可降解聚苯乙烯的合成與性能研究

《可降解聚苯乙烯的合成與性能研究》是依託中國科學技術大學，由白如科擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：可降解聚苯乙烯的合成與性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：白如科
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

聚苯乙烯被廣泛地套用於生產和生活中，但在自然條件下不易降解，廢棄後易造成環境污染。本項目將自由基聚合與不同的聚酯化反應相結合，提出了合成可降解聚苯乙烯的新思路。首先，將偶氮二羧酸引發的苯乙烯自由基聚合與四甲基胍催進的羧酸與鹵化物的高效酯化反應結合，一鍋法合成主鏈富含酯基聚苯乙烯。其次，將苯乙烯RAFT聚合與高效酯化反應相結合，一鍋法合成主鏈中富含有酯基和三硫代碳酸酯基的聚苯乙烯。然後，將苯乙烯自由基聚合與二醇的酯化和酯交換反應結合，製備富含酯基的聚苯乙烯。通過二鹵化物和二醇的結構設計，將不同的降解基團引入聚苯乙烯主鏈中，從而製備可化學、光以及生物降解的聚合物。通過對不同聚合體系的對比研究和聚合物結構與性能的研究，建立具有實用意義的可降解聚苯乙烯的製備方法。本項目不僅對於可降解聚合物合成方法學的研究，而且對於解決聚合物不易降解而造成環境污染的問題都具有重要的理論和實際意義。

結題摘要

聚苯乙烯及其共聚物作為一類重要的高分子材料目前套用十分廣泛，但由於其難以在自然條件下降解而帶來嚴重的環境污染，因而開展可降解聚苯乙烯的研究有重要的意義。本項目通過在聚合物主鏈結構中引入適量易斷裂的化學鍵，使聚苯乙烯具有可降解性，在特定條件下能夠降解成為可以進一步被微生物分解的低聚物。 經過四年的努力，本項目完成了計畫的主要研究內容，取得了一系列具有重要意義的研究成果，達到了預期的研究目標。三硫代碳酸酯基團具有紫外光降解和化學降解的特性，也可以引發單體進行活性/可控聚合，因此適用於可降解聚苯乙烯的合成。我們首先設計、合成了含三硫代碳酸酯的鏈轉移劑，通過苯乙烯的RAFT聚合製備了主鏈含三硫代碳酸酯的聚苯乙烯。研究結果證明，含有三硫代碳酸酯的聚苯乙烯是一種紫外光可降解聚合物。鄰硝基苄酯在紫外光的照射下易發生降解反應，因此，我們設計、合成了在主鏈中含有含鄰硝基苄酯基和偶氮基團的聚合物，以其作為大分子引發劑，通過苯乙烯自由基聚合反應製備可降解聚苯乙烯。並以此為基礎發展了一鍋法合成了可降解聚苯乙烯的新方法，將分步實施的大分子引發劑合成和苯乙烯自由基聚合反應步驟合二為一，在同一反應器中，讓逐步聚合與鏈式聚契約時進行。為了提高聚合物的光降解性能，我們設計、合成了主鏈含有三硫代酯基和含鄰硝基苄酯基的大分子鏈轉移劑，通過利用該大分子鏈轉移劑進行的活性自由基聚合反應，獲得了具有含鄰硝基苄酯和三硫代碳酸酯兩種可光降解基團的多嵌段聚苯乙烯，實驗結果表明，這種多嵌段聚苯乙烯具有紫外光和化學可降解性。此外，為了提高聚合物的力學性能，合成了α, ω-二羧基聚苯乙烯低聚體，將其與多官能團環氧化合物反應，生成由酯基交聯的聚苯乙烯，從而不僅可以提高力學性能，同時使聚合物具有可降解性能和熱塑加工性性能。 綜上所述，我們發展了含三硫代碳酸酯、含硝基苯二甲酯聚苯乙烯等多種可降解聚苯乙烯的合成方法，對可降解聚苯乙烯的發展具有重要意義。