挑战杯.docx
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挑战杯
全国三等奖作品
序号：
编码：
第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
作品申报书
作品名称：
超临界CO2介质中活性可控聚合的研究
学校全称：
华东理工大学
申报者姓名
（集体名称）：
赵镇，潘镱，努尔西达•普拉提，何洪波
类别：
■自然科学类学术论文
□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文
□科技发明制作A类
□科技发明制作B类
报送方式：
□省级报送作品
■高校直送作品
A2．申报者情况（集体项目）
说明：
1.必须由申报者本人按要求填写；
2.申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；
3.本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。
申报者代表情况姓名赵镇性别男出生年月1985年10月
学校华东理工大学系别、专业、年级理工优秀生部高分子材料专业04级
学历本科在读学制4入学时间2004年9月
作品名称超临界CO2介质中活性可控聚合的研究
毕业论文题目
通讯地址略去邮政编码200237
办公电话略去
常住地
通讯地址略去邮政编码200237
住宅电话略去
其他作者情况姓名性别年龄学历所在单位
潘镱男22本科华东理工大学理工优秀生部
努尔西达•普拉提女21本科华东理工大学理工优秀生部
何洪波女21本科华东理工大学材料科学与工程学院
资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2007年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。
■是□否（部门签章）
年月日
院、系负责人
或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果。
■是□否
负责人签名：
年月日
B1．申报作品情况（自然科学类学术论文）
说明：
1．必须由申报者本人填写；
2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；
3．作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；
4．硕士研究生、博士研究生作品不在此列。
作品全称超临界CO2介质中活性可控聚合的研究
作
品
分
类（E）
A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）
B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）
C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）
D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）
E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）
作品撰写的目的和基本思路本研究的目的是在超临界CO2这一“绿色”介质中实现丙烯酸氟烷基酯的RAFT活性可控聚合，制备出分子量和结构均可控、表面性能优异的新型含氟嵌段共聚物，并进行该类含氟嵌段共聚物的应用探索。
基本思路：
1．由于环境友好的超临界CO2对含氟聚合物具有良好的溶解性，因此本研究将其作为的“绿色”反应介质，替代严重破坏大气臭氧层的传统氯氟烃溶剂，制备出高品质的含氟聚合物材料。
2．结合最新发展的活性可控自由基聚合技术，根据材料的性能要求，可以设计合成出分子量和化学结构均同时可控的新型含氟嵌段共聚物。
3．根据嵌段共聚物的结构特点，开发其用途。
具体包括：
a.利用嵌段共聚物中含氟链段亲超临界CO2，而不含氟链段亲不含氟聚合物的特点，将嵌段共聚物用于其它不含氟单体在超临界CO2中聚合的分散稳定剂，从而促进不含氟单体超临界聚合技术的发展。
b.选择适当的溶剂，利用聚合物两种链段溶解性的差异使之在成膜时形成一些微纳米复合的粗糙结构，同时通过溶剂控制使含氟链段富集在聚合物膜的表面，最终可以获得表面性能优异的新型材料。
作品的科学
性、先进性
及独特之处科学性与先进性：
本研究首次在超临界CO2这一“绿色”介质中实现丙烯酸氟烷基酯类单体的RAFT活性可控聚合，制备了出几类分子量和结构可控的新型丙烯酸氟烷基酯三嵌段共聚物，并对材料的结构与性能进行了系统的研究。
本研究是一个涉及高分子化学和化学工程的交叉学科，具有很好的基础理论研究意义和实际应用价值，其特色在于：
