溶劑熱體系中甲基丙烯酸甲酯的ATRP研究的開題報告

溶劑熱體系中甲基丙烯酸甲酯的ATRP研究的開題報告一、研究背景與意義甲基丙烯酸甲酯（MMA）是一種重要的單體，廣泛應用于聚合物材料的制備。其中，通過控制MMA的聚合行為，可以獲得具有特定結構和性能的高分子材料。而傳統(tǒng)的自由基聚合法往往不利于獲得高分子分子量分布窄的高品質(zhì)聚合物，因此引入了一系列具有協(xié)同催化作用的“控制聚合”方法。其中，有機鹵化物誘導的自由基聚合（AtomTransferRadicalPolymerization，ATRP）因其表現(xiàn)出高度的可選擇性、可控性和適用性而受到廣泛關注。基于ATRP的高選擇性和可控性，近年來已經(jīng)開展了許多溶劑熱條件下的ATRP反應機理和聚合過程的研究。通過選擇合適的催化劑、控制反應溫度和反應物質(zhì)量比等操作條件，可以有效地控制MMA的聚合行為，以獲得高品質(zhì)的高分子聚合物。因此，深入研究溶劑熱條件下的ATRP聚合體系對于拓展ATRP反應的應用范圍和提高聚合物的質(zhì)量具有很大的實用價值。二、研究目的本文將以MMA為單體，選擇適合的ATRP催化劑和反應條件，構建合適的溶劑熱體系，并對其進行詳細的ATRP聚合反應研究。具體目的如下：1.徹底解析溶劑熱ATRP反應機理，詳細探究各因素對反應速率和產(chǎn)物品質(zhì)的影響。2.通過優(yōu)化反應條件，提高MMA的聚合效率，并制備出高品質(zhì)的高分子聚合物。3.拓展ATRP的應用范圍，為其他單體的控制聚合提供保障。三、研究內(nèi)容和方法1.實驗步驟（1）制備催化劑在MMA、配體、CuBr和輔助配體的共溶體系中，加入Acetonitrile用K4[Fe(CN)6（20%）]水溶液催化合成初始催化劑，并通過四步驟合成法得到相應的多樣性催化劑。（2）縮合聚合將各種引發(fā)系統(tǒng)分別加入預先制備好的MMA盒子中，在330nm的紫外光下，進行ATRP縮合聚合反應，不斷調(diào)整引發(fā)系統(tǒng)、反應條件等操作因素，探究反應轉化度、二聚體含量和聚合物質(zhì)量等性能的變化規(guī)律。（3）分析表征利用眾多的分析方法對所制備的高分子聚合物進行表征，包括GPC、NMR、IR等技術，以定量、定性方式檢驗所得材料的結構特征和組成成分。2.實驗條件ATRP縮合聚合反應會選擇固體單體MMA為基礎，根據(jù)反應條件的不同，實驗條件將有所不同，主要包括以下幾點：（1）催化劑種類和用量（2）引發(fā)體系種類和用量（3）反應溫度和時間（4）當前證明的催化劑質(zhì)量和使用方法等四、預期成果通過研究溶劑熱條件下的ATRP聚合反應機理和聚合行為，將獲得以下預期成果：1.深入了解溶劑熱條件對ATRP聚合反應的影響，并解析ATRP反應的具體機理。2.獲得高轉化率、低二聚體含量和高分子量的高品質(zhì)MMA聚合物。3.拓展ATRP反應的應用范圍，豐富ATRP技術的應用方向。五、進度安排本研究預計需要進行15個月的實驗研究，具體進度安排如下：第一階段（1-3個月）：研究ATRP反應的基礎知識和ATRP催化劑的性質(zhì)，選擇適合的ATRP催化劑和反應條件進行縮合聚合實驗。第二階段（4-6個月）：調(diào)整操作因素和優(yōu)化反應條件，提高MMA的聚合效率，減少二聚體含量。第三階段（7-12個月）：對制備的高分子聚合物進行詳細的表征和分析，定量、定性解析其組成結構和物理性質(zhì)。第四階段（13-15個月）：撰寫論文、匯報研究成果并提交。六、參考文獻1.Pan,X.,Lamson,M.,Matyjaszewski,K.,&Tsarevsky,N.V.(2009).Controlled/livingradicalpolymerizationofmethylmethacrylateinthepresenceofsurfactants.Macromolecules,42(17),6818-6823.2.Percec,V.,Barboiu,B.,&Fréchet,J.(2005).DendriticpolystyrenepreparedbyatomtransferradicalpolymerizationinthepresenceofCu(0)powderasreducingagent.Macromolecules,38(5),1562-1571.3.Jones,G.O.,Yu,H.,Chen,M.,&Matyjaszewski,K.(2014).Atomtransferradicalpolymerization(ATRP)un