非环二烯易位聚合制备序列可控的含磷酸酯基团的不饱和聚乙烯文献综述

 2023-10-16 10:10

文献综述

(一)本课题研究的现状及发展趋势

聚烯烃类塑料(包括聚乙烯PE,聚丙烯PP等)是一类用途很广的通用塑料[1]。聚烯烃具有许多的优点,比如质量小、耐化学药品性能好以及成型工艺简单等,因此聚烯烃在人们日常的生产生活中具有非常广泛的用途。不仅应用于薄膜、板材以及各种成型制品,而且在农业、机械、日用杂品等许多方面都有具有广泛的应用。在所有的通用高分子材料中,聚乙烯以其丰富的原料,低廉的价格等优势成为全球使用最为广泛的高分子材料[2]

非环二烯易位聚合(ADMET)属于配位-缩聚反应,要求参与聚合反应的单体链段两端均携带有双键[3]。在聚合反应过程中,碳碳双键首先与金属卡宾配位,重新生成新卡宾并产生一分子乙烯气体后形成内双键。再由生成的新卡宾与另一个双键反应,单体依次键接,从而逐步得到高分子量聚合物[4]。本次实验中使用溶液聚合的方式,溶剂使用邻二氯苯或二氯乙烷。催化剂使用钌基金属催化剂,由于聚合温度会影响催化剂活性,因此比较适宜的反应温度为40-80 ℃。非环二烯烃经ADMET聚合后形成了含磷酸酯功能基团的不饱和聚乙烯,其链结构相对规整,磷酸酯功能基团在不饱和聚乙烯主链上等间距分布,非常有利于作为研究结构与性能关系的模型[5]。在过去的几十年间,ADMET逐步成为制备带有多种功能基团、具有精确结构聚烯烃的有效方法,诸如酯基、苯基、羧基、包原子等均已通过ADMET被成功引入聚烯烃中,对于实现聚乙烯的功能化并研究其功能化后的结构与性能之间关系具有现实意义。

非环二烯烃经过ADMET聚合后形成带有功能基团且具有精确结构的聚乙烯,其链结构分布相对规整,功能基团在主链上等间距分布,对于研究物质结构与性能的关系提供了有力的证据。另外,聚乙烯是目前全球使用量最多、应用最广泛的通用高分子材料,随着过渡金属催化剂的发展,将不同品种的催化剂运用于聚乙烯改性中,产生了不同品种的功能聚乙烯,包括超支化聚乙烯等[6]。向聚乙烯分子链中引入合适的功能基团,有助于提高聚乙烯分子的物理和化学性能,拓宽其使用领域,吸引着越来越多的科研工作者投入更多的时间和精力去展开科学研究。当今,ADMET已逐步成为制备带有多种功能基团、具有精确结构聚烯烃的有效方法,诸如酯基、苯基、羧基等均已通过ADMET聚合被成功引入聚乙烯中,对于实现聚乙烯等功能化、研究其功能化后的结构与性能关系具有现实意义[7]

近几十年里,功能高分子材料获得了越来越多科研者的关注,发展极为迅速。这不仅是因为功能高分子材料的部分性能优于通用的合成高分子材料和天然聚合物基材料,也因其可以按照人们的具体需求进行人为设计、制备,以满足在特定领域下对功能材料的要求,比如有些功能高分子材料甚至能实现高度仿生化和智能化[8]。就结构与性质而言,功能高分子除了具备一般高分子材料为使用而必须具备的力学性能外,还有着特殊结构功能基团或不同于一般高分子的特异构型及构象,使其具备优良的化学、物理或生物功能。聚烯烃这种所谓的化学稳定性其实也可以理解为化学惰性,由于其本身并不能应用于一些需要极性、亲水或生物相容的场合,因而尝试通过化学修饰在聚烯烃中引入功能基团从而改善其特定性能也并不容易[9]。需要说明的是,在本论文中所讨论的“聚烯烃功能化”指的是为改善聚烯烃材料一些性能上的缺陷和不足而引入的常规聚烯烃本身并不具有的基团,这些基团在空间尺寸、构象、极性与非极性等方面并不作区分,但其本身应具备某一特质(比如亲水、耐油等特性)。例如,向聚乙烯分子链中引入特定基团,改善特定性质(改变晶型、提高亲水性等)以达到使用要求,在本论文中称为聚乙稀功能化[10]

(二)课题研究的意义和方案

随着当代中国科学技术的进步,人们对于材料的性能要求越来越高[11]。人们通过在聚烯烃材料中引入其它功能基团来改善其物理和化学性能,以拓宽功能材料在人们日常生活中的适用领域。ADMET聚合逐步成为制备带有多种功能基团且具有精确结构聚烯烃的有效方法,诸如酯基、苯基、羧基、包原子等均已通过ADMET被成功引入进聚烯烃中,对于实现聚乙烯等功能化、研究其功能化后的结构与性能关系具有现实意义[12]

本论文通过对非环二烯易位聚合制备序列可控的含磷酸酯功能基团不饱和聚乙烯,实现了将磷酸酯功能基团精确可控地引入到不饱和聚乙烯分子主链中,然后通过核磁共振氢谱及碳谱和凝胶渗透色谱等表征手段,证实了含磷酸酯功能基团的alpha;,omega;双烯单体能成功转化为高分子量的不饱和聚乙烯[13]

(三)参考文献

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