[发明专利]一种近红外光调控的甲基丙烯酸酯类单体聚合方法

说明书

本发明涉及一种近红外光调控的甲基丙烯酸酯类单体聚合方法，包括以下步骤：将甲基丙烯酸酯类单体和引发剂溶于有机溶剂中，引发剂为碘代化合物，将得到的溶液在光照条件下于20‑30℃下反应，光照波长为660‑730nm，反应完成后得到聚甲基丙烯酸酯类聚合物。本发明的方法聚合组份简单，反应条件温和，单体适用范围广，聚合物分子量可设计性强，且无需催化剂即可实现甲基丙烯酸酯类单体的“活性”自由基聚合。

技术领域

本发明涉及碘转移活性自由基聚合领域，尤其涉及一种近红外光调控的甲基丙烯酸酯类单体聚合方法。

背景技术

自由基聚合是依赖自由基进行增长最终聚合成大分子的一种聚合机理，它在高分子化学的发展进程中占据着极其重要的位置。但是，由于存在链转移，传统自由基聚合并不能很好地控制聚合物分子量和分子结构，从而影响到聚合物的稳定性和使用性能。在1956年，美国化学家Szwarc首次提出了“活性聚合”的概念，引发了一场高分子科学界的革命。在自由基聚合中，大量自由基在进行增长的同时也在进行双基终止和链转移，对此人们缺乏有效的控制方法，这是实现“活性”自由基聚合(LRP)的一个最大的难点。对LRP，其关键就是要保持体系自由基浓度处于一个较低的水平，并且能够在聚合过程中始终保持恒定。目前一般采取的措施是使增长自由基与某个化合物反应，通过链增长或链转移，使其蜕化成活性很低的共价休眠种，且该共价休眠种可以进一步活化并由此构成了一种活性种和休眠种之间的可逆平衡。主要的LRP方法主要有以下几种：(1)引发转移终止剂法；(2)氮氧稳定自由基聚合法；(3)原子转移自由基聚合法；(4)可逆加成断裂链转移法以及(5)碘转移自由基聚合法等。如今，随着现代科技的飞速发展，对于高分子材料的研究与发展方向可以归结为以下三种：(1)开发新型催化剂，使通用的高分子品种走向工业化生产；(2)使用新型聚合方法，得到新性能、新用途的聚合物；(3)开发功能性高分子。

21世纪以来，环境问题变成了一个全球性的问题，研究者们开始把目光投向绿色环保的高分子合成。一些研究者提出了一个设想：用光照来控制聚合反应的进行。光照因其价格低廉、简便易得并且在室温下进行的优势逐渐成为控制化学反应的最为吸引人的条件之一。光控反应具有利用光源的开关控制反应进行的特有优势，从而具有对化学反应独特的时间和空间控制性，因此发展光控LRP体系在各类拓扑结构的高分子材料的设计和原位合成方面具有独特的应用前景。

按照光的波长可以把用于光聚合反应的光源大致分为紫外光(UV，<400nm，～6eV)、可见光(vis，400-660nm，～2eV)以及近红外光(NIR，660-1100nm，～1.5eV)。近年来科研工作者已开发出了多种光控LRP技术。但现已报道的光调控LRP大多数在蓝色波段下高能量可见光区域或者更短波长的UV下进行，由于短波长光源能量高使大多数分子在短波长下易发生副反应；同时，短波长光在穿透过程中发生折射、散射等使其穿透能力极低，这些因素造成了目前光调控下的LRP体系很难用于大规模化聚合物合成(由于短波光穿透能力弱造成反应液内外辐照很不均匀)更不能适用于生物体内的原位聚合(这种类型的聚合需要光首先穿过较深厚度的介质才能到达原位聚合场所，但短波长的光没有这种能力)等方面的应用。另一方面，关于长波长、低能量的近红外光源，相关理论计算显示近红外光渗透进入组织的深度能达到7-14cm且对生命体的荧光背景几乎可完全消除。因此研究近红外光调控的聚合体系就能很好的克服上述不足，使其可成为一种通用的光控LRP方法，且在需要穿过较深厚度介质大规模化聚合物合成以及生物体内的原位聚合等方面显示出巨大的优越性，而生物体系的原位聚合新方法的应用将会为生物组织工程带来高效全新的技术手段。然而已建立的红外光调控的“活性”自由基聚合体系报道甚少。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种近红外光调控的甲基丙烯酸酯类单体聚合方法，本发明的方法条件温和，单体适用范围广，且无需催化剂即可实现甲基丙烯酸酯类单体的LRP。

本发明提供了一种近红外光调控的甲基丙烯酸酯类单体聚合方法，包括以下步骤：