[发明专利]一种Y型含氟两亲性聚合物及其制备和应用

说明书

本发明属于聚合物制备技术领域，具体涉及一种Y型含氟两亲性聚合物及其制备和应用。该Y型含氟两亲性聚合物由全氟烷基碘和功能性α,ω‑非共轭双烯在可见光诱导下，原子转移自由基加成制得。本发明的Y型含氟两亲性聚合物表现出良好的表面活性及润湿性，具有广阔的应用前景；制备方法简单、高效，通过在分子结构中引入了氟化链段，调控亲疏水比列，从而设计出性能优异的含氟表面活性剂。

技术领域

本发明属于聚合物制备技术领域，具体涉及一种Y型含氟两亲性聚合物及其制备和应用。

背景技术

当前，表面活性剂在日常生活中应用十分广泛，如化妆品、纺织、医药、建筑等多个领域，主要是因为它溶于液体中能够显著降低溶液的表面张力或界面张力，这对于材料的性能提升发挥着至关重要的作用。当今，科研人员发现由于氟原子具有较小的原子半径、较低的极化率以及较高的键能，氟化材料往往表现出独特的疏水疏油性、化学稳定性、热稳定性等，含氟表面活性剂便应运而生。研究发现，含氟表面活性剂在临界胶束浓度处的最低表面张力值要明显低于烃类表面活性剂。随着工业技术的发展，人们实现了对全氟辛酸(PFOA)、全氟辛基磺酸(PFOS)等含氟表面活性剂的大规模生产及应用，在享受其福利的同时，人们也逐渐发现这种长碳氟链化合物因其性质稳定在自然界中易于生物累积、难以降解(J.Fluorine Chem.2009,130,1192-1199)，这不仅对人类造成极大威胁，更会危害人类赖以生存的自然环境。因此，设计具有优异表面活性且无生物累积性的含氟表面活性剂具有重要意义，主要是通过开发短氟碳链表面活性剂或在长的氟碳链中插入N、O等杂原子从而使其易于降解。

近年来，人们根据实际需求设计开发了多种类型的表面活性剂，如双子型表面活性剂、bola型表面活性剂(Colloids Surf.B Biointerfaces 2005,46,78)、多链表面活性剂(Langmuir 2015,31,10664)等，这些分子独特的结构使其表面活性得以提升，在油田开采、乳液聚合和膜蛋白处理等领域具有重要的应用价值。2019年，Zhou及其同事以聚乙二醇(PEG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料，通过一锅法快速合成了一系列非离子型氨基甲酸酯氟化表面活性剂(J.Mol.Liq.2019,296,111851)。两个短的氟烷基链通过两个IPDI间隔物连接到一个PEG分子上，可以使水的表面张力降低到17.8-28.7mN/m，这种在分子结构中引入聚氨酯从而连接两条氟烷基短链的方式为制备新型含氟表面活性剂开辟了一条新的绿色可行的途径。Ameduri等使用可降解的氟化表面活性剂3-羟基-2-(三氟甲基)丙酸(MAF-OH)作为乳化剂制备了PVDF(聚偏二氟乙烯)乳液(Chem.Commun.2018,54,11399)。所制备的PVDF胶乳粒子的平均粒径随着MAF-OH浓度的增加而减小，当MAF-OH为2.0wt.％时，所得PVDF胶乳粒子为完美的球形，粒径约为100nm。

近期，全氟烷基碘和α,ω-非共轭双烯之间的加成反应吸引了研究人员的兴趣，因为通过该方法可以简单又高效地在分子结构中引入氟化链段。而基于卤键(XB)相互作用的加成反应更是为含氟化合物的制备提供了一种绿色、高效的策略。其中，多种类型的胺、膦和卤化物盐等都可以作为催化剂，在可见光的诱导下活化全氟烷基碘的碳碘键，促进其与α,ω-非共轭双烯的加成反应。以上工作为提出一种优化的合成方法以获得新型含氟表面活性剂提供了可能。

发明内容

本发明旨在提供一种Y型含氟两亲性聚合物及其制备和应用，所得聚合物表面活性及润湿性良好，为在可见光照射下设计合成新型含氟表面活性剂提供了一种新的途径。

按照本发明的技术方案，所述Y型含氟两亲性聚合物，结构式如下：

其中，R为H或I，n＝7-12，m＝3、5或7。

本发明的第二方面提供了上述Y型含氟两亲性聚合物的制备方法，包括以下步骤，

S1：将1,12-十三碳二烯-7-醇与丁二酸酐进行开环反应，生成含有羧基的α,ω-非共轭双烯；