[发明专利]基于烷基铵盐的侧链型磁性单体、聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类磁性可聚合单体、聚合物及其合成方法，更加具体地说，特别涉及利用Grubbs三代试剂催化的开环易位聚合合成一类结构可控的侧链型分子级别磁性聚合物及其合成方法。

背景技术

磁性高分子材料与传统无机磁性材料相比，具有密度低、质量轻、柔性、易加工成型、分子结构便于设计、易于功能化等优点，在信息存储材料、磁分离、吸波材料、磁成像以及药物控制释放等方面有广泛的应用前景。磁性高分子材料的制备方法根据其结构主要分为两种。一类是复合法，即将无机磁性颗粒掺杂到聚合物基质中，但是由此方法制备的磁性高分子存在缺陷，磁性颗粒分布不均匀且与高分子体系的相容性差，掺杂量受限制，其磁性来源于掺杂的无机颗粒，而不是聚合物本身，属于杂化的磁性材料；另一类是化学法，此类方法合成的结构型磁性高分子的磁性来源于聚合物本身或聚合物组成的某一部分，是分子级别的磁性高分子。但此类方法制备的聚合物具有大的共轭结构，存在原料价格高、制备工艺复杂、合成的聚合物溶解性差等缺点。

2004年，日本的Hyashi和Hamaguchi教授(S.Hayashietal.,ChemistryLetters,2004,33,1590-1591.)首次报道了一种新型的磁性离子液体小分子。该离子液体由季铵阳离子与含高自旋金属中心的金属卤合物负离子构成；2011年，西班牙的等(M.et al.,PolymerChemistry,2011,2,1275-1278.)首次报道了含四卤合铁负离子的聚离子液体的制备，通过后修饰方法对聚咪唑进行离子交换，用四卤合铁负离子取代原有的负离子，从而制备出磁性聚合物。Hyashi和Hamaguchi等报道的磁性离子液体小分子不具备大分子聚合物的优点，如良好的加工性能、分子结构便于设计、易于功能化等。由于后修饰方法不会达到100％的转化率，因此等制备的聚合物存在结构上的缺陷，对磁性聚合物的性能也有相应的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁性单体。

本发明的目的还在于提供一种磁性单体的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供一种磁性聚合物。

本发明的另一个目的在于提供磁性聚合物的合成方法。

本发明的另一个目的在于提供磁性聚合物的应用。

本发明的上述目的通过下述技术方案予以实现：

基于烷基铵盐的侧链型磁性单体，具有化学结构通式(I)的结构：

A⁺为-(CH₂CH₂)_nN⁺(CH₃)₃，n＝1，2，3，6；-CH₂CH₂N⁺(CH₃)₂CH₂CH₂N⁺(CH₃)₂CH₂CH₂OH，B^－为FeCl₄^－、FeCl₃Br^－、GdCl₃Br^－、GdCl₄^－。

磁性单体的制备方法，选用顺式—5—降冰片烯—外—2，3—二羧酸酐作为原料，如化学结构通式(II)所示，原料购自Sigma-aldrich，纯度95％，ACS号为2746-19-2；具体来说，按照下述步骤进行：

步骤1，将顺式—5—降冰片烯—外—2，3—二羧酸酐和胺类小分子按照等摩尔比例反应得到第一中间产物；

步骤2，将步骤1得到的第一中间产物与卤代烃进行季铵化反应得到第二中间产物；

步骤3，将步骤2得到的第二中间产物与离子交换树脂进行离子交换，得到第三中间产物；

步骤4，将步骤3得到的第三中间产物与金属卤化物进行反应后得到磁性单体。

在所述步骤1中，所述胺类小分子为N,N-二甲基乙二胺、4-二甲基氨基丁胺、6-(二甲胺基)己胺、12-(二甲胺基)十二烷胺，或者2-[[2-[(2-氨基乙基)氨基]乙基]氨基]乙醇。

在所述步骤1中，所述顺式—5—降冰片烯—外—2，3—二羧酸酐和胺类小分子的用量为等摩尔比。