[发明专利]一种功能化聚苯乙烯类聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种功能化聚苯乙烯类聚合物，具有如下结构通式：本发明提供的功能化聚苯乙烯类聚合物可用于制备聚电解质材料，得到的聚电解质膜拥有较高的电导率，具有明显的实际应用和工业化前景。

技术领域

本发明属于聚合物的后功能化技术领域，具体地说，涉及一种功能化聚苯乙烯类聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

聚合物的功能化是工业界非常关注的热门领域。在聚合物高分子链上引入功能基团，可以提高聚合物的亲水性、可印染性、与其它材料的相容性等，有利于实现高分子材料的高性能化。聚苯乙烯类聚合物具有优异的化学、热稳定性，是重要的工程塑料。功能化的聚苯乙烯类聚合物具有众多潜在的应用价值，近年来在燃料电池用离子交换膜、生物医药、有机合成、石油化工等领域被广泛的关注和研究。

目前，功能化聚苯乙烯类聚合物的制备主要有以下两种方法：第一，含有功能性基团的功能化苯乙烯直接与其他烯烃单体共聚；第二，对商品化聚苯乙烯类聚合物进行后功能化。功能性单体共聚是在聚合物链段中引入官能团的常见方法，但是该方法存在一定的局限性，一方面原因在于某些功能性共聚单体与苯乙烯在聚合活性方面存在较大差异性，另一方面功能性单体的引入可能会降低聚合反应催化剂的活性(由于某些功能性单体中含有的极性基团相比于烯烃双键更容易与中心金属配位，从而影响烯烃双键的插入)，最终难以获得高分子量的功能化聚苯乙烯类聚合物。

通过简便的后功能化方法来提高商品聚合物的性能是聚合物科学领域的一个新兴领域。聚苯乙烯中的苯环结构具有较高的反应活性，可以通过C-H键的活化实现特定功能基团的引入。近年来，利用傅克酰/烷基化、卤甲基化、自由基功能化(卤代、全氟烷基化、高价碘叠氮化)、金属化、硼酯化、磺化等策略，研究人员对聚苯乙烯类聚合物进行了几种后功能化，很大程度上丰富了聚苯乙烯类材料的功能性，拓展了商业化聚苯乙烯类材料的用途。然而，以上发展的后功能化方法通常存在一些缺点，例如，有的反应条件比较苛刻，易造成聚合物骨架断裂进而引起分子量降低、PDI增大等问题；有的反应由于活性过高，常常伴随交联等副反应发生，使得聚合物难以溶解，损失其原本良好的加工性；有的方法需要使用昂贵的、对水/氧敏感的贵金属催化剂，因此很难在产业化过程中大规模使用；最后，更重要的是绝大部分后功能化方法都无法满足良好的位点选择性，每个后功能化位点会产生多个异构体，这样直接增加了聚合物结构的复杂程度，不利于聚合物构效关系的研究以及综合性能的提升。

因此，发展温和、简便、低成本的合成策略，选择性地活化C-H键，获得具有高位点选择性的功能化聚苯乙烯类聚合物是目前研究人员面临的主要挑战之一。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种功能化聚苯乙烯类聚合物。

本发明的第二目的是提供一种所述功能化聚苯乙烯类聚合物的制备方法，本发明提供的功能化聚苯乙烯类聚合物的制备方法具有优异的位点选择性，能够用于制备多种不同官能团取代的、高位点选择性的功能化聚苯乙烯类聚合物。

本发明的第三目的是提供一种由所述功能化聚苯乙烯类聚合物制备的聚苯乙烯类聚电解质。

本发明的第四目的是提供一种所述聚苯乙烯类聚电解质的制备方法。

本发明的第五目的是提供一种由所述聚苯乙烯类聚电解质制备的聚电解质膜。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面提供了一种功能化聚苯乙烯类聚合物，具有如下结构通式：