[發(fā)明專利]一種聚醚砜接枝丙烯酸類單體共聚物及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610574894.4
• 申請(qǐng)日: 2016-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN107641177A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯錚遲;黃健熹;楊海軍;樊凱;孫雪晴;陸閏三
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
• 主分類號(hào): C08F283/00
• 分類號(hào): C08F283/00;C08F220/06;C08F2/46;B01D71/44
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所31283
• 代理人: 薛琦,尹若元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚醚砜接枝丙烯酸類單體共聚物及其制備方法。

背景技術(shù)

聚醚砜(PES)是一種工業(yè)上使用廣泛的力學(xué)性能優(yōu)越的高分子材料，它的耐蠕變性能非常突出，在較高的溫度及較大的負(fù)荷下，抗蠕變性能仍然非常穩(wěn)定，并且聚醚砜在高溫下長(zhǎng)期使用仍然能夠保持良好的熱力學(xué)性能。聚醚砜的分子結(jié)構(gòu)是由醚基、砜基和亞苯基組成的，醚基賦予了聚合物分子鏈的柔順性，而砜基和亞苯基則賦予聚合物優(yōu)良的熱力學(xué)性能和加工性能。該些優(yōu)良的熱力學(xué)性能使得聚醚砜廣泛應(yīng)用于電子、電氣、機(jī)械、醫(yī)療以及航空航天領(lǐng)域。此外，聚醚砜還可應(yīng)用于制備性能優(yōu)越的超濾膜、反滲透膜以及防腐涂料等。

但是，聚醚砜在使用過程中也存在著一些缺陷。最為突出的問題是，聚醚砜的疏水性能比較強(qiáng)，這極大的制約了聚醚砜的廣泛應(yīng)用。例如在膜產(chǎn)品的應(yīng)用上，在膜過濾過程中，由于聚醚砜的強(qiáng)疏水性，一些細(xì)菌和大分子蛋白容易附著在膜表面和膜孔內(nèi)，造成膜污染方面的問題，從而影響了膜的長(zhǎng)期使用；同時(shí)由于聚醚砜的熱力學(xué)性能過強(qiáng)，使得制備的膜孔徑伸縮性能較差，在膜污染后不能很好的進(jìn)行高溫沖洗和通量的恢復(fù)。顯然，對(duì)聚醚砜進(jìn)行改性，即在聚醚砜化學(xué)結(jié)構(gòu)中引入親水性基團(tuán)，可望有效解決聚醚砜膜污染問題。

丙烯酸類單體具有良好的親水性和反應(yīng)活性，價(jià)格相對(duì)低廉，在工業(yè)上廣泛的應(yīng)用于合成樹脂、膠黏劑、合成橡膠、皮革和化纖等領(lǐng)域。目前常規(guī)的PES接枝丙烯酸類單體的方法主要有等離子改性、臭氧活化以及輻射改性等方法。相對(duì)而言，輻射改性的方法有其自身的優(yōu)勢(shì)，反應(yīng)無需引發(fā)劑，可以在室溫甚至低溫下進(jìn)行；可在固態(tài)或液態(tài)下進(jìn)行，反應(yīng)條件更加溫和；可通過控制單體濃度、輻照時(shí)間、輻照劑量率等不同的方法實(shí)現(xiàn)不同接枝率，甚至不同接枝點(diǎn)位和構(gòu)型的改變，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接枝反應(yīng)的有效控制。

然而，即使在輻射改性的方法內(nèi)，也存在著一些問題。通常使用的PES粉體預(yù)輻照的方法，即通過輻照使PES分子鏈上產(chǎn)生活性基團(tuán)，然后再加入單體進(jìn)行反應(yīng)，這種方法由于PES分子鏈上產(chǎn)生的活性基團(tuán)有限，極大的限制了接枝率的提高。另外，實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中還有將PES和丙烯酸單體混合在水溶液中進(jìn)行異相共輻照，然而該種方法所得產(chǎn)物的溶解性能明顯變差。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1844175A公開了一種聚醚砜接枝改性的方法，其是將聚醚砜粉體與聚丙烯酸類單體水溶液直接進(jìn)行γ射線輻射接枝反應(yīng)，但是存在下述幾方面的缺陷：(1)其接枝率高達(dá)33.5～67.8％，過高的接枝率會(huì)喪失PES剛性分子鏈的熱力學(xué)優(yōu)勢(shì)，使其溶解性變差；(2)該專利中采用的是異相共輻照反應(yīng)，PES是以粉體的形式懸浮于溶劑中，分子鏈沒有完全打開，體積空間的限制導(dǎo)致非常容易發(fā)生接枝過程中的交聯(lián)現(xiàn)象；(3)在進(jìn)行異相共輻照的輻射接枝過程中，需要加入GuSO₅·H₂O之類的阻聚劑以防止接枝產(chǎn)物的過度交聯(lián)，然而后續(xù)處理工藝繁瑣，難以有效去除該些阻聚劑，在接枝產(chǎn)物中引入了其它雜質(zhì)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中還不存在一種兼具接枝率適中、親水性好、分子量不易交聯(lián)、在有機(jī)溶劑中溶解性好、pH值響應(yīng)性好、溫度響應(yīng)性好以及丙烯酸類單體能夠均勻接枝在聚醚砜上的接枝共聚物，該現(xiàn)象亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服了現(xiàn)有技術(shù)中通過異相共輻照反應(yīng)制備聚醚砜接枝丙烯酸類單體的共聚物時(shí)，PES以粉體的形式懸浮于溶劑中，分子鏈沒有完全打開，體積空間限制導(dǎo)致易發(fā)生交聯(lián)現(xiàn)象，以及接枝率過高導(dǎo)致喪失PES剛性分子鏈的熱力學(xué)優(yōu)勢(shì)，以及為防止過度交聯(lián)，需加入阻聚劑從而引入雜質(zhì)的缺陷，提供了一種聚醚砜接枝丙烯酸類單體共聚物及其制備方法。本發(fā)明制得的接枝共聚物不僅接枝率適中，而且聚丙烯酸類單體能夠在聚醚砜分子上形成“多點(diǎn)短鏈”的接枝聚合物分子結(jié)構(gòu)，有效改善了接枝共聚物的極性以及分子鏈的柔順性；不易交聯(lián)，能夠明顯改善聚醚砜的親水性能；具有良好的溶解性，能夠很好的溶解在一般有機(jī)溶劑中，形成均相體系；具有很好的pH值響應(yīng)性、溫度響應(yīng)性、抗污染性能和電荷效應(yīng)(對(duì)正電荷的吸附和對(duì)負(fù)電荷的排斥現(xiàn)象)，具有更廣泛的應(yīng)用性。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種聚醚砜接枝丙烯酸類單體共聚物的制備方法，其包括下述步驟：在無氧條件下，在包含聚醚砜(簡(jiǎn)稱PES)與丙烯酸類單體的均相溶液中，所述聚醚砜和所述丙烯酸類單體經(jīng)共輻射接枝反應(yīng)，即得；

其中，所述均相溶液的溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亞砜中的一種或多種；所述的聚醚砜與所述丙烯酸類單體的質(zhì)量比為10：0.4～10：4。