[发明专利]一种微尺度下光诱导有机催化制备聚合物的方法

说明书

本发明公开了一种微尺度下光诱导有机催化制备聚合物的方法。在微反应器中，以烷基卤素为引发剂，在光照射下，以有机小分子为催化剂催化原子转移自由基聚合制备得到聚合物。与现有技术相比，本发明反应速度快，聚合产物的分子量和分子量分布可控，无金属残留，在光电材料和生物医用材料领域应用广泛。

技术领域

本发明属于精细化学与高分子材料合成领域，具体涉及一种有机催化制备无金属残留聚合物聚(甲基)丙烯酸酯的方法。

背景技术

聚(甲基)丙烯酸酯具有密度低、机械强度较强、熔点较低、透光率较高等优异的性能，这使它成为一种重要的聚合物。对其聚合方法的研究也比较多，其中活性自由基聚合(LRP)是生产聚(甲基)丙烯酸酯很好的聚合方法。活性自由基聚合(LRP)是进行分子设计、合成精确一级结构聚合物、实现对聚合物的分子量及分子量分布可控的重要途径，已广泛应用于功能高分子材料、聚合物刷的合成。而原子转移自由基聚合(ATRP)是研究最为广泛的活性自由基聚合(LRP)之一。(甲基)丙烯酸酯是常见的原子转移自由基聚合单体。原子转移自由基聚合(ATRP)通过一个以金属催化剂[Cu(I)，Ru(II)，Fe(II)]进行调节的氧化还原过程进行聚合。使用金属催化剂会使产物中有金属残留，从而限制了使用ATRP合成出的聚(甲基)丙烯酸酯在电学材料、生物材料等方面的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光诱导的有机催化制备聚合物的合成方法。以解决现有技术存在的引发剂效率低、反应速度慢、副反应多等缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种微尺度下光诱导有机催化制备聚合物的方法，，包括以下步骤：

(1)将有机催化剂溶解于溶剂中，得到第一均相溶液；

(2)将引发剂与单体混合均匀，得到第二均相溶液；

(3)将步骤(1)中所述第一均相溶液和步骤(2)中所述第二均相溶液分别同时泵入微反应装置中的微混合器中，充分混合后通入微反应装置中的微通道反应器中，光照下充分反应，收集产物。

步骤(1)中，所述的有机催化剂选自10-苯基吩噻嗪、10-(4-甲氧基苯基)吩噻嗪、10-(1-萘基)吩噻嗪、二萘嵌苯、3,7-二(4-(1,1'-联苯))-(10-(1-萘基))-10-吩恶嗪、5,10-二苯基-5,10-二氢吩嗪、5,10-二(4-甲氧基苯基)-5,10-二氢吩嗪、5,10-二(4-(三氟甲基)苯基)-5,10-二氢吩嗪、5,10-二(4-(腈基)苯基)-5,10-二氢吩嗪、5,10-二(2-萘基)-5,10-二氢吩嗪或5,10-二(1-萘基)-5,10-二氢吩嗪中的一种或多种。

所述的有机催化剂的化学结构如下表：

步骤(1)中，所述溶剂选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基苯胺中的一种或多种；所述的单体与溶剂体积比为0.2～2，优选为0.2～0.4。

步骤(2)中，所述的引发剂为烷基卤素；优选的所述的引发剂为α-溴苯乙酸甲酯、2-溴丙酸甲酯或2-氯丙酸甲酯；

步骤(2)中，所述的单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯或丙烯腈中的一种或多种；所述的引发剂和单体的摩尔比为1:50～200。

步骤(3)中，泵入所述微反应装置中的第一均相溶液的流速为0.01mL/min～0.8mL/min，优选为0.03mL/min～0.06mL/min；第二均相溶液的流速为0.01mL/min～0.8mL/min，优选为0.012mL/min～0.095mL/min。

步骤(3)中，所述反应温度为20℃～60℃，优选为20℃～40℃。