[发明专利]一种基于活性/可控自由基聚合的水溶性接枝聚合物制备方法

摘要

本发明公开了一种通过活性/可控自由基聚合制备水溶性接枝聚合物的方法。该方法可用于(甲基)丙烯酰胺类单体、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸盐等多种水溶性单体的可控自由基聚合，制备不同分子量的水溶性接枝聚合物，具体制备方法通过下述步骤实现：首先，采用化学改性的方式制备水溶性多官能度大分子引发剂；其次，大分子引发剂在加热或者可见光/紫外光照射条件下引发水溶性单体的活性/可控自由基聚合，制备分子量和化学组成可控的水溶性接枝聚合物。本发明的方法合成路线简单，生产成本低，操作安全方便；所制备大分子引发剂在水相中溶解速度快，引发活性高，制备化学结构和分子量可控的水溶性接枝聚合物。

主权项

1.一种基于活性/可控自由基聚合的水溶性接枝聚合物制备方法，其特征包括以下步骤：(1)采用化学改性的方式，向水溶性聚合物侧基或者侧链中引入能够产生活性自由基的休眠基团，得到水溶性多官能度大分子引发剂，所述水溶性多官能度大分子引发剂侧基或者侧链中休眠基团具有通式(1)或者(2)所示结构：R1，R2为氢，氯，羟基，胺基，腈基，甲基，乙基，丙基，丁基取代基；R3，R4为氢，甲基，乙基，丙基取代基；X为O或者S；R5，R6为氢，氯，甲基，乙基，异丙基，叔丁基取代基，分别占据1，2，3，4和5，6，7，8的任何一个位置；(2)将步骤(1)所制备的水溶性多官能度大分子引发剂、水溶性单体和水加入到反应容器中充分溶解摇匀，冷冻抽排除氧，在加热或者可见光/紫外光辐照条件下，水溶性多官能度大分子引发剂侧基或者侧链的休眠基团分解产生活性自由基和稳定自由基，引发水溶性单体的活性/可控自由基均聚合或共聚合，形成水溶性聚合物支链，最终制备水溶性接枝聚合物；其中，水溶性多官能度大分子引发剂制备方法为以下具体步骤：首先，将含有氢供体基团的水溶性聚合物溶于水中配制成2‑20wt％的水溶液；将夺氢型光引发剂溶解在极性有机溶剂中配制成0.5‑5wt％的溶液；其次，将水溶性聚合物溶液和夺氢型光引发剂溶液混合，其中水溶性聚合物与夺氢型光引发剂质量比为1:0.1至1:1，采用光化学改性的方式，向水溶性聚合物侧基或者侧链中引入能够产生活性自由基的休眠基团：聚合物侧基中引入休眠基团：水溶性聚合物和夺氢型光引发剂的混合溶液混合均匀，通惰性气体30分钟除氧，之后将混合溶液置于紫外光源下辐照，使用的惰性气体为氮气、氩气、氦气，光强度设置为1000‑10000μW/cm2，照射时间设置为10‑60分钟；聚合物侧链中引入休眠基团：水溶性聚合物和夺氢型光引发剂的混合溶液混合均匀，向混合溶液中加入水溶性单体，水溶性单体为(甲基)丙烯酰胺类单体，(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸盐的一种或几种，其中水溶性聚合物与水溶性单体的质量比为1:0.2至1:5，体系混合均匀，通惰性气体10‑60分钟除氧，之后将混合溶液置于紫外光源下辐照，使用的惰性气体为氮气、氩气或氦气，光强度设置为1000‑10000μW/cm2，照射时间设置为10‑60分钟；最终，反应体系用乙醇沉淀，将水溶性多官能度大分子引发剂从体系中沉淀分离，所制备水溶性多官能度大分子引发剂用乙醇洗涤三次，之后用丙酮洗涤两次将残余光引发剂小分子彻底除去，将所得聚合物放入真空烘箱室温干燥至恒重，即得水溶性多官能度大分子引发剂。