RAFT聚合技术及在膜材料制备中的应用

化 工 进

展

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CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2010年第29卷增刊

RAFT聚合技术及在膜材料制备中的应用

叶云飞1，沈江南1，吴礼光2，裘俊红1

（1浙江工业大学化材学院，浙江 杭州 310014；2浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江 杭州 310016） 摘 要：在简述可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合的基础上，综述了利用RAFT聚合技术在微孔膜、超滤膜渗透汽化膜等膜材料制备中的应用，并结合作者课题组的研究结果及文献报道，对其存在的问题及研究方向进行了评述。

关键词：可逆加成断裂链转移聚合；膜分离；结构可控

中图分类号：TQ 028 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2010）S2–198–07

Reversible addition fragmention chain transfer and progress in

preparation of separation membranes materials

YE Yunfei1，SHEN Jiangnan1，WU Liguang2，QIU Junhong1

（1School of Chemical Engineering and Materials Science，Zhejiang University of Technology，

Hangzhou 310014，Zhejiang，China；2School of Environmental Science and Engineering，

Zhejiang Gongshang University，Hangzhou 310016，Zhejiang，China ）

Abstract：Reversible addition fragmentation chain transfer was introduced，and the application of RAFT polymerization to the preparation of separation membrane material，such as microfiltration membrane，ultrafiltration membrane，pervaporation and so on was reviewed. The authors' work was presented. The existing problems of RAFT polymerization in separation membrane preparation were discussed，and its future research and development was forecasted. Key words：reversible addition fragmentation chain transfer（RAFT）；membrane separation；structure control

1 RAFT聚合技术

1998年，澳大利亚科学家Rizzardo等[1]发现了一种新的可控自由基聚合方法，即可逆加成-断裂链转移反应。所谓RAFT可控/活性自由基聚合方法是在传统的自由基聚合体系中加入一种RAFT试剂作为链转移剂，通过可逆加成-断裂链转移聚合过程实

由Moad等[3]提出RAFT聚合现活性自由基聚合[2]。

的机理如图1所示，分为链引发、链转移、链增长、链平衡、链终止5个步骤。

图1式中，M为单体，m、n为聚合度，Pn和 Pm

·

分别是链长为n和m的活性自由基链，R是由链转移剂产生的新的活性自由基，它可以继续引发聚合；聚合物链段Pn和Pm既可以结合到链转移剂上形成

休眠种，又可以从链转移剂分子上断裂形成活性自由基链并继续引发聚合反应，故称该活性聚合反应为“可逆加成-断裂链转移活性自由基聚合”。

·

活性链自由基Pn由引发剂引发并通过链增长形成，它能够与链转移剂发生可逆反应，形成一种

，休眠种可以分自由基中间体PnXC.XZR（休眠种）·

解产生一种新的自由基R和新的链转移剂PnXC=XZ。这种新的链转移剂和初始链转移剂具有

收稿日期：2010-04-15；修改稿日期：2010-07-15。

基金项目：国家自然科学基金项目（20906082，20876144）及浙江工业大学大型仪器设备开放基金项目（HC201007）资助。

第一作者简介：叶云飞（1986—），男，硕士研究生，主要从事膜材料与膜过程的研究。联系人：沈江南。电话 0571-88320711；E-mail shenjn@http://www.77cn.com.cn。

增刊 叶云飞等：RAFT聚合技术及在膜材料制备中的应用 ·199

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图1 RAFT聚合的机理

相同的链转移特性，它们可与其它活性自由基Pm·发生反应再形成休眠种PmXC.XZPn，并进一步分解产生自由基Pn·和链转移剂PmXC=XZ，而PmXC=XZ与RXC=XZ具有相同的链转移特性。为这一循环过程提供了一个链平衡机理，使自由基聚合中的链增长过程得以控制。

活性自由基聚合物可有效地对聚合物的分子结构进行设计，制备出各种不同性能、不同功能的新型聚合物材料，即所谓的“量体裁衣”[4-5]

。

与离子聚合等传统活性聚合技术相比，它具有其

自身的优点：①单体覆盖面广

[6-7]

，十分有利于含

特殊官能团的烯类单体的聚合，尤其是酰胺类单体的活性聚合[8]

；②操作条件温和，一般在60～70 ℃下进行；③实施聚合的方法多（本体、溶液、乳液、悬浮、微乳液等聚合方式），易于实现工业化等显著优点[9-11]

，是合成新型高分子材料的一个

新方向。

2 RAFT聚合在膜材料应用中的实例

膜分离技术是一项高效节能的新型分离技术，发展膜技术对改造传统产业、实现清洁生产、建设节约型社会具有重要战略意义[12-13]。随着膜技术在资源、能源、环保等领域中广泛应用，对膜材料、膜性能提出了更高的要求。聚合物膜材料的制备方法很多，如逐步聚合、自由基聚合、开环聚合、原子转移自由基聚合、RAFT聚合等[14]，为了制备高性能的聚合物分离膜材料要求聚合物的分子有特定的结构和多功能性，与传统的活性聚合技术相比，RAFT技术为获得组成可调、结构可控

的聚合物材料提供了新的方法，引起了包括高分子化学、高分子物理、材料学、膜科学等领域学者的极大兴趣，有关利用RAFT技术合成新材料的报道也越来越多。

2.1 RAFT聚合在微滤膜材料制备中的应用

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种性能优良的微滤、超滤膜材料[15-16]，但PVDF膜表面具有很强 …… 此处隐藏：10789字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……