[发明专利]一种适用于固态高分子材料分子量调控方法

说明书

本发明涉及一种适用于固态高分子材料分子量调控方法，将一定分子量的高分子材料置于容器中；将容器置于选定波长、功率的紫外光源下，并调节高分子材料与紫外光源之间的距离及高分子材料堆积厚度，保证高分子材料均匀接受光照；控制温度、湿度及时间，对高分子材料进行紫外光辐照调控高分子材料分子量。与现有技术相比，本发明具有制备工艺简单、操作简便、反应体系纯净、绿色环保等优点，解决了高分子材料分子量难以精确调控、分子量分布宽的难题，易于实现大规模工业化应用。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术，具体涉及一种适用于高分子材料分子量及其分布的调控方法。

背景技术

聚合物的分子量是高分子材料最基本的结构参数，常用高分子的分子量一般在10³～10⁷之间。分子量大小与高分子材料的使用性能和加工性能密切相关。聚合物的分子量越大，则机械强度越大。而聚合物分子量增加后，分子间的作用力也增加，使聚合物的高温流动粘度增加，给加工成型带来困难。分子量控制一直是高分子领域的最重要课题，同种聚合物会随分子量的不同表现出不同的物理性能和使用特性。以聚氧化乙烯(PEO)为例，其常见产品的分子量在10万～800万之间。高分子量PEO可作为增稠剂、粘结剂和助流剂等用于造纸、建筑、包装等行业。而低分子量PEO可作为润滑剂、保水剂用于日化品、医药、涂料等行业。

此外，某些低分子量材料还具备高分子材料不具备的特性，如低分子量壳聚糖，特别是相对分子质量在1万以下的低聚壳聚糖，不仅具有更好的溶解性、生物相容性，还具有独特的生理活性和物化性质。分子量在1万以下的聚乳酸在体内的降解符合药物释放的需要。对于不断升级的产业而言，不仅需要精确的分子量还需要较窄的分子量分布。例如分子量分布窄的PEO，可以提高乳胶涂料的真实的高剪切粘度。分子量分布窄的聚丙烯酸钠比分子量分布宽的聚丙烯酸具有更好的阻垢性能。分子量分布窄的壳聚糖可直接作为药物载体。因此，在各类高分子材料的制备过程中分子量及分子量分布的调控具有重要的意义。

在诸多需要精确调控分子量的固态高分子材料中，其制备过程中的核心技术包括高效催化剂的制备和分子量的精细调控技术，前者是制备具有良好物性状态产品的基础，后者是实现不同牌号产品制备的核心技术。早期分子量的调控技术常与催化技术协同使用，但在制备过程中，如聚乳酸、聚氧化乙烯等，催化剂作为端基存在于聚合物中，分子量越小，分子链的数目越多，则催化剂的含量越多。如专利USP 3127358中报道了氨钙系催化剂来制备聚氧化乙烯，通过在制备过程中改变有机腈的用量来调控聚氧化乙烯的分子量，虽然本方法在一定程度上能够降低聚氧化乙烯的分子量，但过多有机腈的含量会导致聚合收率下降，且产品中灰分增加，进而影响产品的品质和应用范围。因此，亟需其它手段来调控高分子材料分子量。

分子链剪切常见于生物领域，在高分子领域也同样存在分子链剪切现象。在加工、贮存、使用过程中，在光、热、微生物、机械等作用下，某些结构比较敏感的天然聚合物或者合成聚合物可以发生分子链的断裂，从而使得高分子量的聚合物变成低聚物，宏观上表现为降解。

热剪切可分为三大类：解聚反应，即分子链的端部或分子中的薄弱点开始断裂，相连的单体链节逐个分开，形成唯一的单体产物；无规则断链反应，即热源造成无规则的断链，反应的主要产物是相对分子质量低的聚合物；主链不断裂的侧基消除，即分子链的断裂始于侧基，形成的小分子不是单体。待小分子消除到一定程度，主链薄弱点增多，最后发生主链断裂。如专利CN104086661A中公开了一种热降解法制备低粘度辛烯基琥珀酸淀粉酯。但该方法存在着一定局限性，即部分高分子材料不耐高温，超过一定温度会使得聚合物丧失某些优良性能，如材料的强度和延伸率下降。

生物剪切法是用专一性或非专一性酶对高分子材料进行生物降解的方法，反应条件温和，整个降解过程中无其它反应试剂加入，无其它副反应发生，降解过程及产物分子量较易控制。如专利CN 101974572A公开了一种酶催化制备淀粉脂肪酸酯的方法。但该方法的缺点是所使用的酶催化剂生产周期长，制备成本高，酶的活力有限，很难用于工业化生产。