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前端聚合（簡體書）
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商品簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
本書對前端聚合法進行了全面的介紹，并重點介紹了通過前端聚合法制備的諸多新型的多功能聚合物基雜化材料。包括前端聚合的定義、發生的基本條件、判據、影響因素和不穩定性，5種典型的前端聚合反應，前端聚合體系中常用的單體，前端聚合法制備的聚合物基雜化材料等。本書適合從事高分子材料開發和生產的工程技術人員以及相關專業的師生參考閱讀。
名人/編輯推薦
前端聚合是一種反應快速且節能的反應模式，得到了研究者的廣泛關注。本書匯聚了多年的創新研究成果，介紹了前端聚合法的應用進展，并重點介紹了通過前端聚合法制備的諸多新型的多功能聚合物基雜化材料。
序
能源、信息、生物和新材料被認為是21世紀的四大支柱。如果說能源是現代文明的“血液”，那新材料就是現代文明的“骨肉”。基于此，一方面，基于節能之需要要求材料能快速制備及成型；另一方面，要求制備的先進材料具有優異的性能。因此，開發節能、快速的新反應模式制備新型材料成為熱點之一。其中，前端聚合（frontal polymerization，FP）這種反應快速且節能的反應模式得到了研究者的廣泛關注。它是一種通過局部反應區域在聚合物單體中的移動從而將聚合物單體轉變為聚合物的一種反應模式。前端聚合主要應用在放熱反應中，只需在反應初始階段進行短時間的加熱，而后停止加熱，借助放熱反應的熱自催化作用即能完成單體的聚合反應，整個反應過程中無需攪拌并且連續、易于控制。研究前端聚合的重要科學意義在于這種無需攪拌、節能、省時、工藝可控的新的化學反應模式，為快速制備新材料提供了機遇，也為用新反應模式在極限服役環境下制備高性能材料提供了一條有效的途徑。前端聚合涉及多種學科的交叉，綜合了化學反應動力學、高分子科學、物理學在內的學科領域。
作者課題組長期從事前端聚合法的研究，通過總結有關前端聚合的理論和方法學研究成果，在世界范圍首次提出了等離子體誘導前端聚合（plasmaignited frontal polymerization，PIFP）和激光引發前端聚合（infrared laserignited frontal polymerization，LIFP）的新型反應模式，豐富和完善了前端聚合法制備高性能聚合物基雜化材料的方法學。作者從無機有機分子組裝設計和前端聚合原理出發，以特定的材料功能為導向，在分子水平上實現結構的設計和施工，得到了預期的分子結構和形態，最終獲得多種性能優異的聚合物基雜化材料。例如，溫度敏感材料、pH傳感材料、濕度傳感材料、甲醇分子敏感的傳感材料、重金屬傳感材料、熒光功能材料等的研究，在傳感、光電、快速粘接及修復等諸多領域都有著十分重要的應用。
本書對前端聚合法進行了盡可能全面的介紹，并重點介紹了通過前端聚合法制備的諸多新型的多功能聚合物基雜化材料。第1章概述了前端聚合的定義、發生的基本條件、判據、影響因素和不穩定性。第2章詳細介紹了5種典型的前端聚合反應。第3章介紹了前端聚合體系中常用的單體。第4章介紹了前端聚合法制備的聚合物基雜化材料。第5章介紹了前端聚合法制備的聚合物基雜化材料的應用進展。第6章為結論與展望。
本書匯聚了作者研究小組多年來的創新研究成果，在研究過程中得到了許多同行的大力幫助和支持！感謝本組研究生胡婷、俞歡、豐滄、田原、眭建軍、蔡曉晶、郭新、涂俊、劉思思、周進、于超、邵歡、劉念、周振方、湯文岐等對研究工作所做的貢獻！
還要特別感謝王彩鳳老師、方園老師以及研究生邵歡、于超、劉念、周振方、湯文岐在本書編著過程中所做的大量圖片處理、文獻查找和整理文字的工作！
由于作者學識與精力有限，加之時間倉促，書中難免會有疏漏及不盡如人意之處，懇請讀者批評指正！
作者2013年7月
