[发明专利]可控/活性聚合链转移剂及分子量为100-500万的聚丙烯酰胺的制备方法

说明书

本发明属于有机合成及高分子合成技术领域，具体公开一种可控/活性聚合链转移剂及分子量为100‑500万的聚丙烯酰胺的制备方法，该转移剂为1,4‑苄基三硫代碳酸酯基二丙酸，其结构式为在一定温度条件下，在该链转移剂及偶氮二异丁基脒盐酸盐(V50)引发自由基活性聚合合成窄分布的分子量为100‑500万的聚丙烯酰胺，本合成方法具有简单易操作，反应过程好控制的特点。

技术领域

本发明属于有机合成及高分子合成技术领域，尤其涉及一种可控/活性聚合链转移剂及窄分布的分子量为100-500万的聚丙烯酰胺的制备方法。

背景技术

聚丙烯酰胺(PAM)是由丙烯酰胺(AM)单体通过自由基聚合而成，是一种应用极广的水溶性高分子材料，聚丙烯酰胺具有良好的吸附性、高粘性、交联性，被广泛应用于造纸、纺织、医药、建筑、石油、地质、农业、采矿采油和环保等诸多领域。

PAM自由基水溶液聚合可实现高单体转化率和高分子量合成。然而，反应热难以去除，反应过程难以控制，导致PAM具有较宽的分子量分布。近年来，活性/可控自由基聚合得到了充足发展，与传统自由基聚合相比能更好地实现对分子结构的控制，是实现分子设计、合成具有特定结构和性能聚合物的重要手段，主要有原子转移自由基聚合(ATRP)，氮-氧稳定的自由基聚合(NMP)，可逆加成-裂解-链转移聚合。其中，可逆加成-裂解-链转移聚合的突出优点是其单体适用性广，适用反应体系广(水、有机体系)、分子设计能力强，可用来制备嵌段、支化、超支化及星型的高聚物；但对于分子量较高、分布较窄的聚丙烯酰胺仍难以合成。现有技术中对于窄分布的聚丙烯酰胺的合成有丙烯酰胺在氯化铜(I)和三(2-二甲氨基乙基)胺(CuCl/Me₆-TREN)的作用下通过ATRP聚合得到分子量低于4×10⁵g/mol的窄分布聚丙烯酰胺，但该方法合成的聚丙烯酰胺分子量很小；还有通过黄原酸酯(MADIX)/RAFT聚合，合成低分子量亲水性的大分子链转移剂，然后再次进行活性聚合，也仅得到最高分子量为1.0×10⁶g/mol的聚丙烯酰胺(Read,E.,Guinaudeau,A.,Wilson,D.J.,Cadix,A.,Violleau,F.and Destarac,M.,Polym.Chem.,2014,5:2202)，且该聚合反应操作较为繁琐。综上所述，窄分布的聚丙烯酰胺仅局限于低分子量的合成，分子量更高、分布更窄的聚丙烯酰胺需要进一步开发。针对现有技术存在的不足，本发明提供一种新型的可控/活性聚合链转移剂，并以此为基础合成了窄分布的分子量为100-500万的聚丙烯酰胺。

发明内容

本发明的目的是提供一种可控/活性聚合链转移剂及窄分布的分子量为100-500万的聚丙烯酰胺的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可控/活性聚合链转移剂，该转移剂为1,4-苄基三硫代碳酸酯基二丙酸，其结构式为

一种可控/活性聚合链转移剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将巯基丙酸和磷酸三钾加入到含有丙酮的容器中，于0℃下逐滴加入CS₂；

(2)室温条件下继续反应0.5h，随后加入对二溴苄，反应2h后，过滤得黄色固体；

(3)所得黄色固体用蒸馏水溶解后，加入稀盐酸酸化，将析出的黄色固体物质减压过滤得粗目标产物，将目标产物用DMF溶解后，加入蒸馏水，减压过滤以后，再真空干燥得纯化后的目标产物；在该反应步骤中，蒸馏水溶解的是羧酸盐，加入盐酸酸化后，羧酸盐转化为羧酸，该羧酸不溶于蒸馏水，会产生沉淀，过滤得黄色固体即为目标产物。

其具体的化学反应方程式为：

进一步的，所述巯基丙酸、磷酸三钾、二硫化碳和二溴苄的质量比为4:8:5:3。