反应理论体系。本申请项目将离子液体可回收性能、ATRP分子设计能力和微乳液聚合的纳米微结构可控性能三者有机结合起来，对微乳液体系中ATRP技术的应用与发展起很好推动作用。

常规微乳液(单体/水)体系中的原子转移自由基聚合(ATRP)可以制备“活性”聚合物纳米粒子，但聚合体系使用的高浓度乳化剂和过渡金属催化剂难以被回收利用，既污染环境又增加成本。针对存在问题，本基金课题研究“可回收”微乳液(单体/离子液体)中的反向ATRP和AGET ATRP，即在 单体/离子液体微乳液 (离子液体为连续相)体系中进行ATRP反应。该聚合体系的优势是：聚合反应结束后，聚合物被溶剂 (如甲醇、石油醚或乙醚)沉析分离出。将溶剂和残留单体从离子液体中真空蒸除后，溶解于离子液体中的乳化剂、催化剂及配体随离子液体被回收，向回收离子液体中加入需要的单体与引发剂，即重新生成离子液体微乳液，并可继续ATRP反应。由于离子液体微乳液体系可以被多次重复利用，将极大地推动微乳液体系中ATRP技术的工业化进程。我们首先选择了甲基丙烯酸甲酯/离子液体 微乳液体系，进行自由基聚合、反相ATRP反应研究。研究结果证实了离子液体微乳液聚合体系的可回收性。经多次回收以后，所得聚合物的粒径、分子量及分子量分布都具有很好的重复性。在该研究结果基础之上，我们进一步合成了兼具乳化剂、配体功能的化合物。该配体化合物可以像乳化剂一样分布在单体液滴和离子液体界面上，从而大大加快了聚合反应速率。该微乳液体系中的AGET ATRP可以在室温下快速进行，所得聚合物粒径为～6 nm。PMMA分子量分布较窄(PDI：1.2--1.4)。可回收性实验证实了该微乳液体系可以被多次回收使用。该聚合反应体系将离子液体的可回收性和微乳液聚合的纳米微结构可控性能有机地结合起来。我们还进一步通过聚合反应动力学研究，探索离子液体微乳液体系中ATRP的影响因素，确定该“活性”聚合反应体系的可控方法，完善非均相体系中ATRP反应理论体系。本课题的研究将离子液体可回收性能、ATRP分子设计能力和微乳液聚合的纳米微结构可控性能三者有机结合起来，对微乳液体系中ATRP技术的应用与发展起很好推动作用。