[发明专利]一种制备支化聚丙烯腈的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用含可聚合双键和链转移巯基的化合物为支化单体在常规自由基聚合条件下制备支化聚丙烯腈，属于高分子合成、功能聚合物制备领域。 

背景技术

支化聚合物由于其独特的三维球状结构，因此相比于线型聚合物而言，具有较低的熔融黏度和溶液黏度，可以用于制备无溶剂涂料和高固体含量聚合物溶液及改善高分子材料成型加工性能等。采用支化聚合物对线型聚合物进行改性，提高聚合物溶液的固体含量、降低熔体黏度，提高聚合物的成型加工效率，达到高分子材料环保节能生产工艺是支化聚合物工业化应用的主要研究方向。但是，由于没有从根本上突破乙烯基支化聚合物的合成方法，所以到目前为止还没有取得真正意义上的规模化应用。

聚丙烯腈具有较好的刚性及耐油性，是一种重要的聚合物，通过纺丝可得到腈纶。由于聚丙烯腈在高温下易发生热分解，因此不能进行熔融纺丝，只能将聚丙烯腈溶解在溶剂中进行溶液纺丝。不论是采用聚合原液纺丝、还是首先沉淀出聚合物再配制纺丝溶液，纺丝液的固体含量和黏度都是一个重要指标，它直接关系到溶剂的用量和纺丝的速度、生产能耗和溶剂回收成本，也就是说直接对生产成本起着决定性作用。有些功能腈纶纤维纺丝液的黏度本身就很高，所以必须进行黏度调节。显然，可以期望通过合成具有支化结构的聚丙烯腈，在维持黏度不变的情况下，提高聚丙烯腈纺丝液固体含量，从而减少溶剂用量，降低溶剂回收成本和改善对环境的影响。

发明内容

本发明公开了一种常规自由基聚合制备支化聚丙烯腈的方法，其特征是制备方法简单易行，可操作性强，生产成本低廉。本发明采用常规自由基聚合反应合成支化聚丙烯腈，该发明对腈纶纤维的环保节能生产具有重要的意义。

一种制备支化聚丙烯腈的方法，其反应方程式为：

                                                 。

 

一种制备支化聚丙烯腈的方法，按照下述步骤进行：以含可聚合双键和链转移巯基的功能单体为支化单体，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，N,N’-二甲基甲酰胺（DMF）或硫氰酸钠水溶液为溶剂，聚合单体在常规自由基聚合条件下进行聚合，其中所述的支化单体:引发剂:聚合单体的物质的量比为0.2~2:1:100，其中所述的溶剂:聚合单体的质量比为3~6:1，聚合反应温度控制在60~75℃，聚合反应时间控制为24~45小时。

其中所述的含可聚合双键和链转移巯基的功能单体为甲基丙烯酸巯基丙酰氧基乙酯，其结构式为：

 

 

其中所述的聚合单体包括第一单体和第二单体，其中丙烯腈为第一单体，醋酸乙烯酯或（甲基）丙烯酸甲酯等为第二单体，其中所述的第一单体:第二单体物质的量比为8:1。

本发明的优点：用易于合成，储存稳定性好，且带有可聚合双键和链转移巯基的化合物为支化单体，在常规自由基聚合条件下，成功制备得到支化聚丙烯腈，通过调节支化单体与聚合单体的配比调节支化程度。聚合反应简单易行，可操作性强，单体转化率高，聚合物的生产成本低廉。

附图说明

图1是实施例1和6所得支化聚合物以及相应的线型聚合物的特性黏度随分子量变化趋势图（Mark-Houwink方程曲线），[丙烯腈]:[醋酸乙烯酯] =88:11 (●)，[丙烯腈]:[醋酸乙烯酯]:[支化单体]=88:11:0.2 (☆)，[丙烯腈]:[醋酸乙烯酯]:[支化单体]=88:11:2 (○)。 

图2是实施例7所得支化聚合物以及相应的线型聚合物的特性黏度随分子量变化趋势图（Mark-Houwink方程曲线），[丙烯腈]:[丙烯酸甲酯]=88:11(▲)，[丙烯腈]:[丙烯酸甲酯]:[支化单体]=88:11:1 (△)。 

图3是实施例8所得支化聚合物以及相应的线型聚合物的特性黏度随分子量变化趋势图（Mark-Houwink方程曲线），[丙烯腈]:[甲基丙烯酸甲酯]=88:11 (■)， [丙烯腈]:[甲基丙烯酸甲酯]:[支化单体]=88:11:1 (□)。