高分子作业-原子转移自由基聚合(ATRP)

苯乙烯的原子转移自由基聚合（ATRP ）一、实验目的1. 了解活性聚合的基本概念2. 掌握原子转移自由基聚合的基本原理及实施方法3. 学习利用实验数据来判别是否活性聚合二、实验原理1、活性聚合及其基本特征活性聚合最突出的特点是能够控制聚合物的一次结构。

由于不存在不可逆链转移和链终止等副反应，利用活性聚合，通过分子设计能够合成出具有一定结构、一定组成以及特定性能的聚合物。

自从Szwarc 于1956年确立活性聚合和活性聚合物的基本概念以来，活性聚合发展非常迅速，目前是高分子化学中相当活跃的一个研究领域。

一个真正的活性聚合应符合以下四个条件：1）数均分子量决定于单体和引发剂的浓度比。

当单体的转化率达到100%时，所有单体被引发剂所平均，存在关系式：平均聚合度 00][][I M DP = 数均分子量 m n M I M M ⨯=00][][ 其中， 0][M 和0][I 分别单体和引发剂的初始浓度，m M 为单体分子量。

2）数均分子量n M 与单体转化率呈线性增长关系ααα⋅=⨯==K n W n W M I m I n 000（单体转化率为%1000<<α）式中：0m n 和0I n 分别表示单体和引发剂的初始摩尔数，0m W 为单体初始重量，αW 为单体转化率达到α时已聚合的单体重量。

3）聚合物具有活性末端，有再引发单体聚合的能力。

当单体转化率达到100%后，向聚合体系中第二次、第三次加入单体，聚合可以继续进行，且n M 随着单体转化率α的提高仍然保持线性增长；或者单体A 聚合结束后，加入第二种适当的单体B ，无均聚物生成，而是生成分子量更大的AB 型嵌段共聚物。

4）聚合物具有分子量分布的单分散性，并且在聚合的每一个阶段分子量分布基本保持不变。

2、原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization, A TRP)在讲述原子转移自由基聚合之前，先说说传统的自由基聚合的特征：大家都学过高分子化学这门课，并且知道自由基聚合一般由链引发、链增长、链终止等基元反应组成。

原子转移自由基聚合及其在新型高分子材料合成中的应用摘要：近年来，原子转移自由基聚合（ATRP）作为一种重要的高分子合成方法备受关注。

原子转移自由基聚合在新型高分子材料合成中具有重要的应用价值。

通过精确的反应控制、功能化调控以及与其他聚合方法的结合，可以合成具有特定性能和结构的高分子材料，满足不同领域对材料的需求。

本文阐述了ATRP的基本原理和反应机理，探讨了其在新型高分子材料合成中的应用价值提出了一些改进策略，以提高ATRP反应的控制度和效率。

通过总结论文的内容，对ATRP在新型高分子材料合成中的应用前景进行了展望。

关键词：原子转移自由基聚合；高分子合成；新型高分子材料在过去几十年中，高分子材料在日常生活和工业应用中扮演着重要的角色。

然而，传统的高分子合成方法往往受限于反应的控制度和选择性。

为了解决这一问题，原子转移自由基聚合作为一种新颖、高效的高分子合成方法应运而生。

ATRP以其高度可控的特点被广泛应用于新型高分子材料的合成，其应用价值和前景备受研究者们的关注。

1. 原子转移自由基聚合及其在新型高分子材料合成中的应用概述1.1 ATRP的基本原理和反应机理ATRP（Atom Transfer Radical Polymerization，原子转移自由基聚合）是一种常用的聚合方法，它可以精确控制聚合物的分子量和分子量分布。