作者課題組長期從事前端聚合法的研究，通過總結有關前端聚合的理論和方法學研究成果，在世界范圍首次提出了等離子體誘導前端聚合（plasmaignited frontal polymerization，PIFP）和激光引發前端聚合（infrared laserignited frontal polymerization，LIFP）的新型反應模式，豐富和完善了前端聚合法制備高性能聚合物基雜化材料的方法學。作者從無機有機分子組裝設計和前端聚合原理出發，以特定的材料功能為導向，在分子水平上實現結構的設計和施工，得到了預期的分子結構和形態，最終獲得多種性能優異的聚合物基雜化材料。例如，溫度敏感材料、pH傳感材料、濕度傳感材料、甲醇分子敏感的傳感材料、重金屬傳感材料、熒光功能材料等的研究，在傳感、光電、快速粘接及修復等諸多領域都有著十分重要的應用。
本書對前端聚合法進行了盡可能全面的介紹，并重點介紹了通過前端聚合法制備的諸多新型的多功能聚合物基雜化材料。第1章概述了前端聚合的定義、發生的基本條件、判據、影響因素和不穩定性。第2章詳細介紹了5種典型的前端聚合反應。第3章介紹了前端聚合體系中常用的單體。第4章介紹了前端聚合法制備的聚合物基雜化材料。第5章介紹了前端聚合法制備的聚合物基雜化材料的應用進展。第6章為結論與展望。
本書匯聚了作者研究小組多年來的創新研究成果，在研究過程中得到了許多同行的大力幫助和支持！感謝本組研究生胡婷、俞歡、豐滄、田原、眭建軍、蔡曉晶、郭新、涂俊、劉思思、周進、于超、邵歡、劉念、周振方、湯文岐等對研究工作所做的貢獻！
還要特別感謝王彩鳳老師、方園老師以及研究生邵歡、于超、劉念、周振方、湯文岐在本書編著過程中所做的大量圖片處理、文獻查找和整理文字的工作！
由于作者學識與精力有限，加之時間倉促，書中難免會有疏漏及不盡如人意之處，懇請讀者批評指正！
作者2013年7月
目次
第1章前端聚合概述001
1.1前端聚合的定義002
1.2發生前端聚合的基本條件003
1.2.1單體003
1.2.2反應體系004
1.2.3其他因素004
1.3前端聚合的判斷依據004
1.4前端聚合基本影響因素005
1.4.1壓力的影響006
1.4.2反應器的影響006
1.4.3單體的影響009
1.4.4引發劑對前端聚合的影響009
1.4.5其他影響因素010
1.5前端聚合的不穩定性011
1.5.1對流引起的不穩定性011
1.5.2熱差引起的不穩定性012
參考文獻015
第2章前端聚合的種類019
2.1熱差前端聚合020
2.2等溫前端聚合025
2.3光引發前端聚合027
2.4等離子引發前端聚合028
2.5激光引發前端聚合028
2.6低溫前端聚合029
參考文獻030
第3章前端聚合的單體033
3.1乙烯基型單體034
3.2聚氨酯的合成單體037
3.2.1多異氰酸酯038
3.2.2低聚物多元醇040
3.3環氧型單體040
3.4反應型納米單體041
3.4.1結構可控的反應型納米二氧化硅的制備042
3.4.2結構可控的多面體低聚倍半硅氧烷的制備及其功能化044
3.4.3表面功能化納米晶的制備045
參考文獻050
第4章前端聚合法制備聚合物基功能雜化材料053
4.1聚合物基功能雜化材料概述054
4.2前端聚合法制備聚氨酯及其雜化材料054
4.2.1前端聚合制備聚氨酯材料054
4.2.2前端聚合法制備聚氨酯／納米SiO2雜化材料的研究057
4.2.3環氧樹脂／聚氨酯互穿網絡060
4.2.4前端聚合制備聚氨酯一丙烯酸酯共聚物
4.3前端聚合法制備聚丙烯酸酯類雜化材料
4.3.1 無溶劑前端聚合法制備聚（2—丙N烯酸羥乙酯）材料
4.3.2前端聚合法快速制備兩親性凝膠材料
4.3.3前端聚合法快速制備光子晶體負載的新型水凝膠材料
4.4前端聚合法制備聚丙烯酰胺類雜化材料
4.4.1 無溶劑固一固前端聚合法制備聚丙烯酰胺類材料
4.4.2前端聚合法快速制備聚（N—羥甲基丙烯酰胺—CO—甲基丙烯酰胺）材料
4.4.3前端聚合法快速制備聚（N—羥甲基丙烯酰胺）—g—多面體低聚倍半硅氧烷納米雜 化材料
4.4.4前端聚合法快速制備硫化鎘／聚（N—羥甲基丙烯酰胺）熒光功能材料
4.4.5前端聚合法快速制備碲化鎘／聚（N—羥甲基丙烯酰胺）熒光功能水凝膠材料
