[发明专利]一种活性纳米乳胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种活性纳米乳胶及其制备方法，所述活性纳米乳胶包括具有核壳结构的聚合物乳胶粒和溶剂，所述聚合物乳胶粒由末端具有阳离子活性中心的嵌段共聚物构成，所述嵌段共聚物包括链段A和链段B，所述阳离子活性中心位于链段B末端，所述链段A形成所述聚合物乳胶粒的壳层，所述链段B形成所述聚合物乳胶粒的核。本发明的利用活性阳离子沉淀聚合制备活性纳米乳胶的技术是制备成本低廉、产量充足、物质组成设计性强的新型高级功能聚合物材料的有效手段。本发明的制备方法的各步聚合反应转化率完全，对后续步骤无干扰，不需要乳化剂，后处理简单，产物分离处理容易，方法简单，适用于批量化生产。

技术领域

本发明属于聚合物材料领域，具体涉及一种活性纳米乳胶及其制备方法。

背景技术

纳米活性乳胶聚合物在工程材料、化学催化等领域均有着广泛的应用前景，吸引了来自不同研究领域的科研工作者们的兴趣(Younan Xia,Byron Gates,Yadong Yin,andYu Lu,Advanced Materials,2000,12(10):693-713.)。传统的溶液自组装法制备纳米乳胶聚合物(Xiaorong Wang,James E.Hall,Sandra Warren,James Krom,JefferyM.Magistrelli,Mindaugas Rackaitis,and Georg G.A.Bohm,Macromolecules,2007,40(3):499-508.)存在制备过程复杂、需多步操作、固含量低(通常低于5％)、体系稳定性差等缺点。进一步地，王等人发展了一种阴离子沉淀聚合方法，可以用于大规模合成纳米颗粒，并使用这种方法合成了一种中空纳米颗粒(Xiaorong Wang et.al,U.S.Patent 8,877,250[P].2014-11-4)。

非均相聚合作为聚合物工业生产技术的主要聚合方式，具有混合传热容易、反应温度易控制，聚合产物易于分离等优点，是制备纳米活性乳胶聚合物的有效手段(GeorgeKalfas,Huigen Yuan,W.Harmon Ray,IndustrialEngineering Chemistry Research,1993,32(9):1831-1838.)。非均相聚合主要包括乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合和沉淀聚合四种聚合方式，其中沉淀聚合由于无需表面活性剂或者稳定剂，操作更加简单，而受到研究者们的广泛关注(Kai Li,Harald D.H.Journal of Polymer.Science:Part A:Polymer Chemistry,1993,31:3257-3263.)。但是传统的沉淀聚合无法满足人们对精确合成具有特定分子结构及顺序聚合物的要求，因此，活性沉淀聚合应运而生。

活性沉淀聚合包括离子活性沉淀聚合与自由基活性沉淀聚合。自由基活性沉淀聚合由于相比于离子活性沉淀聚合对实验条件要求较低，研究较为广泛，而离子活性沉淀聚合的研究尚浅。近期，复旦大学王国伟课题组就阴离子活性沉淀聚合制备纳米活性乳胶聚合物进行了研究(Jian Wang,Mengya Cao,Peng Zhou,and Guowei Wang,Macromolecules,2020,53:3157-3165)，其使用的单体为苯乙烯类非极性单体，这使得多组分聚合物的组成较为单一，限制了其后续对聚合物嵌段的功能化，更是限制了纳米活性乳胶聚合物的实际应用领域。尽管基于阴离子活性聚合制备纳米活性乳胶聚合物的研究有了初步的进展，但针对阳离子活性聚合制备纳米活性乳胶聚合物的研究尚未有明确的报道。

发明内容

发明要解决的问题

现有技术中的活性自由基聚合具有以下缺点：

-反应耗时长，例如RAFT等活性自由基聚合常常需要12h以上；

-转化率低，因此在制备嵌段聚合物时，顺序加料会导致第二段聚合物链被污染；

-体系固含量低；

-活性种难以被保存，目前常见的使用活性自由基聚合制备得到的纳米活性乳胶聚合物在脱离反应温度后自由基活性种即发生淬灭；