[發明專利]一種制備環狀聚合物的方法及裝置

有效

• 申請號: 201210058174.4
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102585052A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 朱秀林;朱興;周年琛;張正彪;朱健;張偉;程振平
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08F8/48
• 分類號: C08F8/48;C08F20/14;C08F12/08;C08F20/54;C08F112/08
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明屬于環狀化合物的制備，涉及一種制備環狀聚苯乙烯的方法及裝置。

背景技術

環型聚合物由于缺少端基，因而在某些方面具有與線型聚合物完全不同的性質。如環型聚合物具有較小的流體力學半徑、粘性降低、較大的折射指數和較高的玻璃化轉變溫度。在過去的幾十年中，盡管環型聚合物的合成手段相對于線型的聚合物來說要求高得多，但環型聚合物的特殊性質及其重要性引起了高分子界廣泛的注意。

到目前為止，環型聚合物的合成方法主要有兩種：一種是通過環型小分子不斷發生擴環反應得到環型聚合物的擴環法，另一種是利用α,ω-雙官能團的線型聚合物的單分子內的關環法。關環法對單體的要求低、單體的選擇范圍廣，是目前合成環型聚合物的主要方法。

近來，可控自由基聚合(CRP)的發展，例如氮氧穩定自由基聚合(NMP)，原子轉移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)自由基聚合等，由于使用這些聚合手段可以廣泛得到具有雙功能化端基和分子量分布窄的線型聚合物前體，因而引起了合成環型聚合物的廣泛關注。另外，Sharpless等最近提出的“click”化學由于它的的高效，反應幾乎定量地完成，并且反應條件溫和等特點，給利用α,ω-雙官能團的線型聚合物通過關環反應合成環型聚合物帶來了很大的方便。Grayson?et?al.等第一次報道了通過α-炔,ω-疊氮雙官能團的線型PS?的CuAAC關環反應幾乎定量地得到了環型PS（參見：Laurent,?B.?A.;?Grayson,?S.?M.?J.?Am.?Chem.?Soc.?2006,?128,?4238–4239.）。最近，Zhao?et?al.?等報道了利用“click”化學和ATRP方法成功制備了側鏈含有偶氮苯基團的環型液晶聚合物(SCLCP)（參見：Han,?D.?H.;?Tong,?X.;?Zhao,?Y.;?Galstian,?T.;?Zhao,?Y.?Macromolecules,?2010,?43,?3664.）。傳統方法中，主要操作手段是使用一個較大的容器加入溶解了催化劑的大量溶劑，然后將完全溶解了線狀聚合物的少量溶液加入微量注射泵中，微量注射泵緩慢而持續的將此溶液加入催化反應體系中，待反應完成后先減壓蒸餾濃縮溶液，然后經過中性氧化鋁柱除去銅催化劑，再將剩余溶液滴入甲醇沉淀劑中，最后抽濾烘干得到聚合物。此操作比較繁瑣，產量也很低。

到目前為止，關環法合成環狀聚合物的最大瓶頸仍然是環狀聚合物的產量極低，因為此法需要在極稀溶液中進行。因此研究如何提高關環法的產量，是十分有意義的。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種制備環狀聚苯乙烯的方法及裝置。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種制備環狀聚合物的裝置，包括：

一反應室，反應室的頂部設有一開口；

一冷凝液容納室，冷凝液容納室的底部和頂部各設有一開口，并且冷凝液容納室的底部還設有一溶劑出口；

一冷凝回流裝置，和冷凝液容納室頂部的開口相連；

并且，一連接管通過冷凝液容納室底部的開口插接于冷凝液容納室內，所述連接管位于冷凝液容納室內的一端為封閉端，近封閉端的側面設有至少一個出氣孔；所述連接管的另一端為開口端，該開口端與反應室頂部的開口相連；

所述冷凝液容納室底部的溶劑出口的水平位置低于連接管的出氣孔；并且溶劑出口和反應室之間通過管路連通，管路之間設有閥門。

優選的技術方案中，所述制備環狀聚合物的裝置，包括：

一反應室；

一冷凝回流裝置；

一溶劑蒸餾頭，溶劑蒸餾頭設有一上連接口和一下連接口；其中，上連接口和冷凝回流裝置相連，下連接口和反應室相連。

上述技術方案中，所述連接關系都為密閉連接。

本發明同時要求保護一種制備環狀聚苯乙烯的方法，包括以下步驟：

(1)?構建上述制備環狀聚合物的裝置，開啟冷凝裝置，在無氧條件下，在反應室內加入沉淀劑、溶劑、配體和催化劑，加熱使反應室內的液體沸騰，蒸汽從連接管的出氣孔流出上升到冷凝裝置后冷凝回流到冷凝液容納室內，調節反應室內的溫度，冷凝裝置中冷凝液回流速度，以及冷凝液容納室和反應室之間管路中的閥門，使得冷凝液容納室內的液體的體積恒定；其中，沉淀劑的沸點高于溶劑的沸點，沉淀劑和溶劑的體積比9～25∶1；反應室內液體的體積和冷凝液容納室內液體的體積比為6～15∶1；因此冷凝液容納室內以溶劑為主，溶劑為聚合物的良溶劑；