摘 要

Abstract II

Keywords II

第一章 文献综述 1

1.1 原子转移自由基聚合综述 1

1.1.1 原子转移自由基聚合（ATRP）发展历程 1

1.1.2 ATRP聚合反应机理 1

1.1.3 传统ATRP技术 2

1.1.4 光诱导ATRP技术 2

1.2 PVDF基聚合物 3

1.2.1 PVDF结构及性能 3

1.2.2 PVDF的发展现状 4

1.2.3 PVDF基聚合物改性方法 4

1.3 本实验研究背景、研究目的及研究内容 6

第二章 实验部分 8

2.1 实验仪器及样品 8

2.2 实验方案 8

2.2.1 P(VDF-co-CTFE)-g-PAN 的合成 8

2.3 制备的样品进行测试和表征 10

2.3.1 核磁共振氢谱 10

2.3.2 傅里叶红外光谱(FTIR，Fourier Transform Infrared Spectroscopy） 10

第三章 实验数据分析及讨论 11

3.1 核磁氢谱表征结果及分析 11

3.2 傅里叶红外光谱分析 12

3.3 示差扫描量热表征结果及分析 13

3.4 接枝量的计算 14

第四章 实验结论与展望 15

4.1 实验结果及讨论 15

4.2 未来展望 15

参考文献 16

致谢 19

光诱导无金属ATRP接枝改性PVDF共聚物

摘 要

原子转移自由基聚合技术（ATRP）作为一种新型的活性/可控聚合反应在近几年得到了飞速的发展，目前这种技术已经广泛的应用在聚合物分子结构的设计以及多种功能高分子材料的合成。但是传统的ATRP技术由于对金属催化剂的用量过高，会造成金属催化剂在最终产物的残留，限制材料在生物医用以及电学领域的应用。光诱导无金属ATRP技术作为新一代非金属催化体系，有着无金属残留、温和、所需的催化剂浓度低等优点，是目前研究的重点。

在本次实验中，通过使用光诱导无金属ATRP技术，引入功能化丙烯腈单（PAN），从而对聚偏氟乙烯-共聚-三氟氯乙烯（P（VDF-co-CTFE））进行接枝改性。以对茴香醛作为催化剂，DMF作为溶剂，紫外光灯照射下制备P(VDF-co-CTFE)-g-PAN聚合物，通过核磁氢谱（¹H NMR）和红外光谱（FTIR）示差扫描量热法，对接枝结构进行表征分析，确定接枝结构的成功构筑，然后再通过核磁共振氢谱( H-NMR）算得丙烯腈（PAN）的接枝量，通过催化剂、单体的变量实验，证实功能化链段可以通过实验参数进行调节。

关键词： ATRP 聚偏氟乙烯 光诱导无金属 丙烯腈 接枝改性

Light-induced metal-free ATRP graft modification of PVDF copolymers

Abstract

Atomic Transfer Radical Polymerization (ATRP) has been rapidly developed in recent years as a new type of active/controllable polymerization reaction. At present, this technology has been widely used in the design of polymer molecular structures and various functions are high. Synthesis of molecular materials. However, the traditional ATRP technology may cause the residual of the metal catalyst in the final product due to the excessive use of the metal catalyst, and may bring the risk of toxicity and environmental pollution, which greatly limits the application of the ATRP technology application industrialization. Light-induced metal-free ATRP technology, as a new generation of non-metallic catalyst system, has the advantages of no metal residue, mildness, low catalyst concentration, etc. It is the focus of current research.

In this experiment, polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene (P(VDF-co-CTFE)) was grafted by introducing a photo-induced metal-free ATRP technique with the introduction of acrylonitrile monomer (PAN). modified. The P(VDF-co-CTFE)-g-PAN polymer was prepared by using p-anisaldehyde as a catalyst and DMF as a solvent under the irradiation of ultraviolet light. The results were characterized by 1H NMR and FTIR. It was confirmed that the acrylonitrile monomer has been successfully grafted and characterized by differential scanning calorimetry, and then the amount of acrylonitrile (PAN) grafted was calculated by nuclear magnetic resonance spectroscopy (H-NMR).

Keywords: ATRP; VDF; photoinduced; metal – free: PAN; Gaft modification

文献综述

原子转移自由基聚合综述

原子转移自由基聚合（ATRP）发展历程

原子转移自由基聚合技术共分三个发展阶段 ^[1]，第一阶段是1995年到2004年，确立了ATRP的聚合机理已经ATRP体系的组成。ATRP体系一般由引发剂、配体、催化剂和单体构成。一般来说溴代化合物是最常用的引发剂，四氯化碳是在烷基卤化物中最早被用作催化剂的，而苄基卤化物由于其特有的结构与苯乙烯单题的自由基增长链相似，所以作为引发剂被广泛的应用于苯乙烯^[2,3]。在ATRP中，催化剂通常在配体作用下形成金属盐配合物，然后进行氧化还原反应从而来确定ATRP中活性物质与休眠物质之间的可逆动态交换。常见的ATRP催化剂有铜、铁、铑、钴、钼、钌、铼 ^[4]等金属盐。

发展的第二阶段是2005年到2014年，主要是针对如何降低金属盐用量、如何脱除、回收金属盐以及开发新型绿色高效的催化体系进行研究，并且开发了新型的光诱导ATRP聚合体系。