[发明专利]水相悬浮聚合方法制备聚(异丁烯-co-对甲基苯乙烯)无规共聚物

说明书

技术领域

本发明涉及高分子共聚物的绿色环保的合成方法。更具体地说，涉及以水为反应介质，通过水相悬浮法实现异丁烯与对甲基苯乙烯共聚，制备高分子量的聚(异丁烯-co-对甲基苯乙烯)无规共聚物的方法。

背景技术

目前，上述异丁烯均聚物和共聚物，只能由异丁烯单体经阳离子聚合来制备，通常要求在几乎无氧、无水及高纯惰性气体保护的条件下于干燥的有机反应介质中进行，可采用淤浆聚合和溶液聚合工艺流程，但反应条件要求极其苛刻，导致工艺流程极其复杂。水是一种常用的、价格低廉的环保型介质，已广泛用于自由基聚合体系，如悬浮聚合工艺、乳液聚合工艺。使用水作为聚合介质有着明显的优势:(1)易得;(2)安全;(3)环保;(4)水的比热容大，传热散热效果好。然而，与自由基聚合不同，对于离子型聚合体系，则通常需要在几乎无水、无氧和惰性气体保护下才能进行有效的聚合反应，这主要是由于引发体系或催化剂体系、活性中心可与氧气、水进行反应而遭到破坏，因而使得聚合反应无法进行。因此，半个多世纪以来的乙烯基单体的阳离子聚合体系，都是要求几乎无水、无氧和干燥有机溶剂的反应条件，特别是水含量一定要控制在ppm级，否则可能导致聚合反应不发生。

传统丁基橡胶（IIR）具有优异的气密性、较低的玻璃化温度、优异的阻尼和耐老化性能，在汽车、生物医药等领域有着广泛的应用，但是传统丁基橡胶有很多不足，传统丁基橡胶与其他橡胶的相容性较差，不利于与其他橡胶共混混炼，而且分子链含有不饱和的双键，在橡胶后期加工过程中容易交联，产生焦烧。聚（异丁烯-co-对甲基苯乙烯）共聚物是一种异丁烯基聚合物（聚合物中异丁烯结构单元含量>90%），拥有与丁基橡胶相似的气密性和阻尼性，但是共聚采用对甲基苯乙烯取代传统丁基橡胶中的异戊二烯，合成聚合物分子链为全饱和结构。所以聚（异丁烯-co-对甲基苯乙烯）拥有接近乙丙橡胶的耐热氧老化性能、耐臭氧性、抗疲劳性和耐磨性，比传统的丁基橡胶性能更加优异。聚（异丁烯-co-对甲基苯乙烯）共聚物应用范围广泛在汽车轮胎中并用可以提高轮胎的动态性能，降低滚动阻力和提高抗湿滑性，还包括减震材料，轮胎气密层、输送带和橡胶软管等方面。

U.S.5430118A和U.S.5162445A中详细的阐述了采用三氯化铝和烷基铝作为引发体系在-80～-100℃合成了聚（异丁烯-co-对甲基苯乙烯）共聚物。文献中引发剂是采用直接添加的方式加入反应体系中，没有通过陈化，引发体系的活性难以控制，并且引发剂只选用了三氯化铝和二氯乙基铝。在专利U.S.5430118A和U.S.5162445A中溶液法合成聚合物所用溶剂是氯甲烷和己烷体积比是6/4。胶液粘度大，反应传热差，胶液挂壁现象严重，合成生产周期短。而且在文献中没有添加第三组分，聚合反应温度较低，能耗较大，分子量分布都大于2。

C.N.1568335A中详细的阐述了采用了卤化锆和卤化铪及有机酰氯条件下合成了异烯烃共聚物。文献中引发剂配置方法复杂，需要在-40℃条件下，氯化锆和有机酰氯在氯甲烷中陈化，搅拌4个小时。

上述研究都是在有机溶剂中制备异丁烯共聚物。