1．本研究结合了超临界流体技术和活性聚合技术两大高分子领域的重要的研究热点，在超临界CO2这一绿色介质中，通过RAFT活性可控自由基聚合方法，成功地制备了分子量和结构可控的丙烯酸氟烷基酯的均聚物和嵌段共聚物，研究具有很好的理论意义和实际应用价值。
2．本研究首次在超临界CO2这一绿色介质中实现了含氟单体的RAFT聚合，并首次制备了一种新型的含氟三嵌段共聚物，因此本研究是对活性自由基聚合技术的又一重要补充和发展，具有很好的创新性。
3．本研究成功实现了对嵌段共聚物的分子结构和分子量的可控调节，对于开发高品质、高性能、无污染的新型含氟材料具有重要意义。
4．利用所制备的含氟嵌段共聚物的结构特点，开发了其作为超临界聚合分散稳定剂和超疏水表面制备两方面的用途，其方法和结果均具有创新性和先进性。
5．本研究采用多种表征手段对所制备的嵌段共聚物的分子量、化学结构和材料性能进行了系统研究，并揭示了材料结构和性能的关系，具有很好的理论性和科学性。
作品的实际应用价值和现实意义本课题的研究内容涉及了高分子化学和化学工程两个领域，其结果具有很好的理论研究意义和实际应用价值，其意义在于：
1．以超临界CO2作为分散介质进行丙烯酸氟烷基酯的聚合反应，替代了传统的有机溶剂，减少了有机物的使用和回收，特别是大大降低了氯氟烃等的挥发对环境造成的污染；同时原料CO2来源于石化工业的副产物，并很容易循环使用，同样减少了温室气体的排放，这在环境日益污染和全球气候变暖的今天，是十分必要和有意义的；
2．CO2的临界温度和压力较低（31℃，7.4MPa）,超临界状态容易实现，聚合方法简便，产物易纯化且无溶剂残留，具有很好的工业应用前景。
3．首次在超临界CO2中实现了丙烯酸氟烷基酯的RAFT活性聚合，该活性聚合技术适用单体广，实施简便，具有很好的工业化前景。
4．在超临界CO2中通过RAFT聚合方法制备了结构可控的新型含氟嵌段共聚物，并开发了该嵌段共聚物的两种新用途，对于新材料的开发和应用具有重要意义。
5．利用所制备的含氟嵌段共聚物的特性将其应用作为其它不含氟单体超临界聚合的分散稳定剂，有效提高了其它单体超临界聚合的转化率，并成功制备了具有较高分子量和较规则形状的聚合产物，对于不含氟单体在超临界CO2的分散聚合的研究和工业应用具有促进作用。
6．利用所制备的含氟嵌段共聚物两段溶解性的差异，在适当的溶剂中使共聚物中不含氟链段团聚成核，而含氟链段富集在表面，从而形成了表面能更低的表面粗糙结构，获得了非常好的疏水疏油效果，进一步提高了材料的表面性能。
7．当氟聚合物作为防腐抗污材料使用时，可以以含少量氟单体的嵌段共聚物代替高含氟聚合物材料，使用性能不下降的情况下可以大大降低材料的成本。
本研究在超临界CO2中进行丙烯酸氟烷基酯的RAFT聚合，制备结构和性能可控的新型含氟聚合物材料，对于环境保护和含氟材料的发展均具有重要意义。
学
术
论
文
文
摘
超临界CO2是一种环境友好的绿色溶剂，对于含氟聚合物的制备和应用具有重要意义。
本论文在超临界CO2介质中进行了丙烯酸氟烷基酯的RAFT活性聚合，设计合成了一系列分子量和结构可控的丙烯酸氟烷基酯的均聚物和嵌段共聚物。
红外吸收光谱、凝胶渗透色谱、核磁共振谱以及氟元素分析等表征结果表明所合成的聚合物具有预期结构。
本论文还对所合成的丙烯酸氟烷基酯嵌段共聚物的应用进行了探索，研究发现该嵌段共聚物可以作为普通单体超临界聚合分散稳定剂，使其聚合转化率和产物分子量明显提高，且产物形状规则，粒径较均一,此结果对于超临界聚合技术的发展具有很好的促进作用。
本论文还利用嵌段共聚物两段溶解性的差异，制备出了氟元素富集于表面的具有微纳米复合结构的粗糙表面，该表面具有非常良好的疏水和疏油效果。
作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励1.粟小理，李慧，李欣欣，王康，赵镇，韩哲文，“丙烯酸氟烷基酯乳液聚合的研究”，有机氟工业，2006，3，3-7
2.李慧，韩哲文，粟小理，赵玲，朱灵运，李斌，赵镇，“制备含氟嵌段共聚物的方法”，国家发明专利，申请号：
200710040851.9。
3.李慧，赵镇，粟小理，赵玲，努尔西达•普拉提，韩哲文，“丙烯酸氟烷基酯在超临界CO2中的RAFT聚合”，2007全国高分子学术论文报告会，（2007年10月，成都），已接受。
4.HuiLi,XiaoliSu,YuFan,ZhenZhao,YiPan，LingZhao,PingpingWuandZhewenHan,“NovelFMA/MMA/FMAtriblockcopolymerspreparedbyRAFTpolymerizationinsupercriticalCO2”,submittedtoMacromolecularRapidCommunication.
