[发明专利]一种基于Finkelstein反应实现可控自由基聚合的方法

说明书

本发明公开了一种基于Finkelstein反应实现可控自由基聚合的方法。此处Finkelstein反应是在聚合单体中用碘化钠将溴代烃转变为碘代烃的反应。首先将有机溴化物、碘化钠及催化剂N‑碘代丁二酰亚胺混合，然后将反应单体加入到上述混合物中，随后加入一定量的偶氮化合物，混合混匀后，通入氮气或者氩气除去反应体系中的空气，之后，在一定温度下聚合。该聚合反应过程中，单体的转化率随反应时间的增加而增加，所得到的聚合物分子量与单体转化率呈现线性增长关系。所得到聚合物的分散系数介于1.2‑1.5之间。该聚合反应是一种新的可控自由基聚合反应。

技术领域

本发明属于高分子合成方法领域，具体涉及一种基于Finkelstein反应实现可控自由基聚合的方法。

背景技术

随着生活水平的提高和科学技术的逐渐发展，聚合物材料已经被广泛的应用到人们生活中的各个领域，遍及人们的衣、食、住、行，国民经济各部门和尖端技术。一个国家材料的品种和产量是直接衡量其科学技术、经济发展水平和人民生活水平的重要标志之一。而聚合物合成方法是获取聚合物材料的基础，一种新的聚合方法将可以提供成千上万种新的聚合物材料。

目前，因聚烯烃的广泛应用，烯烃的聚合受到最广泛的研究。按反应过程活性中心的不同，可细分为自由基型烯烃聚合、正(或阳)离子型烯烃聚合、负(或阴)离子型烯烃聚合及配位烯烃聚合，是高分子工业上一类重要聚合反应。其中，可控自由基聚合可以合成具有预期分子量的聚合物，并且，这样的聚合物具有较低的分散系数。作为一种制备功能聚合物的有效手段，可控自由基聚合已经受到了广泛的关注和研究。

目前，可控自由基聚合主要有三种方法，分别是原子转移自由基聚合、可逆加成-断裂链转移聚合以及氮氧稳定自由基聚合。然而，这几类聚合方法也存在相应的缺点：氮氧稳定自由基聚合需要较高的反应温度；原子转移自由基聚合需要铜盐作为催化剂；可逆加成-断裂链转移聚合需要昂贵的引发剂，而且其产物有颜色。

而利用有机碘化合物作为引发剂，有机铵盐作为催化剂进行可控自由基聚合的方法可以解决现有方法存在的问题。但是，有机碘化合物对光敏感，不宜储存。本发明利用有机溴化物作为引发剂前体，在反应体系中通过Finkelstein反应直接将有机溴化物转化为烷基碘，并以N-碘代丁二酰亚胺作为催化剂，可实现可控自由基聚合反应，其所用引发剂价格较为低廉，催化剂绿色安全，总体反应操作简便，是一种实现可控自由基聚合反应的新方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于Finkelstein反应实现可控自由基聚合的方法，采用有机溴化物为引发剂前体，加入碘化钠通过Finkelstein反应将溴代烃转变为碘代烃，利用N-碘代丁二酰亚胺为催化剂，添加适量偶氮化合物，在惰性气体保护下，实现可控自由基聚合。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

一种基于Finkelstein反应实现可控自由基聚合的方法，其包括以下步骤：

（1）将有机溴化物、碘化钠（NaI）和催化剂置于反应装置中；

（2）将反应单体溶解在步骤（1）的混合物中；

（3）将偶氮化合物加入到步骤（2）所得到的溶液中；

（4）将步骤（3）所得到的混合溶液通入惰性气体除去氧气；

（5）将步骤（4）所得到混合物在预定温度下加热一定反应时间，可得到目标分子量产物，其分散系数为1.2-1.5。

步骤（1）中有机溴化物的化学结构式如下所示：

其中，R₁为H或CH₃; R₂ 为H、CH₃或苯基；R₃为H或C1-C10饱和烷基链。