[发明专利]一种梳型超高分子量聚合物及合成方法

说明书

本发明涉及一种梳型超高分子量聚合物及合成方法，本发明合成的聚合物分子量可以控制，首先制备梳型卤代物引发剂，其具有的N个侧链端均含有可引发聚合反应的有机卤代物，然后利用所述的梳型卤代物引发剂先采用溶液聚合方法制备高相对分子量的聚合物种子，再用此聚合物种子再去引发单体，形成超高分子量的聚合物子，这种梳型聚合物因含有N个侧链，所以其分子量是线性超高分子量聚合物的N倍，因分子量或分子形态过大，更适合用于一些需要强度与硬度的器件的制备或作某些器件的表面修饰；本发明的工艺流畅，适合用于大规模工业生产，本发明的方法制备的梳型超高分子量聚合物的重均分子量高于10000万。

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种梳型超高分子量聚合物及合成方法。

背景技术

梳型聚合物是近些年才开始的一类结构特殊的聚合物，其形状像梳子，由一根主链与N根侧链构成。长主链短侧链的梳型聚合物性能上非常像支化高分子，流动性差，但是梳型聚合物比支化高分子更规整。这类梳型聚合物更多的是用于具有某种功能性助剂方面，如表面活性剂、吸附剂、粘合剂等，短主链长侧链的梳型聚合物性能上更接近于线性聚合物，流动性比较好，短主链长侧链的梳型聚合物也主要应用于某些功能性助剂方面，迄今为止，在材料方面的应用极少。

从梳型聚合物的结构形态上看，由于含N根侧链，所以其分子无论是形态还是分子量都会做到比线性分子更大。短主链长侧链的梳型聚合物的制备方法是，首先制备N个侧链含卤代物的引发剂，然后通过活性可控方法，制备短主链长侧链的梳型聚(甲基)丙烯酸烷基酯，每个侧链必须是线性(超)高分子量聚(甲基)丙烯酸烷基酯。所以，这种聚合物的分子量至少是线性聚合物的N倍。短主链长侧链的梳型聚合物在流动性，韧性，耐冲击性上，略弱于等同分子量的线性聚合物，但远远强于交联聚合物。在耐磨方面，尽管不如交联聚合物，但因存在多个交联点，因此比线性聚合物好得多。目前活性可控聚合方法制备梳型聚合物报道很多，但是尚未见到梳型甲基丙烯酸烷基酯或梳型丙烯酸烷基酯的报道。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种梳型超高分子量聚合物及合成方法，本发明的方法首先制备梳型卤代物引发剂，其具有N个侧链端均含有可引发聚合反应的有机卤代物，然后利用所述的梳型卤代物引发剂先采用溶液聚合方法制备高相对分子量的聚合物种子，再用此聚合物种子再去引发单体，形成超高分子量的聚合物。这种梳型聚合物因含有N个侧链，所以其分子量是线性超高分子量聚合物的N倍，并且其分子也具有超大的形态。这种超高分子量梳型聚合物，因分子量或分子形态过大，更适合用于一些需要强度与硬度的器件的制备或作某些器件的表面修饰。

本发明的第一目的，提供了一种梳型超高分子量聚合物的合成方法，所述的合成方法包括如下步骤：

(1)梳型卤代物引发剂的制备：将苯乙烯与2-溴代异丁酸烯丙酯及异丁酸烯丙酯，或将苯乙烯与2-溴代丙酸烯丙酯及丙酸烯丙酯，进行自由基聚合，得到苯乙烯与2-溴代异丁酸烯丙酯共聚物或苯乙烯与2-溴代丙酸烯丙酯共聚物，即梳型卤代物引发剂；

(2)聚合物种子的制备：将单体置于滴加装置内备用，将溶剂加入反应釜通氮气除氧备用，再向所述的反应釜加入所述的梳型卤代物引发剂、催化剂、配体、助剂，在搅拌的条件下滴加少量单体，升温至第一温度，待体系略微变粘后，升温至第二温度，缓慢滴加剩余单体，保温反应，冷却，得到聚合物种子；

(3)梳型超高分子量聚合物的合成：在氮气的保护下，将聚合物种子转移至反应器中，通入氮气，升温至第二温度，在搅拌的条件下，缓慢滴加过量的单体，同时将溶剂蒸出，滴加完后，恒温进行反应，在氮气的保护下，将产物转移至另一个反应器中，减压蒸馏出未反应的单体，粉碎，真空干燥，得到所述的梳型超高分子量聚合物。