[发明专利]一种丙烯腈聚合物的制备方法

说明书

本发明提供了一种丙烯腈聚合物的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体的保护下，将单体、过渡金属盐以及有机硅氢化合物进行聚合反应后，得到聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物；所述单体包括丙烯腈，或丙烯腈和其它共聚单体；所述其它共聚单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸、丙烯酸和丙烯酰胺中的一种或几种。本发明提供的丙烯腈聚合物的制备方法工艺简单，并可在很宽的范围内进行控制调节以得到所需分子量的聚合物，且聚合物的分子量分布较窄。

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，具体涉及一种丙烯腈聚合物的制备方法。

背景技术

碳纤维作为一种新型的结构材料，拥有高比强度、高比模量、耐热、耐化学腐蚀、耐摩擦、耐热冲击、导电、导热、抗辐射、良好的阻尼、减震、降噪等特点，被广泛应用于航空航天、国防军事等尖端领域以及高级体育用品、医疗器械等民用用途。制备碳纤维的前驱体方法有很多，但迄今为止，取得工业规模化生产的仅有聚丙烯腈、粘胶和沥青，其中聚丙烯腈基碳纤维产量占90％以上。

对于聚丙烯腈基碳纤维而言，优质的聚丙烯腈原丝是制备高强高模碳纤维的关键，原丝中聚丙烯腈的分子量越大，则单丝中链末端缺陷越少，更有利于制备高强高模碳纤维，因此合成高分子量并具有窄分子量分布的聚丙烯腈及其共聚物一直是业界内的研究重点。聚丙烯腈一般由丙烯腈单体通过自由基聚合而得到。在自由基聚合中，链引发是控制聚合速率和聚合物分子量的关键反应，直接影响到单体的聚合速率和聚合物的性能。自由基聚合的引发剂一般可分为偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂、氧化还原引发剂等。其中偶氮类引发剂无诱导分解，常温下较稳定，方便贮存和运输，但其种类较少，适用温度范围较窄，价格较高。过氧类引发剂产品丰富，价格较低廉，使用范围较广，但有机过氧化物易与聚合体系中的如胺、醇等发生副反应，而且对热、振动、摩擦敏感，贮存和运输受限制。

而且，目前自由基聚合生产的聚丙烯腈分子量一般小于20万，因此提供一种可在很宽的范围内进行控制调节以得到所需分子量的聚合物，且具有较窄分子量分布的聚丙烯腈及其共聚物的制备方法是当前急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种丙烯腈聚合物的制备方法，本发明提供的丙烯腈聚合物的制备方法工艺简单，并可在很宽的范围内进行控制调节以得到所需分子量的聚合物，且聚合物的分子量分布较窄。

一种丙烯腈聚合物的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体的保护下，将单体、过渡金属盐以及有机硅氢化合物进行聚合反应后，得到聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物；

所述单体包括丙烯腈，或丙烯腈和其它共聚单体；

所述其它共聚单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸、丙烯酸和丙烯酰胺中的一种或几种。

优选的，所述单体中丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸、丙烯酸和丙烯酰胺的摩尔比为1：0～0.1：0～0.1：0～0.05：0～0.05：0～0.05。

优选的，所述单体、过渡金属盐、和有机硅氢化合物的摩尔比为1.0：5×10^-7～5×10^-2：5×10^-4～5×10^-2。

优选的，所述过渡金属盐包括氯铂酸，二氯(二环戊二烯基)铂，(1,5-环辛二烯)氯化铂，氯金酸，乙酸金，乙酸钯，三氟乙酸钯，三氟乙酸银，三氟乙酸铜和三(三苯基磷)氯化铑中的一种或几种。

优选的，所述有机硅氢化合物为苯基硅烷、正丁基硅烷、正己基硅烷、正十八烷基硅烷、二乙基硅烷、二异丙基硅烷、二正丁基硅烷、二叔丁基硅烷、二苯基硅烷、三乙基硅烷、三苯基硅烷、三异丙基硅烷和三(三甲基硅基)硅烷中的一种或几种。

优选的，所述聚合反应温度为0～100℃；

所述聚合反应时间为1～90h。