兰州大学学报(自然科学版),1995,31(2):160～162  JOURNAL OF LANZHOU UNIVERSITY(Natural Sciences)

研 究 简 报

磁场对共聚反应影响研究①

陈子瑜朱晓莉②周朝华③

(兰州大学物理学系，兰州 730000)

有关磁场对化学反应的影响，已进行了长期的研究.化学反应中由于磁场的作用导致自由 能变化的热力学影响可忽略不计1],观察到的影响本质上全部是动力学的作用.而磁场对聚合 反应的影响，文献报道多为光引发乳液聚合[2]、光引发本体聚合[3及水相中大分子引发聚合等 方面：在热引发本体、溶液共聚方面，尚未发现有关磁场效应的报道.本文首次研究了磁场对热 引发本体、溶液共聚物之组成、竞聚率及分子量的影响，得到了一些有意义的结果.

1  实验方法

1.1  合成

1.1.1      苯乙烯——丙烯腈共聚物  将不同配比的反应物分别在0、500、2000、8000 Oe 磁场 下、60±0.2℃水浴中聚合，反应时间为1 h, 引发剂为单体总摩尔数0. 1%的 BPO. 冰盐浴终 止反应后用二甲基甲酰胺——甲醇溶解、沉淀3次，经过滤再于50℃真空烘箱中减压干燥至

恒重。

1.1.2      甲基丙烯酸甲酯——苯乙烯共聚物 在0、500、2000、5000 Oe 磁场下，将各种配比的  反应物进行聚合. 引发剂为1%的AIBN,  反应条件同(1.1.1).终止反应后用氯仿一甲醇溶解、 沉淀3次，干燥条件同(1.1.1).

1.1.3      甲基丙烯酸甲酯—丙烯腈共聚物  在0、500 Oe 两种磁场下，将各配比反应物聚合， 反应和处理条件同(1.1.2).

1.2  测试

共聚物组成的测定：St-AN 、MMA-AN  共聚物的组成采用克氏定氮法分析；MMA-St   共 聚物之组成用UV  法1分析.单体的竞聚率依Fineman-Ross   法计算.共聚物的分子量：利用 GPC 法分析，经普适校准后得到.

2 结果与讨论

2.1  共聚物组成分析

表 1 所 列 为MMA-St   溶液共聚物的组成.由表可见，溶液相同，磁场不同时，磁场共聚物 中 St 摩尔百分含量均大于地磁场共聚物中该单体的含量.在磁场作用下，苯乙烯链自由基的 稳定性得到加强，故单体的反应活性增大，共聚反应中两种链自由基都易与苯乙烯单体反应. 但随磁场进一步增大，St 摩尔百分含量变化不明显 · 这表明磁场作用存在饱和现象.St  摩尔百

本文1994年7月1日收到

① 甘肃省自然科学基金资助项目.②兰化研究院，兰州，730060.③宁波师范学院化学系，宁波，315000.

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分含量随溶剂极性的增强而减小；相反， MMA  摩尔百分含量增加.结果来自MMA  单

体中  基在极性溶液中的极化，该基

极化程度越大单体的反应活性越强(33.因此极 性溶液存在下，两种链自由基与MMA 单体 反应的几率大于非极性溶剂的溶液聚合和本 体聚合

表 2 所 列MMA-AN  溶液共聚物的组成 表明，溶剂相同磁场不同时，磁场共聚物中 MMA  摩尔百分含量均小于地磁场下对应值. 磁场的存在增强了溶剂的极化程度，溶剂极性

增大使得两种单体的取代基极化(-c=N、

t-ō),   而 AN 极性强于MMA、 所以-t=

N的极化程度大于さ-O   基.由于溶剂的极

性对单体的极化程度不同，使得反应发生的几 率不同.

表 1 MMA-St                  %

本体聚合物中的St 摩尔百分含量。

表 2 MMA-AN 溶液共聚物组成  %

本休聚合物中MMA  摩尔百分含量

表  3   St-AN  共聚物组成                                        %

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由表3可见，磁场共聚物中St  摩尔百分含量均大于地磁场下对应值；但随磁场强度的增 强 ，St 摩尔百分含量的变化都不明显.其源于单体中取代基的诱导效应.St 单体中苯环有较强 的推电子效应(e=—0.80),       而 AN 中腈基表现为强的吸电子效应(e=+1.20),         两种取代基 中电子效应的差异，使对应单体在磁场下的反应活性受到不同程度的影响.苯环的推电子效应 使St  链自由基带有更大的电负性，磁场对原子磁矩的作用增强，使之转向磁场方向，因此St  链自由基在外场下稳定性加强，单体的反应活动增大.但AN 不 及St.

表 4 不同磁场下单体的竞聚率        表5  St-AN  共聚物的分子量与磁场的关系

由表4所列不同磁场下St-AN  的竞聚率可见，磁场条件下两种链自由基都易与活泼单体 苯乙烯聚合.

2.3       St-AN的共聚物的分子量

表5列出的St-AN  共聚物的分子量及其分布表明，该量基本不受磁场影响.

参  考  文  献

1 Melauchlan K A.The effects of magnetic fields on chemical reactions.Sci Prog Oxf,1981,67(3):509

2 TurroN T,Chow MF.Magnetic field and magnetic isotope effects on photoinduced emulsion polymer- ization.J Am Chem Soc,1983,105(4):1572

3 周朝华，苏致兴.光引发本体聚合.高等学校化学学报，1981,2(3):372

4 Gallo B M,Russo S.Ultraviolet absorption spectra of styrene copolymers  1.solvent  effects on the hypochromism copoly(styrene co-methyl methacrylate)at 2695 A·J Maccormol Sci-Chem,1974,A8

(2):521

5 Ito T.Solvent effect in radical copolymerization of methyl methacrylate with styrene.J Macromol Sci- Chem,1969,A3(2):197.

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