4.4.6前端聚合法快速制備碲化鎘／聚（N—羥甲基丙烯酰胺—CO—二甲基二烯丙基氯化銨）熒光功能水凝膠材料
4.4.7 前端聚合法快速制備互穿網絡水凝膠材料
4.4.8激光引發前端聚合法制備聚（N—羥甲基丙
烯酰胺—∞—N—乙烯基己內酰胺）水凝膠
4.5前端聚合法制備聚（N—乙烯基吡咯烷酮）類雜化材料
4.5.1 無溶劑前端聚合法制備聚（N—乙烯基吡咯烷酮）／—氧化硅雜化材料的研究
4.5.2通過甘油輔助合成前端聚合法制備聚（甲基丙烯酸羥丙酯—CO—N—乙烯基吡咯烷酮）水凝膠材科
4.5.3等離子體誘導前端聚合制備聚合物基納米雜化水凝膠材料
4.6前端聚合法制備聚（N—乙烯基咪唑）類雜化材料
4.7 前端聚合法制備聚（N—乙烯基咔唑）類雜化材料
參考文獻114
第5章前端聚合法制備的聚合物基功能雜化材料的應用117
5.1前端聚合法制備的聚合物基功能雜化材料在傳感領域的應用研究118
5.1.1前端聚合法快速制備溫度敏感水凝膠材料118
5.1.2前端聚合法快速制備pH敏感材料119
5.1.3前端聚合法快速制備濕度傳感材料122
5.1.4前端聚合法快速制備甲醇分子敏感的傳感材料122
5.1.5前端聚合法制備重金屬傳感材料124
5.1.6前端聚合法制備有機胺傳感材料127
5.1.7前端聚合制備對有毒溶劑敏感的傳感材料127
5.2前端聚合法制備的聚合物基功能雜化材料在光電領域的應用研究131
5.2.1等離子體引發前端聚合制備白光熒光材料131
5.2.2前端聚合法制備納米晶—聚合物熒光功能復合材料132
5.3前端聚合法制備的聚合物基功能雜化材料在快速粘接、修復領域的應用研究135
參考文獻138
第6章結論與展望139
1.1前端聚合的定義002
1.2發生前端聚合的基本條件003
1.2.1單體003
1.2.2反應體系004
1.2.3其他因素004
1.3前端聚合的判斷依據004
1.4前端聚合基本影響因素005
1.4.1壓力的影響006
1.4.2反應器的影響006
1.4.3單體的影響009
1.4.4引發劑對前端聚合的影響009
1.4.5其他影響因素010
1.5前端聚合的不穩定性011
1.5.1對流引起的不穩定性011
1.5.2熱差引起的不穩定性012
參考文獻015
第2章前端聚合的種類019
2.1熱差前端聚合020
2.2等溫前端聚合025
2.3光引發前端聚合027
2.4等離子引發前端聚合028
2.5激光引發前端聚合028
2.6低溫前端聚合029
參考文獻030
第3章前端聚合的單體033
3.1乙烯基型單體034
3.2聚氨酯的合成單體037
3.2.1多異氰酸酯038
3.2.2低聚物多元醇040
3.3環氧型單體040
3.4反應型納米單體041
3.4.1結構可控的反應型納米二氧化硅的制備042
3.4.2結構可控的多面體低聚倍半硅氧烷的制備及其功能化044
3.4.3表面功能化納米晶的制備045
參考文獻050
第4章前端聚合法制備聚合物基功能雜化材料053
4.1聚合物基功能雜化材料概述054
4.2前端聚合法制備聚氨酯及其雜化材料054
4.2.1前端聚合制備聚氨酯材料054
4.2.2前端聚合法制備聚氨酯／納米SiO2雜化材料的研究057
4.2.3環氧樹脂／聚氨酯互穿網絡060
4.2.4前端聚合制備聚氨酯一丙烯酸酯共聚物
4.3前端聚合法制備聚丙烯酸酯類雜化材料
4.3.1 無溶劑前端聚合法制備聚（2—丙N烯酸羥乙酯）材料
4.3.2前端聚合法快速制備兩親性凝膠材料
4.3.3前端聚合法快速制備光子晶體負載的新型水凝膠材料
4.4前端聚合法制備聚丙烯酰胺類雜化材料
4.4.1 無溶劑固一固前端聚合法制備聚丙烯酰胺類材料
4.4.2前端聚合法快速制備聚（N—羥甲基丙烯酰胺—CO—甲基丙烯酰胺）材料
4.4.3前端聚合法快速制備聚（N—羥甲基丙烯酰胺）—g—多面體低聚倍半硅氧烷納米雜 化材料
4.4.4前端聚合法快速制備硫化鎘／聚（N—羥甲基丙烯酰胺）熒光功能材料
4.4.5前端聚合法快速制備碲化鎘／聚（N—羥甲基丙烯酰胺）熒光功能水凝膠材料
4.4.6前端聚合法快速制備碲化鎘／聚（N—羥甲基丙烯酰胺—CO—二甲基二烯丙基氯化銨）熒光功能水凝膠材料
