本论文采用溴化苄、α, α′二溴代邻二甲苯分别与托烷(Tropane)季铵化反应，成功合成了带有不对称基团的单取代季铵盐(salt 1)以及双取代季铵盐(salt 2)。采用三环己基膦(PCy3)作为引发剂，DMF作为溶剂，在温和条件下进行丙烯腈的溶液聚合。此聚合体系引入季铵盐后转化率与反应速率均有一定提高，聚合速率从大到小为单取代季铵盐>双取代季铵盐>四丁基溴化铵>不加季铵盐，初始转化率均很高，反应中期Ln([M]0/[M])与时间呈较好的线性关系。不同季铵盐体系均可在短时间内合成分子量Mn可达2×105g/mol以上，分子量分布在2.0左右，含有一定支链数的无规PAN，加入季铵盐后PAN支链数略有下降。分子量均随转化率的增加而增大，其中双取代季铵盐体系呈现出较好的分子量与分子量分布的可控性。
前文已经指出，制备PAN原丝的过程中带入的杂质，尤其是引发剂引入的金属离子，对碳纤维的最终性能影响很大。因此，不含金属元素的催化剂体系是丙烯腈聚合的很好选择。R3P、R3N为代表的中性亲核试剂，都有未公用的电子对，在引发和增长过程中，生成电荷分离的两性离子，作为阴离子聚合的引发剂引发单体。由于其活性很弱，反应环境相对于其他传统阴离子引发剂，如丁基锂、萘钠等，要温和许多，有利于反应条件的控制选择。该类引发剂符合阴离子聚合机理，由此引发得到的PAN主链上分布一定量的支链，这些少量的支链降低随后PAN的分子链间脱氢环化过程中所需的能量，有利于后处理反应的进行。
合成带有不对称取代基团的季铵盐，通常的方法是选择带有目标基团的叔胺与有机卤化物反应使其季铵化成盐。利用核磁共振、元素分析、质谱等分析手段对其结构进行表征。
选择三环己基膦(PCy3)作为引发剂，DMF作为溶剂，加入不同的带不对称基团季铵盐,研究其对聚合速率以及聚合物结构的影响。利用GPC对PAN分子量以及分子量分布进行表征，核磁共振对PAN支链以及等规度进行表征。
图3.3显示的是相同条件下加入salt1后转化率与Ln[M]0/[M]随时间变化的曲线。可以看出，加入单取代不对称季铵盐后转化率与Ln([M]0/[M])值均比不加时有明显提高，在10分钟时转化率已达到67%，体系已经相当粘稠，这说明单取代不对称季铵盐所形成的季铵盐阳离子与活性离子产生的相互作用更有利于单体的插入，提高聚合速率。转化率随时间延长而上升，并且在较大转化率范围内都能保持活性。在转化率为45%-75%范围内，Ln[M]0/[M]与时间呈现较好的线性关系，但并不是在转化率较低的情况下聚合对单体呈一级反应，初始转化率很高。

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