以离子液体为溶剂的丙烯腈ARGET ATRP研究

聚丙烯腈树脂是新型高分子材料领域重要的前驱体。分子量高且分布窄、分子链立构规整性高的聚丙烯腈树脂的可控合成是高分子合成领域的重要研究课题。本项目拟先设计合成可兼作配位剂的离子液体和手性离子液体，然后分别以它们为溶剂，采用抗坏血酸作还原剂，在少量氧气存在下实现无配位剂的丙烯腈ARGET ATRP；研究不同体系(包括离子液体、催化剂、还原剂、单体浓度、反应温度、反应时间等)对聚合物分子量与分子量分布以及分子链立构规整性的影响；揭示聚合反应机理及其动力学规律，着重进行过渡金属催化机理研究；验证聚丙烯腈端基的活性，进行扩链反应，得到分子量高于18万，分子量分布低于1.25，三单元组等规立构分数值大于0.45的聚丙烯腈树脂；探讨离子液体的循环再生使用；并与无氧条件下获得的实验结果进行比较分析。项目的完成将为聚丙烯腈树脂的可控合成提供科学依据，还将为聚丙烯腈树脂下游制品的开发提供理论与技术基础。

聚丙烯腈树脂是新型高分子材料领域重要的前驱体。分子量高且分布窄、分子链立构规整性高的聚丙烯腈树脂的可控合成是高分子合成领域的重要研究课题。本项目系统研究了离子液体和手性离子液体中AN的ARGET ATRP。首先设计合成了离子液体1-葵基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C12mim][BF4])、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C8mim][BF4])、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C4mim][BF4])、1-甲基咪唑醋酸盐([mim][AT])，1-甲基咪唑丙酸盐([mim][PT])、1-甲基咪唑丁酸盐([mim][BT])和手性离子液体1-(1-乙氧基羰基乙基)-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([ecemim][PF6])、1-乙基-3-甲基咪唑L-乳酸盐([C2mim][LLA])、1-丁基-3-甲基咪唑L-乳酸盐([C4mim][LLA])和1-己基-3-甲基咪唑L-乳酸盐([C6mim][LLA])，然后分别以它们为溶剂，实现了AN的ARGET ATRP；系统研究了不同体系(包括离子液体、催化剂、还原剂、单体浓度、反应温度、反应时间等)对聚合物分子量与分子量分布的影响，揭示了聚合反应机理及其动力学规律，着重进行了过渡金属催化机理研究；重点探讨了不同手性离子液体对聚合物分子链立构规整性的影响，证实了手性离子液体可有效提高PAN分子链的立构规整性，初步分析了聚合反应中聚合物分子链原子空间排列过程，总结了手性离子液体对聚合物分子链立构规整性的影响规律；验证得到的PAN端基的活性，进行扩链反应；实现了离子液体的回收与循环再生使用。项目的完成将为聚丙烯腈树脂的可控合成提供科学依据，还将为聚丙烯腈树脂下游制品的开发提供理论与技术基础。在该项目的资助下，项目组已在Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry、Materials Chemistry and Physics等知名学术期刊上发表研究论文24篇，其中被SCI收录24篇，被EI收录24篇，影响因子大于3.0的12篇；已授权中国发明专利5项；获山东高等学校优秀科研成果奖(自然科学类)一等奖1项、二等奖1项；指导研究生取得的成果获山东省研究生优秀科技创新成果奖三等奖1项。