在ATRP反应中，通过引发剂的作用，产生和重组原子转移自由基，从而实现对聚合过程的控制。

ATRP反应的基本原理是引发剂使反应体系中的活性自由基发生转移，将自由基移交给单体分子。

在ATRP反应中，引发剂起到了非常重要的作用，它与单体中的共轭烯烃发生反应，产生活性自由基。

这个活性自由基会与单体中的共轭烯烃进行反应，进而引发聚合反应。

引发剂还能与聚合物链端产生的自由基发生反应，将自由基转移回引发剂，使其继续参与反应[1]。

通过调控反应条件，如引发剂浓度、温度和反应时间等，可以精确控制聚合物分子量和分子量分布。

原子转移自由基聚合(ATRP)简介1引言聚合物合成的控制一般指对聚合物结构和分子量的控制。

活性聚合可以得到分子量分布极窄的聚合物，是制备结构明晰的聚合物的理想方法。

与传统聚合相比，活性聚合具有如下特征：(1)一级动力学特征，即聚合速率与时间呈线性关系；(2)聚合物的目标分子量可事先设计，且聚合物数均分子量随单体转化率的增长而线性增长；(3)分子量分布窄；(4)聚合物链末端在单体耗尽后仍能保持活性，再次加入单体可继续引发增长。

活性聚合最早报道于1956年，Szwarc课题组以萘钠为引发剂，在低温四氢呋喃溶剂中实现了苯乙烯的阴离子聚合，即为高分子科学史上的第一例活性聚合。

因聚合物溶液在反应停止后保存数月仍能引发新的单体进行聚合，因而被称为“活性”聚合。

这一聚合方法率先实现了对聚合物分子量的控制性，亦为功能化聚合物结构设计的研究开辟了新思路。

但阴离子聚合反应有其难以避免的局限性，如：需要高纯度试剂，反应条件极为苛刻，聚合体系必须严格无水无氧，反应不能含有其他杂质，单体适用性也十分有限。

20世纪末期，高分子科学家逐渐将目光转向了“活性”自由基聚合(LRP)。

1982年Otsu课题组报道了引发-转移-终止剂聚合法(Iniferter)，该方法中Iniferter试剂可产生两种活性不同的自由基，活性较高的自由基引发单体聚合，活性较低的自由基不能引发聚合，而是与增长自由基发生链终止。

通过这一策略有效降低了增长自由基的浓度，从而实现了“活性”聚合。

此后，人们发现建立活性种与休眠种之间的可逆平衡，以此控制体系中增长自由基的浓度，是实现“活性”自由基聚合的关键所在。

遵循这一思路，人们逐渐实现了各种各样的“活性”自由基聚合方法，如氮氧稳定自由基聚合法(NMP)，原子转移自由基聚合法(ATRP)，可逆加成断裂转移聚合法(RAFT)，单电子转移自由基聚合法(SET-LRP)等。

原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP)是1994至1995年由Matyjaszewski和Sawamoto等人同时提出的一种聚合方法。

原子转移自由基聚合(atrp)方法的研
究与探索
原子转移自由基聚合（ATRP）是一种有效的聚合反应，它可以用来合成各种类型的高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等。

ATRP的研究和探索已经受到了广泛的关注，它的研究和探索可以帮助我们更好地理解和利用这种反应。

首先，ATRP的研究和探索可以帮助我们更好地理解ATRP反应机理。

ATRP反应是一种复杂的反应，它涉及到多种反应物和反应条件，因此，研究和探索ATRP反应机理可以帮助我们更好地掌握ATRP反应的过程，从而更好地控制ATRP反应的结果。

其次，ATRP的研究和探索可以帮助我们更好地控制ATRP反应的结果。

ATRP反应的结果受到反应条件的影响，因此，研究和探索ATRP反应的反应条件可以帮助我们更好地控制ATRP反应的结果，从而获得更高质量的产物。

此外，ATRP的研究和探索还可以帮助我们更好地开发新型ATRP反应体系。

ATRP反应体系的开发可以帮助我们更好地控制ATRP反应的结果，从而获得更高质量的产物。

因此，研究和探索ATRP反应体系可以帮助我们更好地开发新型ATRP反应体系，从而更好地满足我们的需求。

总之，ATRP的研究和探索对于我们更好地理解和利用ATRP 反应具有重要意义。

研究和探索ATRP反应机理、反应条件和反应体系可以帮助我们更好地控制ATRP反应的结果，从而获得更高质量的产物，并且可以帮助我们更好地开发新型ATRP反应体系，从而更好地满足我们的需求。