可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)技术总结.ppt
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可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer,简称RAFT)可逆加成-断裂-链转移(RAFT)聚合是实现可控/“活性”自由基聚合的一种主要方法。
由于其广阔的应用前景,自98年首次报道以来,迅速成为高分子化学研究领域的热点。
RAFT聚合时在传统自由基聚合的体系中引入一种被称为RAFT试剂的化合物,通过与自由基进行可逆加成/断裂反应来实现分子链的“活性”增长。
RAFT反应过程已基本确立,但对加成/断裂反应速率常数的大小却又争议,是当前RAFT聚合机理研究的主要内容。
共聚反应体系中RAFT试剂的选择原则:RAFT共聚反应所选用的RAFT试剂既要能够实现产物分子量及分布的可控性,又不能对共聚速率产生较大的缓聚作用,缓聚作用如果很大,不仅延长了聚合时间,还使得聚合体系中死聚物含量增大,加宽了产物的PDI。
可控/“活性”自由基聚合的重要意义在于它结合了自由基聚合和活性聚合的优点:一方面,可以精确控制大分子链的增长过程,从而得到预设分子量、分子量分布窄的聚合物,可以合成嵌段聚合物、规整结构的星型聚合物和梳状聚合物等以往无法合成的聚合物;另一方面,它适用单体范围广、单体易共聚、聚合条件比较温和并能应用于水介质体系。
RAFT 试剂是一种高效的可逆链转移试剂,通过增长自由基与链转移剂之间可逆的链转移平衡反应实现对聚合过程的控制。
相比其他可控/“活性”自由基聚合技术,RAFT 聚合具有反应条件比较温和,适用单体范围广等优点。
可控/“活性”自由基聚合基本特征是在活性种与休眠种之间存在一个平衡反应:休眠种可以在催化剂存在下活化,也可以在适当条件下(如加热等)自活化以形成活性种,在单体存在条件下,活性种可以增长,直到其再次失活变为休眠种,活性种失活的同时还可能发生终止及链转移等副反应。
可以简单的认为休眠种每 k act 秒活化一次变为活性种,在活性种状态停留k deact 秒后又回到休眠种的状态。
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]。
(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer,简称RAFT)可逆加成-断裂-链转移(RAFT)聚合是实现可控/“活性”自由基聚合的一种主要方法。
由于其广阔的应用前景,自98年首次报道以来,迅速成为高分子化学研究领域的热点。
RAFT聚合时在传统自由基聚合的体系中引入一种被称为RAFT试剂的化合物,通过与自由基进行可逆加成/断裂反应来实现分子链的“活性”增长。
RAFT反应过程已基本确立,但对加成/断裂反应速率常数的大小却又争议,是当前RAFT聚合机理研究的主要内容。
共聚反应体系中RAFT试剂的选择原则:RAFT共聚反应所选用的RAFT试剂既要能够实现产物分子量及分布的可控性,又不能对共聚速率产生较大的缓聚作用,缓聚作用如果很大,不仅延长了聚合时间,还使得聚合体系中死聚物含量增大,加宽了产物的PDI。
可控/“活性”自由基聚合的重要意义在于它结合了自由基聚合和活性聚合的优点:一方面,可以精确控制大分子链的增长过程,从而得到预设分子量、分子量分布窄的聚合物,可以合成嵌段聚合物、规整结构的星型聚合物和梳状聚合物等以往无法合成的聚合物;另一方面,它适用单体范围广、单体易共聚、聚合条件比较温和并能应用于水介质体系。
RAFT 试剂是一种高效的可逆链转移试剂,通过增长自由基与链转移剂之间可逆的链转移平衡反应实现对聚合过程的控制。
相比其他可控/“活性”自由基聚合技术,RAFT 聚合具有反应条件比较温和,适用单体范围广等优点。
可控/“活性”自由基聚合基本特征是在活性种与休眠种之间存在一个平衡反应:休眠种可以在催化剂存在下活化,也可以在适当条件下(如加热等)自活化以形成活性种,在单体存在条件下,活性种可以增长,直到其再次失活变为休眠种,活性种失活的同时还可能发生终止及链转移等副反应。
可以简单的认为休眠种每 k act 秒活化一次变为活性种,在活性种状态停留k deact 秒后又回到休眠种的状态。