[发明专利]一种水溶性引发剂及制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性引发剂及引发水溶性单体聚合，属于高分子化合物技术领域。

背景技术

高分子化合物一般由引发剂体系引发单体聚合制得，引发体系在高分子化合物制备过程中起到不可或缺的作用，尤其是引发过程中引发剂的选取很关键，它将直接影响聚合反应速率、产品质量、物质结构及性能。水溶性聚合物因其具有性能优异、使用方便、有利环境保护等优点而广泛应用于国民经济的各个领域。

水溶性聚合物又称水溶性高分子或是水溶性树脂，它们是一类亲水性的高分子材料。水溶性聚合物的亲水性，来自其结构中的羧基、羟基、酰胺基、氨基、醚基等亲水基团。这些基团不但使高分子具有亲水性，而且使它们具有许多重要的特性和功能，如增稠、加溶、分散、润滑、缔合和絮凝等功能。水溶性高分子可以分为天然水溶性高分子、化学改性天然聚合物和合成聚合物。其中，合成聚合物又包括聚合类树脂和缩合类树脂两类，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮等。

水溶性高分子一般采用水溶液聚合的方法合成。水溶液聚合使用环保水来做分散相，水溶性引发剂为引发剂，便于混合传热、可连续化生产。目前，常用的水溶性引发剂为过硫酸盐类和水溶性偶氮类。虽然过硫酸盐类较易得到，但是其稳定性较差；水溶性偶氮类引发剂存在工业化生产存在溶剂毒性大、成本高、环境污染重等缺陷。

本发明提供了一种普通的水溶性引发剂，该引发剂能够引发丙烯酸、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟乙酯等单体聚合。因其不含氰基、分解产物无毒，具有使用及存储安全，成本较低，安全环保、水溶性好等优点，扩展了水溶性引发剂体系。

发明内容

本发明提供的一种新的化合物，其结构式如下，

其中R₁为亲水基团-SO₃M、-COOM、-COOH、-CHO、-OH、-NH₂、-SO₃H、-H₂PO₃、季铵基、醚基、酰胺基、酰肼基、-COO^-；R₂为烷基，或烷基基团的H原子被-Cl、-Br、-F、-NO₂、-CN、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OCH₂CH₂CH₃、-COOCH₃、-COOCH₂CH₃、-COOCH₂CH₂CH₃取代；M=Na、K，代表R₁基团可取代苯环上任意的1-5个氢。

所述的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基。

本发明提到的化合物的制备过程主要通过以下技术方案实现，包括以下步骤：

1）R₂CHBrCOOH和氯化亚砜置于反应器中，控制温度在60～70℃下搅拌回流10～12h；0℃下上述反应液加入到叔丁醇和吡啶的氯仿溶液中，保温0℃，搅拌反应不低于2h；室温搅拌反应不低于1h，反应完后经水洗、酸洗、饱和NaHCO₃水溶液洗涤，取有机层无水NaSO₄干燥，过滤后真空干燥，得产物R₂CHBrCOOBu-t。表征后置于冰箱保存。其中R₂CHBrCOOH：SOCl₂：t-BuOH：吡啶摩尔比=1：（1.1～2）：（3～5）：（1.5～3）。

2）将溶解于二甲基亚砜（DMSO）中，倒入反应瓶，滴加NaOH水溶液至pH=8～9，升温至50℃，搅拌0.5h，滴加步骤（1）的产物R₂CHBrCOOBu-t继续反应5～6h，反应液经碱洗，逐步酸化，干燥处理；其中R₂CHBrCOOBu-t=（1～1.5）：1。

3）将步骤（2）的产物溶于二氯甲烷（DCM）中，冰浴冷却下加入25wt%三氟乙酸（TFA）的二氯甲烷中，搅拌几分钟，置于水浴锅中，室温搅拌24～48h，反应液冰浴下滴加饱和的NaHCO₃水溶液至pH=8～9，取水层酸化至pH=1～2，静置过夜，过滤即可得到纯净的产物，用氢氧化钠或是氢氧化钾中和便可得到其盐，其中步骤（2）的产物：TFA的摩尔比=1：（2～4）。其反应方程式如下：