[发明专利]一种耐水解可聚合单活性中心氧化还原引发体系

说明书

本发明公开了一种耐水解可聚合单活性中心氧化还原引发体系。该体系通过使用四价铈离子氧化丙烯酰胺产生自由基，从而引发N，N‑二甲基丙烯酰胺聚合。这个方法包括以下步骤：加入适量丙烯酰胺、N，N‑二甲基丙烯酰胺并充分混合，再加入适量硝酸铈铵的硝酸溶液，60℃下反应1.2‑7.5 h即得到N，N‑二甲基丙烯酰胺聚合物。所得N，N‑二甲基丙烯酰胺聚合物的分子量从约80万到约1500万。使用本发明较易制得高分子量的N，N‑二甲基丙烯酰胺聚合物，且操作工艺简易，所使用原料皆为易得廉价的市售品，环境污染较小。因此具有广阔的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于制备有机高分子材料领域，特别涉及一种在水相中以四价铈离子氧化丙烯酰胺生成自由基，引发N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAAm）共聚、得到高分子量聚N,N-二甲基丙烯酰胺（PDMAAm）的方法。

背景技术

自由基聚合中，氧化还原引发体系通过内层电子转移形成自由基活性种，从而引发乙烯基单体的聚合。氧化还原引发体系中的典型氧化剂有过氧化物、二芳酮、高氧化态过渡金属和超常价态过渡金属。过氧化物能形成具有引发能力的自由基，而高氧化态过渡金属盐类（如CuII等）和超常价态过渡金属盐类（如CuIII等）自身均不能形成自由基。（吴蓉,宋瑾,翟光群，等.可聚合的氧化还原引发体系[J].高分子通报，2011(5):39-50.）典型还原剂有过渡金属单质及其低氧化态盐（如Cu0或CuI等）、部分非金属低氧化态物质（如亚硫酸盐、硫代硫酸盐）和肼/胺类等。过渡金属单质及其低氧化态盐自身不能形成具有引发能力的自由基，而其余两类还原剂均可形成有引发能力的自由基。因此，过氧化物与胺类构成典型的双活性中心引发体系，即过氧与胺类分别形成一个自由基，各自引发单体聚合，从而形成具有不同末端的聚合物链。而高氧化态过渡金属盐与胺类可构成单活性中心引发体系，即只形成胺自由基，因此所有聚合物链均含有胺类末端基团。

若单体中既含有可作还原剂的脂肪叔胺又含有可聚合的双键，即单体既参与引发又参与聚合，则可形成可聚合的氧化还原引发体系。无机过氧化物与丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的N-取代衍生物所组成的氧化-还原体系就是可聚合的氧化还原引发体系。采用该体系可制备相对分子质量达107数量级的聚丙烯酰胺。这是由于此类引发剂具有引发和参与聚合的双重功能，使聚合物的分子链支链化，从而得当高相对分子质量的聚丙烯酰胺。而一般的叔胺引发聚合仅可获得相对分子质量106数量级的产物（司堃,郭新秋,丘坤元.过硫酸胺与N-［（3-二甲氨基）丙基］丙烯酰胺氧化还原引发体系的研究[J].高分子学报,1995(04):508-512.）。