表面引发接枝聚合法制备高接枝度的接枝微粒SiO_2-g-PMAA.pdf

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1、第28卷第2期应用化学Vo1．28Iss．22011年2月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYFeb．2011表面引发接枝聚合法制备高接枝度的接枝微粒Si02-g-PMAA李丁高保娇位霄鹏(中北大学化学工程系太原030051)摘要将偶联剂一氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)键合在硅胶微粒表面，得到改性微粒AMPS—SiO；使改性微粒表面的氨基与溶液中的过硫酸铵构成氧化一还原引发体系，实现r甲基丙烯酸(MAA)在硅胶微粒的表面引发接枝聚合，制得了高接枝度(0．30g／g)的接枝微粒SiO，-g—PMAA；研究了影响表面引发接枝聚合的主要因素。结果表

2、明，适宜的温度为40℃。已接枝到硅胶表面的聚合物层对后续的接枝聚合产生阻隔作用。适宜的引发剂用量为单体质量的1．1％，适宜的单体质量分数为5％左右。关键词甲基丙烯酸，硅胶，氧化一还原引发体系，表面引发接枝聚合，接枝度中图分类号：O631文献标识码：A文章编号：1000-0518(2011)02-0154-05DOI：10．3724／SP．J．1095．2011．00167采用化学接枝法在固体微粒表面接枝大分子的方法，可分为“接枝到”(Graftingonto)法与“接出”(graftingfrom)法¨。前者是通过聚合物的端基官能团与微粒表面活性基团之间的化学反应，将聚

3、合物偶合接枝到微粒表面，故又称为偶合接枝(couplinggraft)法；后者则是通过在微粒表面引入可以聚合的活性位点(或可聚合双键或引发基团H)使单体在微粒表面发生聚合，实现接枝，具有接枝度高的优点。在“接出”法中，若在固体微粒表面引入引发基团(称为表面引发接枝法，“Surface—initiatedgrafting”)，接枝聚合的效率更高。此法也包括活性聚合与表面引发相结合的接枝方法，由于接枝聚合物的分子量可控，且分子量分布窄，在目前的接枝聚合研究中颇受关注。前文报道了采用含双键的偶联剂一(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)对硅胶微粒进行表面改性，将可聚合双键

4、先引入微米级硅胶表面，制备了表面带有羧基的功能接枝微粒SiO-g—PMAA。本文则先采用含有氨基的偶联剂一氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对硅胶微粒进行表面改性，然后与溶液中的过硫酸盐构成氧化．还原引发体系，实现了MAA的表面引发接枝聚合，制得了高接枝度(0．3g／g)的接枝微粒SiO：-g．PMAA。此方法比活性聚合．表面引发接枝法更为简便易行。本研究为制备高接枝度的无机一聚合物功能接枝微粒提供了有价值的参考，类似的研究尚未见文献报道。接枝微粒SiO，-g．PMAA的制备过程如Scheme1所示。(1)Surfacemodificationofsilicagelpart

5、icleswithcouplingagentAMPS(2)ProductionoffreeradicalonsurfacesofmodifiedparticlesOCHOCH．l1’o—S0——si—cH2cH2cH2一NH2+s2O82—————‘》li-CH2CH2CH2-7HqOCHOCHH2010-03-23收稿，2010-064)2修回山西省自然科学基金资助项目(2008021013)通讯联系人：高保娇，教授；Tel：0351—3924795；E-mail：gaobaojiao@126．Gom；研究方向：功能高分子材料化学与物理第2期李丁等：表面引发接枝聚合法

6、制备高接枝度的接枝微粒SiO：-g—PMAA155(3)Surface—intiatedgraftpolymerizationofMAAonsilicagelparticleso一i—CH2cH2cH2一。+nCH2一一cH36cHI=1COOHOCHCHUUI13一一s，i-CH2CH2CH2-NH七CH2-{～O’CHCOOH，Scheme1ChemicalprocessforthepreparationofgraftedSiO2一g·PMAAparticle1实验部分1．1试剂和仪器硅胶，平均粒径0．125mm，试剂级；一(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS，

7、商品名KH-570)；y一氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS，商品名KH-540))；甲基丙烯酸(MAA)，使用前经减压蒸馏提纯；过硫酸铵；以上试剂及其它试剂均为分析纯。1700型傅里叶红外光谱仪(FTIR，美国Perkin—Elmer公司)，KBr压片；438VP型扫描电子显微镜(SEM，英国LEO公司)。1．2用含氨基的偶联剂KH-540对硅胶进行表面改性取30g的硅胶置于150mL质量分数为5％的甲烷磺酸水溶液中，在90cC搅拌活化8h，用蒸馏水反复洗涤，抽滤，真空干燥。将10g活化硅胶加入到100mL水中，并加入10mL的y一氨丙基三甲