聚丙烯酸甲酯的两种合成法及其结构表征

2025/10/13 10:02:58 作者:南星

聚丙烯酸甲酯(简称PPMA)是一种聚合物浆料。PPMA浆料具有优异的化学稳定性,耐酸、耐碱、耐腐蚀等特性。聚丙烯酸甲酯还具有较高的耐热性能,能够在一定范围内承受高温。可用于制备高透明度、高光泽度的涂层和喷涂剂,广泛应用于汽车、家具、塑料制品等行业中。

合成方法[1]

1、SET-LRP法合成聚丙烯酸甲酯

向装有搅拌子的圆底瓶中加入单体丙烯酸甲酯、催化剂铜粉、配体PMDETA及溶剂DMSO,其物质的量比为117:1:1:1,MA为引发剂,配体为催化剂。先放入油浴锅中,打开搅拌装置,向反应瓶中通20min高纯氮气,除去体系中的空气;再加入反应引发剂2-溴异丁酸甲酯,继续通10min氮气,密封反应瓶,将油浴锅温度设为30℃,恒温反应。间隔一定时间从反应瓶中取样,利用酸性甲醇沉淀并多次清洗,以除去溶剂与反应物,得到纯净聚丙烯酸甲酯,用质量法对MA转化率进行分析与计算。SET-LRP法合成聚丙烯酸甲酯的反应路线如图(A)所示。

2、ATRP法合成聚丙烯酸甲酯

向装有搅拌子的圆底瓶中加入单体丙烯酸甲酯、催化剂CuBr、配体PMDETA及溶剂DMSO,其物质的量比为117:1:1:1,MA为引发剂,配体为催化剂,先放入油浴锅中,打开搅拌装置,向反应瓶中通20min高纯氮气,除去体系中的空气;再加入反应引发剂2-溴异丁酸甲酯,继续通10min氮气,密封反应瓶,将油浴锅温度设为60℃,恒温反应。间隔一定时间从反应瓶中取样,利用酸性甲醇沉淀并多次清洗,以除去溶剂与反应物,得到纯净聚丙烯酸甲酯,用质量法对MA转化率进行分析与计算。ATRP法合成聚丙烯酸甲酯的反应路线如图(B)所示。

聚丙烯酸甲酯的合成方法

结构表征[1]

FI-IR:分别将 SET-LRP法与ATRP法合成的P聚丙烯酸甲酯进行红外光谱测试,结果如图所示,其中曲线a和b分别为SET-LRP法和ATRP法合成的聚丙烯酸甲酯红外光谱。由图可见,两种聚合方法合成的聚丙烯酸甲酯结构基本相同,在2974cm-1附近出现-CH2-不对称伸缩振动的吸收峰,1743cm-1附近的吸收峰为酯中羰基(C=0)振动吸收峰,1438cm-1附近的吸收峰为-CH2-弯曲振动吸收峰,1366cm-1附近的吸收峰为-CH3对称伸缩振动吸收峰,1257,1192,1083cm-1处为-C-O-C-不对称伸缩振动吸收峰,1020cm-1附近的吸收峰为-C-O-C-对称伸缩振动吸收峰,827cm-1附近为-CH3面内摇摆吸收峰。

SET-LRP法与ATRP法合成聚丙烯酸甲酯的FT-IR谱

NMR:下图分别为SET-LRP法与ATRP法合成聚丙烯酸甲酯的核磁共振氢谱。由图可见,两种方法合成的聚合物分子结构基本相同,δ=1.1 处为甲基(-CH3)上的质子吸收峰,δ=1.4与δ=1.7处为亚甲基(-CH2-)上的质子吸收峰,δ=2.2附近为次甲基上的质子吸收峰 ,δ=2.5附近为溶剂氘代DMSO的标准峰,δ=2.7附近为连接酯基的次甲基质子吸收峰;在图(B)中,δ=3.3附近为氘代DMSO中的水峰,δ=3.7与δ=3.83之间为甲酯中甲基(-O-CH3)上的质子吸收峰,δ=4.28附近为连接酯基与溴的次甲基质子吸收峰。可见两种方法均成功合成了聚丙烯酸甲酯。

SET-LRP法(A)与ATRP法(B)合成聚丙烯酸甲酯的核磁氢谱

参考文献

[1]陈艳杰,张建功,刘凤岐,等. SET-LRP法与ATRP法合成聚丙烯酸甲酯[J]. 吉林大学学报(理学版),2018,56(1):173-177. DOI:10.13413/j.cnki.jdxblxb.2018.01.29. 

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