5.2007年4月本作品获得华东理工大学第七届“奋进杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
鉴定结果无
请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录[1]J.L.Kendall,D.A.Canelas,J.M.Desimone,Polymerizatininsupercriticalcarbondioxide.ChemicalReviews.1999,99
（2）:
543-563
[2]J.M.Desimone,Z.Guan,C.S.Elsbernd,Synthesisoffluoropolymersinsupercriticalcarbondioxide.Science,1992,257（5072）:
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[10]FengL.，LeiJiangetal，Creationofasuperhydrophobicfromanamphiphilicpolymer，Angew.Chem.Int.Ed.，2003，42（7）：
800
申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）
1.申报论文1篇
“超临界CO2介质中活性可控聚合的研究”，研究论文
2.专利1项
“制备含氟嵌段共聚物的方法”，国家发明专利
3.已发表的论文1篇
“丙烯酸氟烷基酯的乳液聚合”，期刊论文
科研管理
部门签章
情况属实，同意推荐
2007年6月12日
C.当前国内外同类课题研究水平概述
说明：
1.申报者可根据作品类别和情况填写；
2.填写此栏有助于评审。
随着科学技术的不断进步，人们对环境问题越来越关注，而污染大户—化学化工企业，也迫切需要大力研究与开发减少和消除污染的绿色化学。
超临界CO2是聚合反应中传统有机溶剂的理想替代品。
超临界CO2尤其适合含氟聚合物的制备，通常含氟聚合物的合成往往采用氯氟烃（CFC）为溶剂，然而CFC对大气的臭氧层产生破坏而被禁止排放了，而含氟聚合物在超临界CO2却有着异常良好的溶解性，因此采用超临界CO2作为环境友好的绿色溶剂来合成氟聚合物具有重要意义。
目前传统溶剂中的自由基聚合在工业上仍是聚丙烯酸氟烷基酯的主要聚合方法，而近期发展起来的活性聚合是合成具有特定结构和性能的聚合物的最有效手段，方便于对聚合物进行精密分子设计，控制聚合物的化学结构，制备具有预期的分子结构、分子量及分子量分布的单分散性聚合物。
其中可逆加成-断链转移（RAFT）自由基聚合反应由于适用单体范围广、聚合温度低、可通过本体、溶液、乳液、悬浮等多种方法实现而成为最具有工业化前景的活性／可控自由基聚合。
但是目前含氟单体RAFT聚合的报道几乎没有，这可能和含氟单体及聚合产物在通常有机溶剂中溶解性差有关系。
含氟单体和聚合物在超临界CO2具有良好的溶解性，1992年美国北卡罗莱纳大学的Desimone教授等人以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，首次在超临界CO2中合成了具有较高分子量的聚1,1-二氢全氟代辛基丙酸酯，之后以超临界CO2作为绿色反应介质进行各种类型的聚合反应成为化学和化工领域的研究热点。
目前这方面的研究主要集中在两个方面，一是含氟单体在超临界CO2中的均相溶液聚合的研究，二是加入一些含氟或含硅的嵌段共聚物作为分散稳定剂，来实现不含氟单体在超临界CO2中的聚合。
而作为分散稳定剂的含氟嵌段共聚物多是在溶液中通过ATRP方法制备的。
目前超临界中活性聚合的报道很少，其中一篇是用ATRP方法制备含氟嵌段共聚物，但该方法一是要合成特殊的含氟配位剂，二是需引入铜盐，而这将对产物的色泽和品质产生不良影响。
