可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)
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RAFT 聚合技术RAFT 聚合技术首先由Rizzardo 等在第37 届国际高分子大会上公布。
该过程是一个可逆反应, 称为可逆加成- 裂解链转移过程(Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer),也就是RAFT。
RAFT体系适用的单体种类多,聚合所需温度较低,可制备较高分子量的窄分布聚合物。
因此,具有广阔的应用前景。
RAFT technologyCSIRO and DuPont have developed an innovative technology known as RAFT (for Reversible Addition Fragmentation chain Transfer), which allows for the synthesis of specially designed polymeric materials with enhanced properties. CSIRO has licensed this technology to Strem tomake available to you for research purposes.RAFT technology is a sophisticated form of controlled free radical polymerization. Often known as 'living polymerization' (it can be stopped and restarted at anytime) this technology enables the synthesis of tailored polymers with unprecedented control over composition and architecture.Polymers may be synthesized more readily, using RAFT technology,• With predetermined molecular weight and narrow mo lecular weight distributions over a wide range of monomers and reactionconditions,• With reactive terminal groups that can be purposely manipulated, including further polymerization,• With complex architecture, including A B diblock, A B A triblock, graft, star; gradient and branched polymers (see Fig I),• That are based on scaleable manufacturing processes utilizing conventional processing equipment.RAFT technology can be used with a wide range of monomers and monomer mixtures, and can be used in all modes of free radical polymerization, including solution, emulsion and suspension polymerizations. This allows for an unlimited array of tailored compositions and complex architectures under standard conditions.The RAFT processImplementing the RAFT processcan be as simple as introducinga suitable chain transfer agent,known as a RAFT Agent (seeFig 2), into conventional freeradical polymerization, whileemploying plant and equipment. The RAFT Agents allow for the preparation of polymers with low polydispersity, well-defined microstructure and predetermined molecular weight.As the newly formed polymer is terminated by an active RAFT group, thereby rendering it a RAFT Agent in its own right, it is capolymerization reactions or can be subjected to other chemical manipulations (see Fig 3). Incorporation of the RAFT Agent in the need for its removal, thereby simplifying the isolation and friendly process that does not require expensive and contaminat Further detailed information on RAFT technology may be found in the following references:• Living Free-Radical Polymerization by Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer:The RAFT Process.J. Chiefari, et al, Macromolecules, 1998,31,5559-5562.• Living Radical Polymerization by the RAFT Process. G. Moad, E. Rizzardo, S. H.Thang, Aust. J. Chem. 2005,58, 379-410.• Living Radical Polymerization by the RAFT Process -A First Update.G. Moad, E. Rizzardo, S.H.Thang, Aust. J. Chem. 2006,59, 669-692.