[發明專利]一種季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物及其制備方法

在審

• 申請號: 201810558281.0
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108659162A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 朱軍峰;拓歡;覃智;朱婷;李俊國;張光華
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08F220/34
• 分類號: C08F220/34;C08F8/06;C08F220/60;C08F226/02
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

1.一種季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物，其特征在于，其結構通式：

其中，含有氮氧自由基的結構單元為主鏈結構，R為季銨鹽摻雜結構，m＝29～145，n＝29～140。

2.根據權利要求1所述的一種季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物，其特征在于，所述含有氮氧自由基的主鏈的結構單元具有以下任一項所述的結構：

。

3.根據權利要求1所述的一種季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物，其特征在于，所述季銨鹽摻雜結構R的結構單元具有以下任一項所述的結構：

4.一種季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：共聚過程：令含有哌啶的自由基聚合物單體M1、含有季銨鹽的自由基聚合物單體M2、及硫醇類鏈轉移劑的混合物分散均勻，加入自由基聚合反應引發劑使之發生自由基共聚反應；所述自由基共聚反應在無氧環境下進行；

步驟二：氧化過程：將步驟一自由基共聚產物中的四甲基哌啶基中的氮氫鍵氧化為氮氧自由基，得到季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物。

5.根據權利要求4所述一種季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物的制備方法，其特征在于：所述含有哌啶的自由基聚合物單體M1為4-甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-乙烯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、環氧丙烷-2,2,6,6-四甲基哌啶醚中的一種或多種；所述含有季銨鹽的自由基聚合物單體M2為2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨、4-乙烯基芐基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨；所述硫醇類鏈轉移劑為2-巰基乙醇。

6.根據權利要求4所述一種季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物的制備方法，其特征在于，所述步驟具體包括：

步驟一：共聚過程：

通過控制哌啶酯與季銨鹽的比例，在Schlenk反應管中，將含有哌啶的反應單體和含有N⁺的季銨鹽單體在有機溶劑下混合并加入溶于稀鹽酸的鏈轉移劑2-巰基乙醇，然后在整個反應體系中加入引發劑，密封反應管，通過三次冷凍-解凍循環使反應體系處于無氧狀態，使之發生自由基共聚反應，反應進行24小時；

步驟二：氧化過程：

將步驟一的溶液冷卻至室溫，并加入氧化劑、鎢酸鈉、EDTA和10wt％的氫氧化鈉水溶液；將溶液攪拌24小時后加入剩下的氧化劑，總反應時間為48小時；將溶液用水透析去除未反應單體，過濾，然后將產物進行冷凍干燥，重復操作三次，得到聚合產物；

所述步驟一中含有哌啶的反應單體與含有N⁺的季銨鹽單體的摩爾比為0.2:1～5:1；

所述步驟一中含有哌啶的反應單體與引發劑的摩爾比為50:1～120:1；

所述步驟一中的反應溫度范圍為55℃～80℃；

所述步驟一中的反應溫度對應的時間范圍為5h～48h；

所述步驟二中氧化劑與沉淀物的摩爾比為0.1:1～5:1；

所述步驟二中氧化劑分兩次加入反應體系，每次加入量為總體積的50％。

7.根據權利要求6所述一種季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的有機溶劑為甲醇，乙醇，甲苯，N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮的一種或多種；所述步驟一中的引發劑為過硫酸鉀、雙萘酸亞銅/過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈及過氧化二苯甲酰中的一種；所述步驟一中的氧化劑為間氯過氧苯甲酸、過氧化氫、過氧化氫二異丙苯、過氧化氫異丙苯中的一種。

8.權利要求1至3任一項所述的季銨鹽摻雜氮氧自由基聚合物在電學器件中的應用，其特征在于，所述電學器件由正極材料、電解液、隔層、空穴傳輸層依次層疊構成，所述的空穴傳輸層由季銨鹽摻雜自由基聚合物制備而成。