[發(fā)明專利]一種球形有機(jī)共軛聚合物的合成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110165080.2
• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN102827353A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚大志;李安;鄧偉僑;詹慧敏;范文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01J32/00;B01J35/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種球形顆粒狀有機(jī)共軛聚合物的合成方法。

背景技術(shù)

日益緊缺的化石資源和不斷惡化的生態(tài)環(huán)境是全球性問題，這使得清潔能源和環(huán)境保護(hù)的研究越來越受到重視。納米微孔或中孔材料，如沸石分子篩、金屬有機(jī)骨架材料、碳納米管、活性炭、有機(jī)多孔聚合物，等，具有較大的比表面積和良好的孔性能而被眾多科學(xué)家關(guān)注，廣泛地應(yīng)用于氣體存儲、吸附分離，等方面。

這兩年出現(xiàn)一種新型的多孔納米材料一有機(jī)共軛聚合物，這種新型的納米材料具有傳統(tǒng)多孔材料的一般性能，并且還可以通過化學(xué)方法進(jìn)行材料功能化改性。

有機(jī)共軛聚合物以前很少被作為多孔材料研究，這些均聚或共聚材料具有π共軛體系，從而它們具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，同時具有耐酸堿腐蝕、熱穩(wěn)定性好和不溶不熔等優(yōu)點，這類聚合材料具有較大的比表面積、良好的孔體積和適當(dāng)?shù)嘏c材料吸附的作用力。大多數(shù)有機(jī)共軛聚合物是無定形的形式存在，這大大影響了這類聚合物的應(yīng)用范圍；而我們合成的共軛聚合物卻是以球形存在，這類聚合物在環(huán)境保護(hù)和催化領(lǐng)域中具有更加良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種球形顆粒狀有機(jī)共軛聚合物的合成方法，實驗方法簡單、可以規(guī)模化合成具有一定形狀和顆粒尺寸的有機(jī)共軛聚合物。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種球形有機(jī)共軛聚合物的合成方法，是以具有平面結(jié)構(gòu)的基物A?1，3，5-三乙炔苯和基物B?1，3，5-三溴苯或其衍生物，或1，3，5-三乙炔苯和基物B?1，3，5-三碘苯或其衍生物為反應(yīng)基物，以碘化亞銅和四(三苯基膦)鈀作為催化劑，在化學(xué)惰性氣體氣氛下進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)溶液為非極性溶劑C和堿性溶劑D。

由于基物A和基物B均為平面結(jié)構(gòu)，它們在聚合后通常為平面結(jié)構(gòu)，但是由于Br和乙炔鍵具有一定吸引力，導(dǎo)致該平面結(jié)構(gòu)發(fā)生卷曲，形成內(nèi)核。由于產(chǎn)物聚合后為平面結(jié)構(gòu)，面與面之間有一定的相互吸引力，經(jīng)過層層包裹，最終形成球狀結(jié)構(gòu)。所以采用本種方法合成有機(jī)共軛聚合物，聚合物可以繼續(xù)反應(yīng)使聚合物的顆粒增大。

為了改良這類球形有機(jī)共軛聚合物的物性，減少體系不必要的孔體積，可以用三溴苯或三碘苯的衍生物，與三乙炔苯聚合。如-三溴苯酚、三溴甲苯，等。

基物A為1，3，5-三乙炔苯，基物B為1，3，5-三溴苯或1，3，5-三碘苯，及其相關(guān)衍生物，相關(guān)衍生物的結(jié)構(gòu)式如下之一，其中R可以為-H、-CH₃、-OH、或-COH中任意一種；

反應(yīng)條件為：基物A、基物B以摩爾比1-1.05∶1混合，加入催化劑量碘化亞銅和四(三苯基膦)鈀，在惰性氣體保護(hù)下，加反應(yīng)溶劑C和溶劑D；其中溶劑C可以為甲苯、四氫呋喃、N，N-二甲基乙酰胺中的一種或二種以上，溶劑D為二乙胺或三乙胺。

反應(yīng)物料在惰性氣氛中，常溫下攪拌1小時以上，使反應(yīng)物料充分混合，然后迅速升溫至75-85℃，劇烈攪拌1小時以上，反應(yīng)物聚合形成球形顆粒，在75-85℃溫度下老化9小時以上。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)有機(jī)共軛聚合物大多數(shù)為無定形形態(tài)，分子聚合度無法控制，聚合物顆粒形狀不同、顆粒直徑相差很大，限制了聚合材料的應(yīng)用范圍。而使用本方法合成聚合物，由于面與面之間有一定的相互吸引力，聚合物可以繼續(xù)生長，形成球形顆粒。

(2)本發(fā)明利用工業(yè)上可以制得的原材料，通過簡單、經(jīng)濟(jì)的方法，制備具有高附加值的多孔材料。該材料為有機(jī)聚合物，具有高的比表面積和良好的孔體積。因此，該產(chǎn)品在工業(yè)上可作為吸附劑和催化劑的載體，具有廣泛的應(yīng)用價值。

(3)該類聚合物為不溶不熔物。聚合物體系中，以苯環(huán)和炔鍵進(jìn)行連接，獨(dú)特的共軛體系使其物化性能良好，在300度以下基本不分解。同時，可以通過更換基物B的方法，改良聚合物的性能，減少不必要的空間體積。

(4)該產(chǎn)品的合成工藝簡單，對設(shè)備要求不高，可以實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為樣品的掃描電鏡照片，可以看到樣品中含有大量的球形材料。

圖2為樣品的透射電鏡照片。清晰地顯示生成的有機(jī)共軛聚合物的形貌。

具體實施方式

下面結(jié)合實驗對象對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

下式1為本發(fā)明得球形有機(jī)共軛聚合物合成的反應(yīng)圖示。

實驗例1