[发明专利]一种光诱导有机催化制备聚烯烃的方法

说明书

本发明公开了一种光诱导有机催化制备聚烯烃的方法，烯烃单体、烷基卤素引发剂和5,10‑二芳基‑5,10‑二氢吩嗪类有机光催化剂在光照下反应。本发明利用可见光催化剂吸收光子能量低，溶解度好，催化剂结构稳定，吸收波长宽，激发态还原电势强，催化聚合反应速度快等特点，高效催化烷基卤素引发剂引发烯烃单体进行聚合，不仅有效避免聚合物中金属残留问题，实现了无金属残留的聚烯烃聚合物高效制备，而且聚合反应速度快，聚合物分子量可控且分子量分布窄，所得到的聚合物作为电学材料或生物材料具有极大的优势，解决现有技术存在的使用光源能量高、催化剂结构不稳定、催化剂催化活性低、聚合引发效率低、及金属残留等缺陷。

技术领域

本发明属于光化学与高分子材料合成领域，具体涉及一种光诱导有机催化制备聚烯烃的方法。

背景技术

聚烯烃具有相对密度小、耐化学药品性、耐水性好；良好的机械强度、电绝缘性等特点，可用于薄膜、管材、板材、各种成型制品、电线电缆等，同时，其在农业、包装、电子、电气、汽车、机械、日用杂品等方面也有广泛的用途。人们对其聚合方法研究较多，其中活性自由基聚合是生产聚烯烃重要的方法，而原子转移自由基聚合是研究最为广泛的活性自由基聚合之一。原子转移自由基聚合通常使用金属催化剂[Cu(I)，Ru(II)，Fe(II)]进行调节的氧化还原过程进行聚合。然而，使用金属催化剂使得产物中金属残留不可避免，从而限制了制备得到的聚烯烃聚合物在电学材料、生物材料等方面的应用。因此，本发明提供了一种光诱导有机催化制备聚烯烃的方法，以有效解决上述技术问题。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种光诱导有机催化制备聚烯烃的方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种光诱导有机催化制备聚烯烃的方法，将烯烃单体、烷基卤素引发剂和5,10-二芳基-5,10-二氢吩嗪类有机光催化剂在光照下反应，其反应式如图1所示。

其中，所述反应可以是将烯烃单体、烷基卤素引发剂、5,10-二芳基-5,10-二氢吩嗪类有机光催化剂和溶剂组成的混合溶液一起在反应装置中，在光照下反应，也可以是将烯烃单体、烷基卤素引发剂、5,10-二芳基-5,10-二氢吩嗪类有机光催化剂和溶剂分别单独/任意几种组合，分别同时泵入反应装置中，在光照下反应。

优选地，所述反应为将烯烃单体、烷基卤素引发剂、5,10-二芳基-5,10-二氢吩嗪类有机光催化剂和溶剂组成的混合溶液一起在反应装置中，在光照下反应。

进一步优选地，先将5,10-二芳基-5,10-二氢吩嗪类有机光催化剂溶于溶剂中，再分别加入烯烃单体和烷基卤素引发剂，然后于反应装置中，在光照下反应。

其中，所述烯烃单体为乙烯类单体，优选为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、苯乙烯和丙烯腈中的任意一种或几种组合，进一步优选为甲基丙烯酸甲酯。

其中，所述烷基卤素引发剂为2-溴-2-苯基乙酸乙酯、2-氯-2-苯基乙酸乙酯、2-溴异丁酸甲酯、2-溴丙酸甲酯和2-溴丙腈中的任意一种或几种组合，优选为2-溴-2-苯基乙酸乙酯。

其中，所述5,10-二芳基-5,10-二氢吩嗪类有机光催化剂为式PC-1～PC-16中的任意一种或几种组合；优选为式PC-1和PC-4中的任意一种或两种组合；

其中，所述反应的溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、1,4-二氧六环、甲苯和四氢呋喃中的任意一种或几种组合。

其中，所述烯烃单体与烷基卤素引发剂的摩尔比为5～2000：1，优选为20～1500：1，进一步优选为50～1000：1，更进一步优选为70～500：1，再更进一步优选为100～200：1。