[发明专利]超临界二氧化碳压缩反溶剂沉淀光聚合法

说明书

技术领域：

本发明属于高分子材料领域。

背景技术：

超临界流体是指温度和压力处于其临界点以上，气液界面消失，既具有类似液体的性质，同时还保留气体部分性能的流体。超临界流体具有液体一样的密度、溶解能力和传热系数，有气体一样的低粘度和高扩散系数。超临界流体性质可以通过改变温度和压力进行连续调节，特别是在临界点附近，温度和压力的微小变化会显著地影响其密度、粘度、介电常数、扩散系数和溶剂化能力等。

作为环境友好溶剂，超临界二氧化碳除具有无毒、不可燃、价廉等优势外，还具备临界条件(31.06℃，7.39MPa)易于实现，并处于许多有机化学反应的温度范围之内，作为化学反应替代溶剂更有利于控制反应过程。

光聚合技术是利用光能作为反应动力，通过光作用于对光敏感的化合物上，使其发生一系列的光物理、光化学反应，生成活性物质，从而引发聚合单体发生聚合反应，最终将单体转化为高分子。这种方法具有节省能源，环境友好，经济高效，光聚合装置紧凑，生产效率高等显著优势。

发明内容：

本发明提供了一种新型的合成高交联度高分子聚合物的方法。这种方法能够制备一些具有特殊性能的材料，如高交联度材料。

本发明提供的技术方案如下：利用光聚合反应技术，在超临界二氧化碳反应器中进行光聚合。通过调节聚合体系的组分，光强、进料速度、反应温度、反应压力等，制备高交联度高分子聚合物。

本发明提供的一种超临界二氧化碳压缩反溶剂沉淀光聚合法，其特征在于：制备分四步进行；第一步将所有原料混合成均匀液体；第二步向反应器中通入二氧化碳气体，通过控制反应器中的温度和压力，使反应器内达到超临界状态；第三步将原料混合成的均匀液体与二氧化碳气体同时分别以不同的进料速度通过喷嘴注射入反应器；第四步用紫外光源或可见光源照射反应器上的透光镜，使反应器内的原料发生聚合反应；

原料组分及质量百分含量为：

光活性单体                10％～99％

光引发剂                0.1％～6％

有机溶剂                1％～89.9％

反应条件为：

光强                    10mW/cm²～300mW/cm²

反应温度                35℃～100℃

反应压力                7.5MPa～100MPa

光活性单体、光引发剂、有机溶剂混合成的均匀液体的进料速度：0.1～50mL/min；

二氧化碳气体的进料速度：1～100mL/min。

本发明中光活性单体为乙二醇类二丙烯酸酯、乙二醇类二甲基丙烯酸酯、丙二醇类二丙烯酸酯、丙二醇类二甲基丙烯酸酯、丁二醇类二丙烯酸酯、丁二醇类二甲基丙烯酸酯、新戊二醇类二丙烯酸酯、新戊二醇类二甲基丙烯酸酯、己二醇类二丙烯酸酯、己二醇类二甲基丙烯酸酯、环己烷二甲醇类二丙烯酸酯、双官能度烷氧基化丙烯酸酯、多官能度烷氧基化丙烯酸酯、双官能度烷氧基化甲基丙烯酸酯、多官能度烷氧基化甲基丙烯酸酯、双官能度乙烯基醚类单体、三丙烯酸酯单体、三甲基丙烯酸酯单体或高官能度丙烯酸酯单体。

光引发剂为紫外光引发剂苯偶姻衍生物、苯偶酰衍生物、苯乙酮衍生物、α-羟基酮衍生物、α-胺基酮衍生物、酰基膦氧化物或夺氢型光引发剂；或者为可见光引发剂樟脑醌(CQ)或双[2，6-二氟-3-(1H-吡咯基-1)苯基]钛茂(784)。

有机溶剂为丁烷、己烷、石油醚、环己烷、苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、氯化苯、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙腈、三乙胺、乙二胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、乙醚或乙酸。

本发明将光聚合技术与超临界流体这两种“绿色”技术的优势结合起来，利用压缩反溶剂沉淀光聚合的方法，实现反应条件温和、合成的高交联度高分子聚合物不含或只含极少的有机溶剂、不含表面活性剂等要求。

附图说明

图1为实现本发明的一种设备示意图。

1-二氧化碳源  2-净化器  3-冷凝器  4-反应器

5-原料储罐  6-光源  7-透光镜  8-过滤器

图2实施例1产物的红外图谱。

具体实施方式：

本发明可以通过图1所示类似的设备得以实现，而不局限于图1所示。