[发明专利]一种超微滤膜用聚苯乙烯嵌段共聚物的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于新型功能高分子材料的合成领域，特别涉及一种用于超微滤膜材料的聚苯乙烯嵌段聚合物的合成方法。

背景技术

醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚芳砜、聚丙烯腈等聚合物是制备高分子分离膜的经典化工原料，以这些聚合物为原料制备高分子分离膜已有20-60年不等的发展历程。迄今为止，上述几种聚合物为原料的分离膜在化工、水处理、纳米粒子提纯等领域发挥着越来越重要的作用，显示出聚合物膜分离技术高效、节能、环保、成熟的技术优势。但是，随着分离技术的日益进步，对分离膜材料的分离效率和分离精度的要求也在逐渐提高。由于高分子分离膜制备的内在技术特征，决定了醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚芳砜、聚丙烯腈等聚合物作为膜材料通过相转化法制备聚合物膜时，难以制备出孔径规则、选择层厚度可控、孔隙密度高的聚合物分离膜。以嵌段聚合物为膜材料时，不仅能够利用高分子膜材料制备的相转化技术方案，还能够发挥嵌段聚合物拥有但一般聚合物不具有的自组装原理，作为新一代的聚合物膜材料显示出在制备孔隙密度高、孔径规则、选择层厚度可控的聚合物分离膜提供了可行性。在众多的嵌段共聚物中，聚苯乙烯嵌段共聚物由于合成相对容易，单体及其他化工原料来源广泛从而显示出作为超微滤膜材料的良好前景。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术不足，提供一种超微滤膜用聚苯乙烯嵌段聚合物的合成方法，以克服现有聚合物原料难以制备出孔径规则、选择层厚度可控、孔隙密度高的技术难题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种超微滤膜用聚苯乙烯嵌段共聚物的合成方法，包括以下步骤：

（1）将第一单体、引发剂、链转移剂溶解在溶剂A中，形成均相溶液； 

（2）在65-75^oC的氮气或氩气气氛下聚合6-10h，生成第一嵌段聚合物；

（3）随后加入苯乙烯和第二单体，在80-85^oC聚合20-36h后自然冷却至室温，得到嵌段共聚物溶液；

（4）将嵌段共聚物溶液在溶剂B中沉淀，得到的固体产物，即为聚苯乙烯嵌段共聚物；

所述的第一单体选自丙烯酸，N-异丙基丙烯酰胺， N,N-二甲基丙烯酰胺，N,N-二甲基丙烯酸乙酯、N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯，羟乙基丙烯酰胺，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸叔丁酯，丙烯酸聚乙二醇酯，4-乙烯基吡啶，2-乙烯基吡啶，乙烯基咪唑。

所述的引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁氰、偶氮二氰基戊酸；

所述的链转移剂选自三硫代酯化合物，所述的三硫代酯化合物的离去基团（即R基团）选自乙基，丙基，丁基，戊基，己基，庚基，辛基，壬基，葵基，十一烷基，十二烷基，十三烷基，十四烷基，十五烷基，十六烷基，十七烷基，十八烷基，十九烷基；三硫代酯化合物的自由基活化基团（即Z基团）选自2,2-二甲基乙酸、2,2-二甲基乙酸甲酯、2,2-二甲基乙酸乙酯、2,2-二甲基乙酸丙酯、2,2-二甲基乙酸丁酯、2,2-二甲基乙酸聚乙二醇酯。

所述的第二单体选自丙烯腈，丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸戊酯，丙烯酸己酯，丙烯酸葵酯，丙烯酸十二酯，丙烯酸十八酯。

第一单体、第二单体、苯乙烯、链转移剂、引发剂在溶液中的摩尔比为(10³-6×10³):(0-16.5×10³):(5.3×10²-16.5×10³):(3-10):1，以溶剂A体积计，每升溶剂中含有3-5mol第一单体，溶剂与溶剂B的体积比为1:8-10。

所述步骤4中的溶剂B选自乙醚、石油醚、异丙醇、甲醇、乙醇中的一种或两种。

所述的步骤1中的溶剂A选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、1-甲基2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、磷酸三乙酯。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

（1）本发明提供的一种超微滤膜用聚苯乙烯嵌段聚合物的合成方法，是基于可逆裂解加成可控自由基活性聚合的原理，可以准确的实现分子量、分子量分布以及特定组成的聚苯乙烯嵌段聚合物的合成。

（2）基于可逆裂解加成可控自由基聚合的技术方案，相对于阴离子聚合或原子转移自由基等其它活性自由基聚合手段，其对单体的适用性更广、对聚合条件的要求更宽松，可实现多种嵌段聚合物的大批量合成，特别适合于膜材料原料来源的获取。