[发明专利]一种离子液体微乳液中的原子转移自由基聚合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物纳米粒子、凝胶和多孔材料的制备方法，具体涉及在离子液体介质中进行微乳液聚合制备聚合物的方法。

背景技术

微乳液一词最早是由Hear和Schalmer于1943年提出的，是在乳化剂作用下将互不相溶的水/油按一定比例形成的透明均匀、热力学稳定的油水分散体系，分散相的珠滴直径在10-100nm范围内。

微乳液体系中的原子转移自由基聚合可以制备具有表面分子末端带特定功能基团，可进一步引发聚合反应的“活性”聚合物纳米粒子；和孔道内表面分子末端带特定功能基团，可进一步在孔道内引发聚合反应的“活性”聚合物多孔材料(从聚合物凝胶制得)。但是该反应体系中除了需要使用大量的乳化剂外(一般乳化剂重量占整个反应体系重量的10％以上，通常为15％左右)，还需要加入大量过渡金属催化剂(一般过渡金属催化剂重量占整个反应体系重量的2％左右)。大量乳化剂和过渡金属催化剂的使用加大了聚合反应结束后处理难度，并造成环境污染。例如：反应完成后，聚合物会包裹部分的乳化剂，需要用甲醇等有机溶剂将乳化剂从聚合物中洗出来。水、甲醇、催化剂、乳化剂的混合溶液无法回收利用(蒸发除去甲醇的同时，由于水也会被蒸发掉部分，这样导致水、催化剂和乳化剂的比例发生了变化，无法直接循环使用，需要重新调整水和乳化剂的比例来形成微乳液体系)。

因此，需要寻求一种新的反应体系，方便过渡金属催化剂和乳化剂的回收再利用。

发明内容

本发明目的是提供一种制备纳米粒子、凝胶和多孔材料的方法，方便过渡金属催化剂和乳化剂的回收，并且可以循环使用回收的过渡金属催化剂和乳化剂。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种微乳液体系中制备纳米粒子的方法，包括以下步骤：

(1)单体、离子液体、乳化剂、引发剂、配体、催化剂以重量比1～20∶80～200∶30～70∶1～5∶1～5∶1～5混合；

(2)在0～120℃温度范围内，无氧条件下进行原子转移自由基聚合反应制备聚合物纳米粒子；

(3)反应结束后，将聚合反应体系倒入聚合物不良溶剂中，得到聚合物沉淀，过滤分离；

(4)将滤液中聚合物不良溶剂蒸馏除去，乳化剂、催化剂和离子液体被回收利用。

一种微乳液体系中制备凝胶的方法，包括以下步骤：

(1)单体、离子液体、乳化剂、引发剂、配体、催化剂以重量比50～80∶80～200∶70～120∶1～5∶1～5∶1～5混合；

(2)在0～120℃温度范围内，无氧条件下进行原子转移自由基聚合反应制备聚合物纳米凝胶；

(3)将聚合物凝胶倒入聚合物不良溶剂中，聚合物凝胶中离子液体被聚合物不良溶剂萃取出，得到聚合物多孔材料；

(4)将聚合物不良溶剂蒸馏出，乳化剂、催化剂和离子液体被回收利用。

上述技术方案中，所述引发剂选自热引发剂、光引发剂或卤代化合物引发剂中的一种，所述热引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化二苯甲酰、过氧化二(2，4-二氯苯甲酰)、过氧化二乙酰、过氧化二辛酰和过氧化二月桂酰、过氧化二(十二酰)或过氧化二碳酸酯中的一种；所述光引发剂选自二苯甲酮、安息香醚、硫杂蒽酮、2，2-二甲基α-羟基苯乙酮、2，2-二甲基α-羟基对异丙基苯乙酮或1-羟基环己基苯酮中的一种；所述卤代化合物引发剂选自；α-氯代苯乙烷、α-溴代苯乙烷、苄基氯、苄基溴、α-氯丙酸乙酯、α-溴丙酸乙酯、α-溴代异丁酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、一氯甲烷、α-氯乙腈或α-氯丙腈、氯丙苄基氯、1，4-二氯甲基苯、2-氯丙酸甲酯、四氯化碳或1-氯，1-苯基乙烷中的一种；

上述技术方案中，所述单体选自苯乙烯、磺化苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α，β，β-三氟苯乙烯、α-甲基磺化苯乙烯、八氟苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙烯基吡咯烷酮、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、或乙烯醇中的一种或几种；

所述离子液体为含铵离子或芳杂环结构单元的离子液体，选自下列结构式中的一种：