[发明专利]一种基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂及其制备方法。

【背景技术】

以二氧化碳与环氧化合物共聚为代表的二氧化碳共聚物是一种廉价的人工合成的生物降解材料，具有规模化生产的价值并有望在生物医用和食品包装等方面获得应用。其中，低分子量二氧化碳共聚物树脂的应用近年来引起人们的关注：申请号为201010224108.0的中国专利，公开了一种含有低分子量二氧化碳共聚物的聚羧酸系减水剂及其合成方法；申请号为200710055211.5的中国专利，公开了一种使用低分子量二氧化碳-环氧化合物共聚物制备全生物降解无纺布的方法。

另一方面，原子转移自由基聚合反应广泛的用于多组分嵌段聚合物的分子设计和可控构筑，适用于不同引发体系、不同聚合反应单体的原子转移自由基聚合反应试剂被深入的研究并日趋成熟，但基于低分子量二氧化碳共聚物的原子转移自由基聚合反应试剂的开发及其制备方法尚未见报道。开展基于低分子量二氧化碳共聚物的原子转移自由基聚合反应试剂(即基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂)的合成及聚合反应研究，具有非常大的意义。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂，该ATRP试剂是一种有效利用低分子量二氧化碳共聚物的手段，能够减少温室气体二氧化碳的排放，维护生态环境中碳循环平衡和持续发展。

本发明是这样实现上述技术问题之一的：

一种基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂，所述ATRP试剂的分子的结构式为以下分子结构式中的至少一种：

其中：x₁，x₂≥1的正整数；

0≥k≥4，0≥s≥4；

m和n中至少有一个不为零的正整数；

m₁和n₁中至少有一个是不为零的正整数；

y₁、y₂、p，p₁，q，q₁为0或正整数；

R＝H，CH₃或苯基；

R₁，R₂＝H或CH₃；

X＝Cl，或Br，或CH₂Cl，或CH₂Br。

进一步地，所述ATRP试剂是由具有末端醇羟基的低分子量二氧化碳-环氧化合物共聚物与卤代酰卤反应得到的；所述低分子量二氧化碳共聚物的数均分子量为300～30000。

进一步地，所述低分子量二氧化碳共聚物的数均分子量为300～18000。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂的制备方法，该制备方法流程简单、易控制。

本发明是这样实现上述技术问题之二的：

一种基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂的制备方法，包括如下步骤：

将低分子量二氧化碳共聚物在搅拌下溶于无水芳香烃溶剂中，配成3～50w_t％的溶液，通氮气鼓泡10～60分钟后，加热升温至90～210℃，并蒸出总溶剂量10～40w_t％的芳香烃；

继续在通氮气条件下降温至0℃并加入有机胺或吡啶类化合物作为缚酸剂，或者将反应生成的卤化氢酸性尾气导入碱液吸收；

然后，往上述溶液中加入卤代酰卤，待卤代酰卤滴加完毕后保持搅拌使之反应完全，静置、过滤除去固体不溶物，并将滤液中的无水芳香烃蒸馏回收，得到基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂粗产物；

将基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂粗产物溶于二氯甲烷溶剂，配成3～60w_t％的溶液，然后依次用饱和氯化铵溶液、饱和碳酸氢钠溶液和水各洗涤2～3次，收集有机层；

将有机层除水干燥并蒸馏除去二氯甲烷后，所得产物即是基于低分子量二氧化碳共聚物的ATRP试剂。

进一步地，所述低分子量二氧化碳共聚物具有末端醇羟基，其分子结构式至少为以下分子结构式中的一种：

其中：x，x1≥1的整数；

m和n不能同时为0的整数；m1和n1不能同时为0的整数；