[发明专利]一种侧基含有硅氢反应性基团聚乙烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一类侧基含有硅氢反应性基团聚乙烯，是由聚乙烯和含有硅氢反应性基团的聚(4-乙烯基苯基二甲基硅烷)组成的无规共聚物。

背景技术

聚乙烯虽性能优良且应用广泛，但其主要由碳、氢两种原子组成，属于非极性聚合物，从而限制了其在粘接、印刷、光电子材料、生物材料等领域的应用。聚乙烯的功能化改性中侧基功能化聚乙烯是非常重要的一类，而侧基含有反应性基团的聚乙烯是一种新的合成侧基功能化聚乙烯的有效方法。这种方法是将具有反应性基团的共单体经共聚引入到聚乙烯中，然后利用反应性基团活泼的化学性质，选择性地在此反应性基团上进行各种功能性转化反应，进而得到各种侧基功能化聚乙烯。这种侧基功能化的聚乙烯可以改善聚乙烯材料在粘接、印刷、光电子材料、生物材料等领域的应用，有广泛的应用前景。

性质活泼的烷基硼及苯乙烯双键基团等都属于反应性基团，通过化学反应可以将反应性基团转化为各种功能性基团，如羟基、羧基、氨基等。而硅氢基团可以很好地与含有功能性基团且末端具有双键的化合物进行硅氢加成反应，也可以引入多种功能性基团。如果可以合成出侧基含有硅氢键的聚乙烯，然后通过硅氢加成反应引入多种功能性基团并得到各种侧基功能化聚乙烯。

文献(高分子通报，2009，(1)：1-15)公开了评述合成侧基功能化聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃的方法，采用Ziegler-Natta和茂金属催化剂可以由配位聚合方法合成侧基含烷基硼及苯乙烯双键的聚烯烃，利用性质活泼的烷基硼及苯乙烯双键基团，引入各种功能性基团，如羟基、羧基、氨基等，合成出侧基功能化聚烯烃。在其公开的方法中并没有出现含有硅氢键反应性基团的聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃。

丁二烯通过采用活性负离子聚合技术，可以合成出具有确定的分子量及分子量分布、微观结构及共聚物组成分布的聚丁二烯。由于聚丁二烯中不饱和双键的加氢反应不会影响聚合物的分子量及分子量分布、链结构等分子参数，这样就可以通过相应分子链结构的聚丁二烯的氢化反应来制备不同分子结构参数的聚乙烯。既然可以通过聚丁二烯的氢化反应来制备聚乙烯，那么在丁二烯进行活性负离子聚合时加入一种具有反应性基团的可共聚合单体，最后将此共聚物加氢就可以得到侧基含有反应性基团的聚乙烯。

4-乙烯基苯基二甲基硅烷单体具有硅氢基团，可以经负离子聚合引入到聚丁二烯中，而硅氢基团可以与含有功能性基团且末端具有双键的化合物进行硅氢加成反应，进而合成侧基功能化聚乙烯。文献(Journal Polymer Science，Part A，1996，34(8)：1543-1552)公开了一种合成在高分子链末端含有硅氢基团的聚乙烯，通过引发聚合丁二烯并以二甲基氯硅烷对活性聚合物进行封端，合成了末端含有硅氢基团的聚丁二烯，然后对端基带有硅氢基团的聚丁二烯进行加氢反应最后获得在链端含有硅氢基团的聚乙烯。在其公开的方法中并没有出现侧基含有硅氢键反应性基团的聚丁二烯及聚乙烯。

发明内容

本发明提供了一类侧基含有硅氢反应性基团聚乙烯，聚合物是聚乙烯和含有硅氢反应性基团的聚(4-乙烯基苯基二甲基硅烷)组成的无规共聚物，是由聚丁二烯和聚(4-乙烯基苯基二甲基硅烷)共聚物经过加氢反应而制备的。其中聚乙烯部分具有结晶性，而聚(4-乙烯基苯基二甲基硅烷)部分具有硅氢反应性基团，这种硅氢基团可以与含有功能性基团(如环氧基团、氟原子、液晶基元等基团)且末端带有碳碳双键的化合物进行硅氢加成反应，从而制备功能化聚乙烯材料。可以改善聚乙烯材料在粘接、印刷、光电子材料、生物材料等领域的应用，有广泛的应用前景。

本发明所涉及的侧基含有硅氢反应性基团聚乙烯是由聚乙烯和含有硅氢反应性基团的聚(4-乙烯基苯基二甲基硅烷)组成的无规共聚物；以聚合物总质量100％计，聚乙烯含量质量百分数一般范围为80％-99.5％，最佳范围为90％-99％；聚(4-乙烯基苯基二甲基硅烷)含量质量百分数一般范围为0.5％-20％，最佳范围为1％-10％；聚合物的数均分子量一般范围为5×10³-100×10⁴，最佳范围为1×10⁴-80×10⁴。

本发明涉及的侧基含有硅氢反应性基团聚乙烯的聚合物分子链是由线型结构、三臂支化结构、四臂星型结构组成的单一型链结构及其由三种结构组成的混合型结构。

为了合成侧基含有硅氢反应性基团聚乙烯，本发明是将聚丁二烯和聚(4-乙烯基苯基二甲基硅烷)共聚物中聚丁二烯部分中剩余的碳碳双键进行加氢反应。