[发明专利]超支化聚磺酸甜菜碱类电解质的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过水溶性引发型单体与磺酸甜菜碱类不饱和单体进行水相自缩合乙烯基原子转移共聚合，简便地制备得到超支化聚磺酸甜菜碱类电解质的方法。

背景技术

聚电解质指的是经共价键联结、带有离子性的或可电离的基团的高分子化合物，按照其所带或可产生电荷的性质与分布位置，可以分为：(1)只携带负电荷的聚阴离子电解质；(2)只携带正电荷的聚阳离子电解质；(3)聚合物链同时含有正负电荷、但正负电荷分布在不同单体单元上的聚两性电解质；(4)聚合物链同时含有正负电荷、在同一个重复单元上，此类电解质称为聚甜菜碱。(Schlick S.Ionomers：Characterization，Theory and Applications，CRCPress，Florida，1996；Lowe A.B.and McCormick C.L.Chemical Reviews，2002，102，4177-4189)作为一类高分子材料，聚甜菜碱，包括聚羧酸甜菜碱、磺酸甜菜碱和磷酸甜菜碱，具有良好的生物兼容性(CN 1954004A、CN1369313)，在仿生学上具有重要意义，因此在生物材料等方面具有特殊意义。(West，SL，Salvage JP，Lobb J，Armes SP，Billingham NC，Lewis AL，Hanlon GW，Lloyd AW The biocompatibility of crosslinkable copolymer coatings containingsulfobetaines and phosphobetaines，Biomaterials，2004，25，1195-1204；Izumrudov VA，Domashenko NI，Zhiryakova MV，Rakhnyanskaya AA Effect of Alkyl Spacer in the BetaineMoiety of Polycarboxybetaines on Their Complexing With Poly(methacrylic acid)and DNA，Macromolecular Rapid Communications，2005，26，1060-1063)

由于聚甜菜碱的聚合物链上同时含有正负电荷，其本体与溶液性质都明显区别中性聚合物或只带某一种电荷的聚电解质，比如聚甜菜碱的水溶液是个具有高临界溶解温度(uppercritical solution temperature，以下简写为UCST)，也即此类聚合物在室温下都是不溶于水的，但是通过加热，使溶剂水分子能够渗透入聚甜菜碱颗粒内部以显著地破坏其链间或链内的吸引作用才可能实现其溶解；而加入小分子电解质，比如氯化钠(NaCl)，则链间或链内的静电吸引也会被部分屏蔽，也能促进其溶解。所以，同一般聚阴离子或聚阳离子电解质相反，加入小分子电解质，聚甜菜碱水溶液的粘度反而升高，也即表现出独特的耐盐性。由于聚甜菜碱的这些特性，使其在石油工业、纺织工业等方面有着广泛的应用。(Lowe A.B.andMcCormick C.L.Chemical Reviews，2002，102，4177-4189；McCormick C.L.Stimuli-responsiveWater Soluble and Amphiphilic Polymers ACS Symposium Series 780，American ChemicalSociety：Washington，DC，2001；CN 1894292A)

但是截至目前，见诸报道的聚甜菜碱还都是线型的，这类聚甜菜碱的最大特点是，常温下不溶于水中，必须通过加热或者加入小分子电解质，比如NaCl，才能促进其溶解，因而也限制了自身的应用范围。本发明人在此通过水溶性引发型单体与甜菜碱类不饱和单体的自缩合乙烯基原子转移共聚合(SCATRCP)，制备得到具有良好水溶性的超支化聚磺酸甜菜碱，一方面可以通过对共聚单体投料比与反应程度的控制来制备得到具有不同支化度与分子量的超支化聚磺酸甜菜碱，另一方面，由此方法制备的超支化聚磺酸甜菜碱在室温下就可以溶解于水中，显示出与线型聚磺酸甜菜碱完全不同的溶解性质。

发明内容

本发明的目的是由水溶性引发型单体与磺酸甜菜碱类不饱和单体进行水相自缩合乙烯基原子转移共聚合(SCATRCP)制备超支化聚磺酸甜菜碱，其具有与线型聚磺酸甜菜碱不同的溶解性质，并提供合成该聚合物的方便而适用于工业化生产的方法。