[发明专利]基于光催化的甲基丙烯酸酯类共聚物及医用光学高聚物

说明书

本发明公开了基于光催化的甲基丙烯酸酯类共聚物及医用光学高聚物，基于光催化的甲基丙烯酸酯类共聚物，由甲基丙烯酸酯类单体、二氧杂蒽嵌蒽类催化剂和引发剂混合后，在预设波长的光源辐照下催化共聚合成制得，本发明方案采用二氧杂蒽嵌蒽类(PXX)化合物作为有机光催化剂在自由基共聚合中的高效催化能力，可以实现甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯在不同比例下在可见光调控下的活性自由基聚合，具有催化效率高，易操作易重复等优点。

技术领域

本发明涉及甲基丙烯酸酯类共聚物材料及其合成方法和医学材料领域，尤其涉及基于光催化的甲基丙烯酸酯类共聚物及医用光学高聚物。

背景技术

自1956年Szwarc等报道了阴离子聚合方法后，活性聚合就成为高分子合成方法中最为有效的手段，因其实现了高分子的精确设计以及特定结构和性能的调控。“活性”可控自由基聚合(Living radical polymerization/controlled radical polymerization)以其反应条件相对温和、适用单体更广、操作简单、工业成本低等特点和优势，引起了众多科研工作者极大的研究热情和兴趣。“活性”可控自由基聚合包括原子转移自由基聚合(ATRP)，有机金属自由基聚合(OMRP)，氮氧化物介导的聚合(NMP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)等，都为具有明确结构的聚合物的精准构筑提供了可能。

由于外界刺激的引入可以实现对聚合行为的调控，如光催化聚合、电催化聚合、机械力控制聚合、氧化还原剂控制聚合等。因此，光作为一种能源被广泛应用于聚合中，与传统的热聚合相比，光聚合可在常温下进行、操作简单、反应平稳，以及可以通过“开”/“关”快速的启动和停止反应等优点。此外，光聚合反应的活化能低，适用于温敏性单体的聚合。

在传统的自由基聚合中，大多是通过过渡金属催化剂[即Cu(I)，Ru(II)，Fe(II)]介导休眠种与活性传播的自由基之间的平衡，以维持较低的活性自由基物种浓度。要最小化双分子终止并建立受控/活性链增长显得至关重要。然而，过渡金属催化剂的使用将在最终聚合产物中造成金属污染和残留，会加速聚合物的老化，这也严重限制其在生物医药和电子半导体等行业的应用。

因此，如何提供一种无金属污染和残留的共聚反应方案，将其产物用于医用光学高聚物中是具有积极现实意义的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种实施可靠、合成操作容易且无金属污染残留的基于光催化的甲基丙烯酸酯类共聚物及医用光学高聚物。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

二氧杂蒽嵌蒽类化合物作为光敏剂或光催化剂在甲基丙烯酸酯类单体活性自由基聚合中的应用，其中，所述二氧杂蒽嵌蒽类化合物的结构式为式一或式二所示：

作为一种可能的实施方式，进一步，所述甲基丙烯酸酯类单体包括：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的一种以上。

本发明还提供一种基于光催化的甲基丙烯酸酯类共聚物，其由甲基丙烯酸酯类单体、二氧杂蒽嵌蒽类催化剂和引发剂混合后，在预设波长的光源辐照下催化共聚合成制得。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述甲基丙烯酸酯类单体和引发剂的摩尔比例为1～10000∶1，所述二氧杂蒽嵌蒽类催化剂的用量为0.001ppm～1000ppm。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述反应的温度为-100～100℃，一般情况下，可在室温下直接进行反应合成，本方案的基于光催化的甲基丙烯酸酯类共聚物在反应过程中体系温和。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述光源的波长为300nm～1000nm。