[发明专利]一种微米级固载氮氧自由基和磺酸基的双功能聚合物刷的制备方法及应用

权利要求书

1.一种微米级固载氮氧自由基和磺酸基的双功能聚合物刷的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

（1）以苯甲醚为反应介质，氮气保护下，采用电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合ARGET ATRP，以粒径74-149μm、氯含量1.12mmol/g的氯甲基化聚苯乙烯微球PS-Cl为大分子引发剂，苯乙烯St为单体，溴化铜CuBr₂为催化剂，五甲基二亚乙基三胺PMDETA为配体，辛酸亚锡为还原剂，在110℃下反应9h得到聚苯乙烯分子刷PS-PSt；

（2）以苯甲醚为反应介质，氮气保护下，采用ARGET ATRP法，以步骤（1）所得到的PS-PSt为大分子引发剂，CuBr₂为催化剂，PMDETA为配体，辛酸亚锡为还原剂，甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯TMPM为单体，在80℃下反应12h得到St和TMPM的嵌段共聚物刷PS-PSt-PTMPM；

（3）将所述PS-PSt-PTMPM分散于二氯甲烷中，以3-氯过氧苯甲酸mCPBA为氧化剂，将TMPM中-NH基团氧化为具有阻聚作用的氮氧自由基，得到含氮氧自由基聚合物刷PS-PSt-PTMA；

（4）将步骤（3）所得到的PS-PSt-PTMA分散于94%的硫酸H₂SO₄中，进行磺化反应，得到固载氮氧自由基和磺酸基的双功能聚合物刷PS-PSH-PTMA。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中各物料的摩尔比为CuBr₂∶PMDETA∶辛酸亚锡∶PS-Cl∶St =0.1∶1∶1∶1∶(100-200)。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中各物料的摩尔比为CuBr₂∶PMDETA∶辛酸亚锡∶PS-PSt∶TMPM =0.1∶1∶1∶1∶(50-200)。

4.一种由权利要求1~3任一项制备的微米级固载氮氧自由基和磺酸基的双功能聚合物刷在聚羧酸减水剂大单体合成中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述聚羧酸减水剂大单体为聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯的合成方法为：将甲氧基聚乙二醇、甲基丙烯酸MAA、有机溶剂和PS-PSH-PTMA加入到带有温度计、分水器、冷凝管的250mL四口烧瓶中，使用恒温油浴加热至120 ℃，磁力搅拌，每隔1 h取出液体1g，用氢氧化钾-无水乙醇溶液进行滴定，测定其酯化率；反应结束后，过滤，用丙酮进行洗涤后真空干燥12h，回收PS-PSH-PTMA。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述PS-PSH-PTMA中含有的磺酸基、甲氧基聚乙二醇和甲基丙烯酸的摩尔比为4.23∶4000∶1000。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯，占反应物总质量的30%。