4.4.7 前端聚合法快速制備互穿網絡水凝膠材料
4.4.8激光引發前端聚合法制備聚（N—羥甲基丙
烯酰胺—∞—N—乙烯基己內酰胺）水凝膠
4.5前端聚合法制備聚（N—乙烯基吡咯烷酮）類雜化材料
4.5.1 無溶劑前端聚合法制備聚（N—乙烯基吡咯烷酮）／—氧化硅雜化材料的研究
4.5.2通過甘油輔助合成前端聚合法制備聚（甲基丙烯酸羥丙酯—CO—N—乙烯基吡咯烷酮）水凝膠材科
4.5.3等離子體誘導前端聚合制備聚合物基納米雜化水凝膠材料
4.6前端聚合法制備聚（N—乙烯基咪唑）類雜化材料
4.7 前端聚合法制備聚（N—乙烯基咔唑）類雜化材料
參考文獻114
第5章前端聚合法制備的聚合物基功能雜化材料的應用117
5.1前端聚合法制備的聚合物基功能雜化材料在傳感領域的應用研究118
5.1.1前端聚合法快速制備溫度敏感水凝膠材料118
5.1.2前端聚合法快速制備pH敏感材料119
5.1.3前端聚合法快速制備濕度傳感材料122
5.1.4前端聚合法快速制備甲醇分子敏感的傳感材料122
5.1.5前端聚合法制備重金屬傳感材料124
5.1.6前端聚合法制備有機胺傳感材料127
5.1.7前端聚合制備對有毒溶劑敏感的傳感材料127
5.2前端聚合法制備的聚合物基功能雜化材料在光電領域的應用研究131
5.2.1等離子體引發前端聚合制備白光熒光材料131
5.2.2前端聚合法制備納米晶—聚合物熒光功能復合材料132
5.3前端聚合法制備的聚合物基功能雜化材料在快速粘接、修復領域的應用研究135
參考文獻138
第6章結論與展望139
書摘/試閱
前端聚合是利用熱自催化作用完成聚合的反應模式，所以反應均為放熱反應，但并不是所有放熱反應都適用于這種聚合方式，只有在非絕熱條件下，放出的熱量大于熱損失時，才能保證前端端面在沒有任何外界推動力的情況下向前自行移動，從而實現單體向聚合物的轉化，這就要求前端聚合的單體是高活性、強放熱型單體。根據已有文獻報道，前端聚合的單體主要有四類：第一類是乙烯基單體，是含有乙烯基的化合物，這類單體的活性比較高，研究比較多，應用非常廣泛，此類單體是通過雙鍵進行氧化還原反應的聚合反應模式；第二類為聚氨酯的合成單體，它由二（或多）異氰酸酯、二（或多）元醇與二（或多）元胺通過逐步聚合反應生成；第三類是環氧樹脂單體，由于分子結構中含有活潑的環氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發生交聯反應而形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物；第四類是反應型納米單體，通過前端聚合的方法可以實現納米粒子與聚合物的分子組裝，制備構筑分級有序聚合物基納米復合材料。下面分類進行介紹。
3.1 乙烯基型單體
乙烯基是結構式為—CH=CH—的有機基團。含乙烯基的化合物是乙烯（H2C—CH2）中的一個氫原子被其他基團取代而形成的衍生物。乙烯基單體是前端聚合最常用的單體，此類單體是通過雙鍵進行聚合的反應模式。乙烯基單體是前端聚合最常用的單體，因為它們的活性比較高，此類單體研究比較多，應用非常廣泛。
能發生自由基聚合的乙烯基單體在前端聚合中較為普遍，根據乙烯基單體在前端聚合過程中的特點，可進行如下分類。
第一類是多官能團單體，包括二縮三乙二醇雙甲基丙烯酸酯（TEGDMA）、三羥甲基三丙烯酸酯（TMPTA）等多元丙烯酸酯單體和二乙烯基苯（DVB）等。這類物質在前端自由基聚合過程中不僅充當反應單體，而且起交聯劑的作用，可形成一定剛性的交聯網絡，支撐前端界面。多官能團單體見表3—1。
第二類是所得聚合產物與其不相容的單體，包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯類等。不相容聚合產物從單體環境中析出，相互聚結、纏結在一起，黏附于反應容器或試管側壁上。有助于抑制聚合前端坍塌。丙烯酸酯單體參與前端聚合反應就是雙鍵的聚合反應。丙烯酸及其酯類是反應活性較高的單體。
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