[发明专利]一种聚苯乙炔的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚苯乙炔的制备方法，包括在加压条件下对苯乙炔进行光辐照处理，本发明方法克服现有聚苯乙炔合成的技术缺陷，合成的产物聚苯乙炔不仅产物得率高，原料转换效率高，而且聚苯乙炔具有更高的分子量，更好的导电性能；并且本发明的制备工艺简便易操作，常温即可制备，且反应时间短、能耗低，能够有效降低合成成本，因此具有较好的实用价值和推广应用意义。

技术领域

本发明涉及一种聚苯乙炔制备方法，具体涉及一种高压条件下光辐照聚合制备聚苯乙炔的制备方法，本发明属于高分子材料制备领域。

背景技术

聚苯乙炔(PPA)是一种以苯乙炔(PA)为原料所制备的半导体型的共扼高分子材料，它是一种含有苯环官能团的多烯结构。聚苯乙炔作为共轭聚合物，具有优异的光导、电导、顺磁性、能量迁移转换性等优点，且可溶可熔，易于分析，性能稳定，在电化学传感器、电致发光材料、塑料电子学、分子器件等领域具有重要应用，成为热点研究的电高分子材料。

聚苯乙炔的合成方法比较多，常用的有热聚合和光聚合。其中热聚合法制备得到的PPA的聚合物分子量一般较低，导电性能差，而且该过程能耗较大，副反应较多，得到的副产物也比较多，实验的重复性也比较差。而通常条件下的光聚合制备方法需要引入催化剂，其中以金属催化偶联反应是当今光聚合的主要方法之一，但是该方法通常需要使用非环境友好的溶剂和难以回收的催化剂，因此极易造成环境污染。

研究表明，PPA分子量的大小对其导电能力和光电性质具有重要影响，分子量越大其导电性越好。而随着行业的不断发展和需求的不断提升，对聚苯乙炔的分子量和聚合度要求越来越高，因此如何提高聚苯乙炔的分子量和聚合度是目前的一大难题，也是主要的研究热点。热聚合和光聚合方式存在聚合物分子量一般较低、导电性能差、能耗较大、副产物较多等不足之处。压力是独立于温度和组分的基本热力学参数，高压已被证实是合成聚合氮的一种非常有效的方法。在高压条件下，原子间距离被缩短，相互作用增强，物质的状态、晶格结构和电子结构被破坏，导致结构相变和物性的改变，进而产生新材料。有研究表明苯乙炔在24GPa高压条件下能够出现压致聚合。但是压致聚合反应是一种基态反应，处于基态的分子比较稳定，因而发生聚合的压力点通常很高，限制了其实际应用与科学研究的发展。光照能够激发分子由基态至激发态，变为活化分子。与其基态相比，处于激发态的分子具有完全不同的电子结构，具有较高的能量，能够与基态分子产生离子自由基对，在相互作用下逐步发生化学键的断裂或接连等相应的光化学反应。因此，光照能够降低基态反应的能量势垒，甚至出现一些基态难以实现的反应路径，产生新的产物。光照的引入能够有效降低反应压力，光照和高压两种不同外场的结合，能够有效降低反应所需压力，为聚苯乙炔的合成提供了新途径和新思路。

发明内容

本发明的目的是针对现有聚苯乙炔的化学合成过程中存在的技术问题提供一种聚苯乙炔的制备方法，本发明方法克服现有技术不足，合成的产物聚苯乙炔的得率高，原料转换效率高、得到的产品聚苯乙炔具有更高的分子量，并且具备更好的导电性能；而且制备工艺简便易操作，常温即可制备，且反应时间短、能耗低，能够有效降低合成成本，因此具有较好的实用价值和推广应用意义。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种聚苯乙炔的制备方法，包括在加压条件下对苯乙炔进行光辐照处理。

其中，所述苯乙炔常温下为淡黄色液体状。

特别是，所述原料苯乙炔的熔点为-44－-45℃，优选为-44.8℃。

其中，所述加压条件选择压力为0-4GPa；优选为0.1-4GPa，进一步优选为0.1-2.5GPa，更进一步优选为0.2-2GPa，再更进一步优选为0.2-1.0GPa，优选为1GPa。

特别是，所述光辐照处理时间≥5min，优选为5-250min，进一步优选为10-120min，更进一步优选为10-50min，再更进一步优选为10-25min。