氯乙烯活性自由基聚合及其嵌段共聚物的合成与自组装

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676235
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0803.反应工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Living radical polymerization (LRP) of vinyl chloride (VC) remains enormously challenging due to a high chain transfer constant to the monomer, nonsolubility of PVC in its monomer and poor thermal stability of PVC. Till now, few attention has been paid to the synthesis and self-assembly of VC block copolymers. Single-electron transfer degenerative chain transfer (SET-DT) and reversible addition fragmentation-chain transfer (RAFT) polymerizations of VC will be carried out in this work. The approaches to improve the controlling of SET-DT polymerization and polymerization rate will be explored based on the combined considering of polymerization chemistry mechanism, mass transfers between different phases and particle formation mechanism of aqueous VC suspension and suspended emulsion SET-DT polymerizations. Several xanthate chain transfer agents which can effectively mediate RAFT suspension and (mini)emulsion polymerizations of VC would be synthesized, and the polymerization mechanism and kinetics would be investigated. Through above research, the novel methods to prepare PVC with low structure defects and good thermal stability would be proposed. Furthermore, block copolymers consisting of PVC and different hydrophilic polymer blocks would be synthesized using living PVC as macro-initiator or macro-chain transfer agent, and effects of block copolymer structures on the self-assembly behavior in bulk and solution states would be investigated. The theories related to living radical polymerization of chlorine-containing monomers and condensed structures of block copolymers would be extended.
氯乙烯(VC)自由基聚合向单体链转移反应显著、PVC不溶于单体且热稳定性差,造成VC活性自由基聚合难度大、可控性差,进一步合成VC嵌段共聚物及嵌段共聚物自组装的研究很少。本项目开展VC单电子转移-蜕化链转移(SET-DT)和可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合研究,结合水相悬浮和悬浮态乳液SET-DT聚合化学机理、聚合过程相际传质和成粒机理,探索提高SET-DT聚合可控性和反应速率的有效途径;合成能有效调控VC单体RAFT水相悬浮和细(乳液)聚合的黄原酸酯类链转移剂,并研究聚合机理和动力学;建立合成化学缺陷结构少、热稳定性好的PVC的新方法。以活性PVC为大分子引发剂或链转移剂,进一步制备由PVC和不同特性亲水聚合物链段构成的嵌段共聚物,研究嵌段共聚物结构对其本体和溶液自组装行为的影响。通过以上研究,拓展与含氯单体活性自由基聚合和嵌段共聚物凝聚态结构相关的理论。

结项摘要

采用传统自由基聚合合成的聚氯乙烯(PVC)的分子量分布较宽且化学缺限结构含量较高。此外,PVC还存在韧性和亲水性差等不足。无规共聚和接枝共聚是目前工业PVC化学改性的主要方法,而VC活性自由基聚合和嵌段共聚尚未工业化应用。单电子转移-蜕化链转移(SET-DT)和可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合是两种具有工业化应用前景的VC活性自由基聚合方法,但采用水相悬浮和细乳液(即微悬浮)等工业常用聚合方法时,聚合速率和可控性尚有待提高。本项目首先开展VC水相悬浮和细乳液SET-DT和RAFT聚合研究,结合聚合化学、传递扩散机理和PVC成粒过程,研究了聚合方法、聚合体系组成、工艺条件等对聚合动力学和PVC分子量及分子量分布的影响,实现了水相悬浮SET-DT聚合速率的显著提高,建立了优选黄原酸酯RAFT试剂调控的VC自稳定RAFT悬浮聚合、VC细乳液RAFT聚合、VC-VAc细乳液RAFT无规和嵌段共聚等方法。其次,以碘封端活性PVC为大分子引发剂,通过溶液和反相乳液SET-DT聚合合成了VC与丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸二氨基乙酯、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺及N-丙烯酰吗啉的三嵌段共聚物;通过含黄原酸酯基团的聚乙二醇(PEG)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)调控的溶液、悬浮和细乳液RAFT聚合制备了PVC-PEG和PVAc-PVC嵌段共聚物(醇解得到PVA-PVC嵌段共聚物),得到嵌段共聚动力学和嵌段共聚物分子量及分子量分布变化规律。再次,研究了含不同亲水链段、不同嵌段分子量的VC嵌段共聚物的本体自组装、溶液水相自组装、溶液旋涂和静态呼吸图成膜特性,得到嵌段共聚物结构对本体相结构、临界胶束浓度、胶束形貌和尺寸、膜形貌的影响规律。最后,利用两亲性VC嵌段共聚物的自组装特性,制备了嵌段共聚物改性的抗生物玷污或具有pH响应的PVC分离膜、可作为拉曼光谱增强基底的嵌段共聚物蜂窝多孔膜;又以两亲嵌段共聚物为模板,制备了纳米氧化钛多孔膜。项目研究拓展了VC活性自由基聚合、VC嵌段共聚合、两亲性VC嵌段共聚物自组装理论,为嵌段共聚改性PVC的制备和应用提供了基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthesis of random and block copolymers of vinyl chloride and vinyl acetate by RAFT miniemulsion polymerizations mediated by a fluorinated xanthate
氟化黄原酸酯介导的 RAFT 细乳液聚合合成氯乙烯和乙酸乙烯酯的无规和嵌段共聚物
  • DOI:
    10.1002/app.45074
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Applied Polymer Science
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Huang Zhihui;Pan Pengju;Bao Yongzhong
  • 通讯作者:
    Bao Yongzhong
氯乙烯SET-DT悬浮聚合动力学和成粒过程的相互关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩剑鹏;包永忠
  • 通讯作者:
    包永忠
可逆加成-断裂链转移聚合制备聚氯乙烯-b-聚乙二醇-b-聚氯乙烯共聚物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄志辉;包永忠;潘鹏举
  • 通讯作者:
    潘鹏举
两亲性PNIPAM-b-PVC-b-PNIPAM共聚物的合成与自组装
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    高校化学工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡合成;潘鹏举;包永忠
  • 通讯作者:
    包永忠
聚氯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物改性的pH响应性聚氯乙烯超滤膜
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    高校化学工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹逊迪;黄志辉;包永忠
  • 通讯作者:
    包永忠

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其他文献

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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    包永忠
新型乳液聚合制备疏松PMMA树脂及成粒机理
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    高分子学报
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    翁志学
由一种新型非均相聚合方法制备的聚氯乙烯的分子结构
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高等学校化学学报
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    --
  • 作者:
    包永忠;翁志学;黄志明
  • 通讯作者:
    黄志明
水相添加剂对热可膨胀聚合物微球颗粒结构和膨胀特性的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化工学报
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    包永忠
基于点击化学的聚己内酯接枝共聚研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化学反应工程与工艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李明明;潘鹏举;单国荣;包永忠
  • 通讯作者:
    包永忠

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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