[發明專利]等離子體引發制備苯乙烯-馬來酸酐共聚物的方法

無效

• 申請號: 200910067687.X
• 申請日: 2009-01-14
• 公開（公告）號: CN101531730A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 馬桂秋;閆達;盛京;李景慶
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F222/08;C08F2/52
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 王小靜

技術領域

本發明涉及一種等離子體引發制備苯乙烯-馬來酸酐共聚物的方法。

發明背景

自從20世紀70年代末到80年代初的幾年中，等離子體引發技術逐步得到了人們的重視。美國和日本的科研人員相繼用等離子體引發聚合的方法合成出多種乙烯基單體的聚合物。上述方法均是在高真空條件下進行，反應步驟復雜，聚合單體較為單一，僅為水溶性的乙烯基單體。目前CN?1687149A在大氣壓下利用氮氣等離子體分別合成出了丙烯酸和丙烯酰胺單體的均聚物，但是需要用真空泵將體系保持高真空一分鐘然后通入N₂至常壓，反復三次以置換容器內的O₂，反應步驟較為復雜，而且后聚合時間過長，需要120～200小時以上，反應活性較低，反應周期過長，能源浪費嚴重。

發明內容

本發明的目的是提供一種等離子體引發制備苯乙烯-馬來酸酐共聚物的方法。使用介質阻擋放電(DBD)的方法使空氣電離成等離子體，同時將這些等離子體及活性自由基通入單體溶液的液面以下，引發乙烯基單體與馬來酸酐的共聚合反應。本發明采用空氣等離子體引發聚合，無需排除反應容器內的O₂，反應速率較快，縮短了反應周期，節約能源。

本發明提供的等離子體引發制備苯乙烯-馬來酸酐共聚物的方法包括的步驟：

1)在反應容器內裝苯乙烯單體和馬來酸酐的丙酮溶液；苯乙烯和馬來酸酐的摩爾比為1：1，苯乙烯和丙酮的體積比為1：1。

2)25-30℃溫度下，空氣經等離子體發生裝置形成空氣等離子體通入反應容器的溶液中進行聚合，空氣的流量在20-80mL/min，放電時間為10-30分鐘，功率為15-20瓦；

3)聚合1-2小時后加入無水乙醇沉淀劑終止反應；

4)用無水乙醇反復清洗除去未反應的單體，真空干燥24-48小時，得到共聚物。

所述的苯乙烯單體和馬來酸酐的摩爾比為1：1。

所述的溶劑為丙酮，也可用甲苯，二甲苯，DMF等溶劑來替代。

本發明是在常壓下可連續反應。采用空氣等離子體引發聚合，無需排除反應容器內的O₂，反應速率較快，縮短為1-2小時，縮短了反應周期，節約了能源。由于等離子體引發聚合不含有引發劑，產物非常純凈，具有廣闊的發展前景和現實意義。

附圖說明

圖1為本發明的實驗裝置示意圖。

具體實施方式

如圖所示，1.射頻電源?2.質量流量計?3.鐵絲網?4.銅絲?5.石英管?6.三口燒瓶?7.球型冷凝管。

實例1：

將經過減壓蒸餾提純的10mL苯乙烯，與苯乙烯摩爾比為1：1的經過重結晶提純除去阻聚劑的馬來酸酐和10mL丙酮加入帶有磁轉子的燒瓶中，置于恒溫水浴加熱器里，控制溫度在30℃，至馬來酸酐完全溶解。空氣經等離子體發生裝置通入反應容器中，并用質量流量計控制空氣的流量在80mL/min。打開DBD等離子體發生電源，放電時間為30min，功率為20瓦，將形成的空氣等離子體通入溶液中，停止放電。聚合1小時后加入無水乙醇(200mL)沉淀劑終止反應，得到共聚物。并用無水乙醇清洗3次，除去未反應的單體，經真空烘箱干燥24小時后測出收率，收率為91％，共聚物粘均相對分子質量為1.1×10⁵。

實例2：

將經過減壓蒸餾提純的10mL苯乙烯，與苯乙烯摩爾比為1：1的經過重結晶提純除去阻聚劑的馬來酸酐和10mL丙酮加入帶有磁轉子的燒瓶中，置于恒溫水浴加熱器里，控制溫度在25℃，至馬來酸酐完全溶解。空氣經等離子體發生裝置通入反應容器中，并用質量流量計控制空氣的流量在20mL/min。打開DBD等離子體發生電源，放電時間為10min，功率為15瓦，將形成的空氣等離子體通入溶液中，停止放電。聚合2小時后加入無水乙醇(200mL)沉淀劑終止反應，得到共聚物。并用無水乙醇清洗3次，除去未反應的單體，經真空烘箱干燥48小時后測出收率，收率為82％，共聚物粘均相對分子質量為4.5×10⁴。