[发明专利]一种聚氯乙烯的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种聚氯乙烯的制备方法及应用。更具体而言，本发明涉及一种用可逆加成‑断裂链转移聚合(RAFT)方法对氯乙烯(VC)单体进行聚合，聚合得到的线形和星形的聚氯乙烯聚合物。并且低聚合度聚氯乙烯聚合物可以作为大分子增塑剂，这种大分子增塑剂具有良好的塑化效果和不从基体中迁出的特性，是一种新型的大分子增塑剂。

技术领域

本发明涉及一种用于增塑聚氯乙烯(PVC)树脂的制备方法及其运用。更具体而言，本发明涉及一种用可逆加成-断裂链转移聚合 (RAFT)方法对氯乙烯(VC)单体进行聚合，聚合得到的线形和星形的聚氯乙烯聚合物。并且低聚合度聚氯乙烯聚合物可以作为大分子增塑剂，这种大分子增塑剂具有良好的塑化效果和不从基体中迁出的特性，是一种新型的大分子增塑剂。

背景技术

聚氯乙烯是一种运用广泛的热塑性塑料，其被用于医用材料、玩具、电缆、包装材料、装修材料、建筑材料和汽车部件等。目前工业上生产制备聚氯乙烯的方法是传统自由基聚合，可控/“活性”自由基方法与传统自由基方法相比，有更好的结构设计性，如可以制备嵌段共聚物、星形聚合物和其他更复杂的结构。同时，用可控/“活性”自由基方法制备的聚氯乙烯有更好的结构规整性，也可以直接引入功能基团。可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)方法是一种常用的可控 /“活性”自由基方法，这种聚合方法具有对水不敏感，反应条件与传统自由基聚合相似的特点，所以在工业运用方面有较大的潜力。

另一方面，聚氯乙烯是一种硬质塑料，一般的聚氯乙烯的玻璃化转变温度在80℃左右，这限制了其广泛的应用。通过加入增塑剂，可以使聚氯乙烯的玻璃化转变温度明显的降低，一般增塑剂添加量达到30～50％之后，聚氯乙烯就可以从硬质转变为软质，从而使其可以运用于包装袋、血袋和透析袋等领域。目前被广泛运用的聚氯乙烯增塑剂是邻苯二甲酸酯类化合物，其中以邻苯二甲酸二辛酯(DOP) 最为常见。这类增塑剂由于增塑效率高、成本低和工艺简单而被广泛的运用，然而随着研究的深入，人们发现这类增塑剂很容易从基体中迁出，一方面影响了增塑的效果，另一方面迁出的增塑剂如果进入体内，将会对人的肾脏和生殖系统等带来一些危害而影响人的特别是儿童的身体健康。所以现在邻苯二甲酸酯类增塑剂在被逐步禁用，寻找可替代的环保型增塑剂成为当务之急。

大分子增塑剂与邻苯二甲酸酯类这种小分子增塑剂相比，因为和聚氯乙烯可能会产生链段之间的缠结及相互作用，所以迁移程度会大大降低。不过这种大分子增塑剂也存在一些问题，一方面增速效率会有很大的降低，另一方面由于一般用的大分子增塑剂常常是聚酯和聚醚类的物质，这些物质还不能达到和聚氯乙烯基体完全相容的程度，所以在使用中还是有一定的迁出，所以也不能完全解决迁移的问题。并且制作嵌段共聚物的制备过程相对复杂，不利于大规模的生产。

发明内容

本发明的目的在于用可逆加成-断裂链转移聚合的方法制备一类新型的聚氯乙烯，通过不同的RAFT试剂的选择可以获得线形、三臂星形和四臂星形的结构。同时，这种聚氯乙烯在低聚合度时，可以作为聚氯乙烯的增塑剂，具有良好的增塑效果，同时本发明中的聚氯乙烯链段可以与需要增塑的一般聚氯乙烯的基体完全相容，从而解决了增塑剂的迁出的问题。

所述的聚氯乙烯结构有三类，其结构式如下式所示：

其中线形PVC的聚合度范围n₁＝16～40，三臂星形PVC和四臂星形PVC的聚氯乙烯的聚合度范围n₂＝4～400。

制备上述的线形和星形PVC的方法如下：

在高压釜中加入溶剂，VC单体，对应的RAFT试剂和引发剂，其中溶剂和VC单体的摩尔比为1:1～4:1，单体和对应RAFT试剂的摩尔比为5:1～2000:1，对应RAFT试剂和引发剂的摩尔比为10:1～ 1:1，在40～60℃下反应24～60h，将产物在甲醇中沉淀后可以得到对应的聚氯乙烯产物。

所述三种制备方法中的溶剂包括四氢呋喃(THF)、二氧六环等有机溶剂。