论文总字数：16251字

摘 要

本课题通过Na与溶剂六甲基磷酰三胺（HMPA）作用生成溶剂化电子。通过溶剂化电子来引发乙烯基（MMA）的聚合从而考察溶剂化电子引发聚合在单体选择性、聚合动力学、分子量、阻聚效应、单体浓度等方面的表现。在用于引发聚合的四种单体里甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和苯乙烯能聚合而醋酸乙烯酯不能聚合，得出溶剂化电子引发聚合存在单体选择性。通过阻聚实验得出引发的聚合能被自由基阻聚剂阻聚。水能加速其聚合反应证明其存在溶剂效应。通过对不同聚合时间的产物质量及分子量测量，得到聚合产物随时间不断增加且ln(Mo/M)与时间成线性关系，表明其活性种具有长寿命。通过FT-IR对共聚物的结构分子分析，可以发现溶剂化电子的确可以引发MMA聚合而且其生成的聚合物红外谱图同标准自由基聚合的聚甲基丙烯酸甲酯红外谱图基本相同。

关键词： 溶剂化电子 溶剂效应 聚合反应 乙烯基单体 单体选择性

Polymerization of vinyl monomers initiated by the solvated electron

Abstract

The subject through the Na and six solvent methyl phosphorus triamide (HMPA) generated solvated electrons. By solvated electrons cause vinyl (MMA) aggregation to visit solvated electron-induced polymerization of monomers selectively, polymerization kinetics, the effect of molecular weight and polymerization, monomer concentration performance. In the four monomers in polymerization of methyl methacrylate, acrylic and styrene polymerization of vinyl acetate cannot be aggregated, solvated electrons is obtained selective polymerization monomer. By inhibition experiments cause polymerization inhibitor by free radical polymerization. Solvent effects on water to speed up their reaction proved its existence. Based on aggregated product quality and its measurement of time, get product increased with time and LN (Mo/M) linear relationship with time, indicate that the activity has a long life. FT-IR of copolymer structure through molecular analysis, solvated electrons can be found can be initiated MMA polymerization and generate infrared spectra of polymers with standard radical polymerization of methyl methacrylate infrared spectra are almost the same.

Key word：Solvent based electron；solvent effect；polymerization；Vinyl monomer；Monomer selectivity

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 溶剂化电子的发现 1

1.3 溶剂化电子的生成方法 1

1.3.1 碱金属与溶剂作用 2

1.3.2 纯水的辐射分解 2

1.3.3 光化学反应 2

1.3.4 电解方法 2

1.4 溶剂化电子的种类 2

1.4.1 氨合电子 2

1.4.2 水合电子 3

1.4.3 HMPA中的溶剂化电子 3

1.4.4 其它极性分子产生的溶剂化电子 4

1.5 溶剂化电子的应用 4

1.6 本课题的创新性 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验的原料及仪器设备 6

2.2 溶剂化电子引发聚合的单体选择性实验 7

2.2.1 实验原理 7

2.2.2 实验步骤 7

2.3 溶剂化电子引发聚合的阻聚实验 9

2.3.1 实验原理 9

2.3.2 实验步骤 9

2.4 溶剂化电子引发聚合的动力学研究实验 10

2.4.1 实验原理 10

2.4.2 实验步骤 10

2.5 溶剂化电子引发聚合的自由基浓度测定 11

2.5.1 实验原理 11

2.5.2 实验步骤 12

2.6 性能测试及表征 12

2.6.1 红外光谱测试及分析 12

2.6.2 粘度法测量聚合物的分子量 13

第三章 结果与讨论 14

3.1 溶剂化电子引发MMA聚合的动力学 14

3.1.1 HMPA不除水时的聚合动力学 14

3.1.2 HMPA除水后的聚合动力学 15

3.1.3 kp值得计算 15

3.2 溶剂化电子引发MMA聚合的分子量 16

3.3 溶剂化电子的阻聚实验 17

3.4 溶剂化电子引发聚合的单体选择性 18

3.5 单体浓度的影响 18

3.6 空白试验 20

3.7 FT-IR分析 20

第四章 结论与展望 22

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1 引言

电子是构成原子的基本粒子之一，质量极小，带有能量，具有单位负电荷，电子是化学反应中最简单、最基本的微粒。电子不能稳定的单独存在，或是存在时间过短，而只有在一些特定的溶剂（如液氨或是HMPA溶液）中，电子能够相对稳定存在，它在溶液中的存在与阴离子极其相似，能参与许许多多的化学反应。众所周知， 离子在溶液中是会发生溶剂化作用的。那么，电子会不会发生溶剂化，电子是如何发生溶剂化作用的，电子的溶剂化给化学学科及其他方面会带来什么样的影响?这些都是化学工作者们研究的热点问题。随着快速测试技术特别是脉冲电子束技术的发展，溶剂化电子的存在为越来越多的人们所证明和接受，其理论和应用研究蓬勃开展，给无机化学、有机化学、物理化学和辐射化学等学科带来了深刻的影响，成为化学和凝聚相物理的一个根本问题。

1.2 溶剂化电子的发现

在1864年，Weyl.W.发现将碱金属溶于液氨中能得到蓝色溶液，这一意外的发现被认为是人们第一次发现溶剂化电子的存在^[1]。但Weyl并不知道产生蓝色的确定原因，真正确定蓝色是溶剂化电子的贡献时已经是20世纪初了，接着人们对这种液氨中的蓝色溶剂化电子溶液进行了进一步研究。随着1962年水合电子（水中的溶剂化电子）^[2]发现，溶剂化电子引起了人们更大的兴趣和研究热情。在水合电子之后，由于对溶剂化电子的进一步研究，人们又相继发现了醚合电子、胺合电子、醇合电子等各种各样的极性溶剂的溶剂化电子。

1.3 溶剂化电子的生成方法

溶剂化电子的产生方法主要有四种：

1.3.1 碱金属与溶剂作用

把少量的碱金属溶人液氨中，液氨立即变为蓝色。碱金属不断增多时，溶液的颜色逐渐变深。当碱金属的浓度等于或大于3M^[3]时，就会出现青铜色相浮在蓝色溶液的上面。

1.3.2 纯水的辐射分解

实验表明，纯水和其它极性溶剂通过γ-射线等辐射分解(radiolysis)，能形成溶剂化电子^[4]。1962年E、J、Hart等用脉冲电子束辐照去气纯水时发现了水合电子^[5]。Hoof和Boga利用加速器发生的瞬时脉冲高能电子和同步闪光光谱技术、动力学分光光度技术进一步证实了这一发现。

1.3.3 光化学反应

所谓光化学反应是指由一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的化学反应。在溶液中，许多阴离子通过光解，产生了水合电子^[6]。

1.3.4 电解方法

电解也可以产生溶剂化电子。例如，电解不包含可被还原物质的液氨溶液，其溶液性质与碱金属的液氨溶液是没有区别的。

1.4 溶剂化电子的种类

1.4.1 氨合电子

氨合电子被认为是人们首次观察到的溶剂化电子。氨合电子的确定是一个非常漫长的过程。

图1-1 JÖrg L提出的氨化电子模型^[7]

1.4.2 水合电子

在发现氨合电子的一百年之后人们又发现了水合电子，再一次引发了溶剂化电子研究热。水合电子的发现意义重大，其在辐射化学和生物学中扮演者及其重要的角色为人们进一步认识化学和生物中众多反应的机理打开了一扇大门。

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