*Content reproduced with permission of CSIRO.The RAFT process is typically started by a separate,commercially available, free radical initiator. The RAFT Agent is rapidly incorporated into the growing polymer and facilitates further growth of the polymer by incorporating monomer, one unit at a time. Incorporation of the RAFT Agent into the final polymer results in a cleaner and more versatile product. Overall, RAFT polymerization results in:•Poly mers with contro lled molecular weight•Narrow distribution of molecular weight, i.e. low polydispersity•The ability to incorporate, in a defined sequence, one or more type of monomers in the polymer chain•The RAFT group being retained in the final polymer, and•The opportunity for further chemical manipulation of the RAFT group, including further polymerization or removal。
可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合概述与最新研究进展摘要可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合是一种十分重要的“活性”自由基聚合方法。
这种聚合方式被人们发现以来,RAFT聚合被化学和材料界广泛应用于聚合物的设计和合成上。
本文对RAFT聚合的产生、反应机理等做了简要描述,并综述了其最新研究进展。
关键词 RAFT聚合“活性”自由基聚合链转移剂前言活性聚合最早由美国科学家Szwarc于1956年提出。
所谓活性聚合是指那些不存在任何使聚合链增长反应停止或不可逆转副反应的聚合反应。
经历了60年的发展,活性聚合已从最早的阴离子聚合扩展到其它典型的链式聚合: 如阳离子(1986年),自由基(1993年)等,并在人们的生产和生活中产生了巨大影响。
活性聚合是高分子发展史上最伟大的发现之一。
活性聚合中依引发机理的不同,分为阴离子活性聚合、阳离子活性聚合、活性自由基聚合、配位活性聚合等。
活性自由基聚合较其它几种聚合方式可聚合的单体多,反应温度范围较宽,能采用的溶剂种类和聚合方法多[1],因而引起了化学和材料界的极大重视。
活性自由基聚合依据其方法可分为引发转移终止(Iniferter)法,稳定自由基聚合(SFRP,NMP)法,原子转移自由基聚合(ATRP)法[2]和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法[3]。
其中Iniferter法的缺点是聚合过程难以控制,所得聚合物的相对分子质量与理论值偏差较大,相对分子质量分布较宽;NMP的主要缺点表现在需要使用价格昂贵氮氧自由基,而且氮氧自由基的合成较为困难;ATRP 的劣势则表现在当聚合一些能与过渡金属催化剂形成配位键的单体(如丙烯酸)时的控制力不强,而且较难除去金属离子和催化剂,此外还需要较为苛刻的反应条件(对除氧的要求较高)[4]。
相比而言,可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法有着其它几种无法比拟的优点(如反应条件温和、适用单体范围广等),使得“活性”自由基聚合技术的发展又向前迈进了一步[5]。
可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合概述与最新研究进展摘要可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合是一种十分重要的“活性”自由基聚合方法。
这种聚合方式被人们发现以来,RAFT聚合被化学和材料界广泛应用于聚合物的设计和合成上。
本文对RAFT聚合的产生、反应机理等做了简要描述,并综述了其最新研究进展。
关键词RAFT聚合“活性”自由基聚合链转移剂前言活性聚合最早由美国科学家Szwarc于1956年提出。
所谓活性聚合是指那些不存在任何使聚合链增长反应停止或不可逆转副反应的聚合反应。
经历了60年的发展,活性聚合已从最早的阴离子聚合扩展到其它典型的链式聚合:如阳离子(1986年),自由基(1993年)等,并在人们的生产和生活中产生了巨大影响。
活性聚合是高分子发展史上最伟大的发现之一。
活性聚合中依引发机理的不同,分为阴离子活性聚合、阳离子活性聚合、活性自由基聚合、配位活性聚合等。
活性自由基聚合较其它几种聚合方式可聚合的单体多,反应温度范围较宽,能采用的溶剂种类和聚合方法多[1],因而引起了化学和材料界的极大重视。
活性自由基聚合依据其方法可分为引发转移终止(Iniferter)法,稳定自由基聚合(SFRP,NMP)法,原子转移自由基聚合(ATRP)法[2]和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法[3]。
其中Iniferter法的缺点是聚合过程难以控制,所得聚合物的相对分子质量与理论值偏差较大,相对分子质量分布较宽;NMP的主要缺点表现在需要使用价格昂贵氮氧自由基,而且氮氧自由基的合成较为困难;ATRP 的劣势则表现在当聚合一些能与过渡金属催化剂形成配位键的单体(如丙烯酸)时的控制力不强,而且较难除去金属离子和催化剂,此外还需要较为苛刻的反应条件(对除氧的要求较高)[4]。
相比而言,可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法有着其它几种无法比拟的优点(如反应条件温和、适用单体范围广等),使得“活性”自由基聚合技术的发展又向前迈进了一步[5]。
可逆加成断裂链转移自由基聚合(Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer,RAFT)是一种广泛应用于聚合物化学中的方法。
它是一种控制聚合反应的技术,可以产生具有可控结构和分子量的聚合物。
在RAFT聚合中,通过引入RAFT试剂(通常是一种含有烷硫酰基(thiocyano)功能基团的物质),在聚合反应中引入转移自由基(transfer radical),从而实现聚合反应的可控性。
具体而言,RAFT试剂可以与自由基引发剂和聚合物链末端的自由基相互作用,形成RAFT中间体。
RAFT中间体可以进行链转移反应,将转移自由基从聚合物链转移到RAFT试剂上,从而控制聚合反应的分子量和分子量分布。
整个聚合过程可概括为以下步骤:
1. 引发剂引发自由基聚合反应。
2. RAFT试剂与聚合物链末端的自由基发生反应,形成RAFT中间体。
3. 链转移反应发生,将自由基从聚合物链转移到RAFT试剂上。
4. 重复步骤1-3,直到达到所需聚合物的分子量。
5. 终止反应,得到控制结构和分子量的聚合物。
因为RAFT聚合技术具有灵活性和可调性,可以在较宽的反应条件下进行,因此在聚合物材料的制备中得到了广泛应用。
它可以用于合成各种聚合物,如聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯等,同时提供了对聚合物链结构和性质的精确控制。