而超临界CO2中RAFT聚合尚无文献报道，而该方法出了硫代碳酸酯作为RAFT试剂外无需添加其它助剂，产品的品质和色泽均佳，因此其研究具有较好的理论研究意义和实际应用价值。
另外本研究还利用嵌段共聚物各链段溶解性的不同，使其在溶液中成膜时形成了一些具有微米纳米复合的粗糙表面结构，从而使材料具有更加优异的表面性能。
而这类微纳米表面的制备与表征则是近几年来国内外的研究热点。
D.推荐者情况及对作品的说明
说明：
1．由推荐者本人填写；
2．推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关
领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）；
3．推荐者填写此部分，即视为同意推荐；
4．推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。
推荐者情况姓名韩哲文性别男年龄67职称教授
工作单位华东理工大学
通讯地址上海市徐汇区梅陇路130号
华东理工大学材料科学与工程学院邮政编码200237
单位电话略去住宅电话略去
推荐者所在
单位签章
（签章）年月日
请对申报者申报情况的真实性作出阐述申报者的申报情况属实。
该作品是理工优秀生部和材料学院的四名同学共同完成的，该研究得到了李慧副教授的指导，研究论文数据可靠，结论正确。
请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价申报作品进行的是含氟嵌段共聚物的合成，采用超临界CO2作为反应介质解决了含氟材料难溶的问题，并通过RAFT活性聚合成功组建了高分子的结构，并成功实现了含氟材料的化学构建和物理组装，从而制备了高品质的材料。
研究结果具有很好的创新性和先进性，对于高性能、无污染的含氟材料的制备具有重要意义。
签名：
其它说明
推荐者情况姓名郑安呐性别男年龄59职称教授
工作单位华东理工大学
通讯地址上海市徐汇区梅陇路130号
华东理工大学材料科学与工程学院邮政编码200237
单位电话略去住宅电话略去
推荐者所在
单位签章
签章日期年月日
请对申报者申报情况的真实性作出阐述申报者的情况属实。
四名同学自2006年4月起，利用课余时间在教师的指导下开始从事相关的研究工作，目前已经获得较大进展，并已有相关的论文发表或投稿。
请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价该研究结合了超临界流体技术和RAFT活性聚合技术两大热点课题，在超临界CO2这一绿色介质中实现了结构可控的新型含氟材料的制备，并积极开展了材料的应用研究，取得了良好的结果，其技术基本达到了世界先进水平。
超临界聚合技术的发展对于解决化工企业，特别是含氟材料的生产企业的污染具有重要意义，而开发具有自主知识产权的含氟高端产品也是我国企业发展趋势，该研究目前也已经获得了国内最大的有机氟生产企业上海三爱富新材料股份有限公司的资助。
签名：
其它说明
学校组织协调机构确认并盖章
同意推荐
（团委代章）2007年6月12日
校主管领导或校主管部门确认盖章
同意
2007年6月12日
各省（区、市）评审委员会初评意见
评委签名：
年月日
各省（区、市）组织协调委员会审定意见
团委科协教育厅学联
（签章）（签章）（签章）（签章）
年月日
E．全国组织委员会秘书处资格和形式审查意见
组委会秘书处资格审查意见
审查人（签名）
年月日
组委会秘书处形式审查意见
审查人（签名）
年月日
组委会秘书处审查结果
□合格□不合格
负责人（签名）
年月日
19
回答者：
黄巧林-
届“挑战杯”获奖作品情况
（1）
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