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偶氮苯及其衍生物是一类典型的光致异构分子,在紫外/可见光照射下发生可逆顺反异构,且在偏振光作用下发生分子取向重排。在可逆的光学反应过程中,除了分子构型的转变而引起颜色变化之外,还伴随着其他物理化学性质如吸收光谱、折射率、偶极距、介电常数等的变化。本文以偶氮苯基丙烯酰胺为单体,合成了N-偶氮苯基丙烯酰胺均聚物和共聚物,并对聚合物的结构和性能进行了表征和测试,主要研究内容如下:
1.合成N-偶氮苯基丙烯酰胺(AAAB),以苯为溶剂,三乙胺为催化剂及缚酸剂,丙烯酰氯与对氨基偶氮苯发生酰化反应合成了N-偶氮苯基丙烯酰胺单体,利用HPLC、FT-IR和1H-NMR对目标产物进行了分析和表征。还探索了纯化AAAB的方法,即过滤真空干燥后先用大量的蒸馏水洗去盐酸三乙胺,过滤干燥后用少量无水乙醇重结晶两次。能有效地除去未反应的对氨基偶氮苯和其它的杂质。
2.以N-偶氮苯基丙烯酰胺(AAAB)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,THF为溶剂,在60℃下,利用自由基聚合法制备了聚(N-偶氮苯基丙烯酰胺)。利用FT-IR、UV-vis、1H-NMR、TG/DSC、GPC对目标产物进行分析和表征。同时考察了单体转化率随聚合反应时间的变化,并且对聚合物的光响应性能进行了测定。对聚合物的溶解度进行测定,说明该均聚物没有产生交联结构。GPC结果表明均聚物数均分子量随转化率变化不大,约为7360,分子量分布1.45-1.60,且数均分子量随着聚合反应时间的延长变化不大。TG/DSC测试表明聚合物的玻璃化转变温度为112.5℃,分解温度为328.4℃,聚合物具有非常好的热稳定性。
3.以N-偶氮苯基丙烯酰胺(AAAB)和丙烯酸叔丁酯(tBA)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,THF为溶剂,在60℃下,利用自由基聚合法制备了两种单体的共聚物。利用FT-IR、UV-vis、1H-NMR、GPC对目标产物进行分析和表征。其中,竞聚率是高分子化学的基本参数之一,它的准确测定与正确求算能够反映共聚合的真实规律。通过改变两种单体的配比,控制低转化率(＜10％)的条件下,采用FT-IR法计算出共聚物的组成。然后再用Yezreielv-Brokhina-Roskin法(简称YBR法)计算了两种单体的竞聚率。同时,考察了不同单体配比下共聚物的光响应性能的变化。结果表明,共聚物均表现出了良好的光响应性能,随着AAAB含量的增加,吸光度增大,但是共聚物样品的吸光度并不能够回复到紫外光未照射样品时的最大吸光度。
4.将N-偶氮苯基丙烯酰胺(AAAB)和丙烯酸叔丁酯(tBA)的共聚物进行选择性水解,得到P(AAAB-co-AA)。利用FT-IR、UV-vis、1H-NMR对目标产物进行分析和表征。同时,考察了不同pH对共聚物的光响应性能的变化。结果表明,水解后的聚合物仍然具有良好的光响应性能,并且同种共聚物在酸性环境中的吸光度最大,碱性条件下吸光度最小。