[发明专利]等离子体引发制备苯乙烯-马来酸酐共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体引发制备苯乙烯-马来酸酐共聚物的方法。

发明背景

自从20世纪70年代末到80年代初的几年中，等离子体引发技术逐步得到了人们的重视。美国和日本的科研人员相继用等离子体引发聚合的方法合成出多种乙烯基单体的聚合物。上述方法均是在高真空条件下进行，反应步骤复杂，聚合单体较为单一，仅为水溶性的乙烯基单体。目前CN 1687149A在大气压下利用氮气等离子体分别合成出了丙烯酸和丙烯酰胺单体的均聚物，但是需要用真空泵将体系保持高真空一分钟然后通入N₂至常压，反复三次以置换容器内的O₂，反应步骤较为复杂，而且后聚合时间过长，需要120～200小时以上，反应活性较低，反应周期过长，能源浪费严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体引发制备苯乙烯-马来酸酐共聚物的方法。使用介质阻挡放电(DBD)的方法使空气电离成等离子体，同时将这些等离子体及活性自由基通入单体溶液的液面以下，引发乙烯基单体与马来酸酐的共聚合反应。本发明采用空气等离子体引发聚合，无需排除反应容器内的O₂，反应速率较快，缩短了反应周期，节约能源。

本发明提供的等离子体引发制备苯乙烯-马来酸酐共聚物的方法包括的步骤：

1)在反应容器内装苯乙烯单体和马来酸酐的丙酮溶液；苯乙烯和马来酸酐的摩尔比为1：1，苯乙烯和丙酮的体积比为1：1。

2)25-30℃温度下，空气经等离子体发生装置形成空气等离子体通入反应容器的溶液中进行聚合，空气的流量在20-80mL/min，放电时间为10-30分钟，功率为15-20瓦；

3)聚合1-2小时后加入无水乙醇沉淀剂终止反应；

4)用无水乙醇反复清洗除去未反应的单体，真空干燥24-48小时，得到共聚物。

所述的苯乙烯单体和马来酸酐的摩尔比为1：1。

所述的溶剂为丙酮，也可用甲苯，二甲苯，DMF等溶剂来替代。

本发明是在常压下可连续反应。采用空气等离子体引发聚合，无需排除反应容器内的O₂，反应速率较快，缩短为1-2小时，缩短了反应周期，节约了能源。由于等离子体引发聚合不含有引发剂，产物非常纯净，具有广阔的发展前景和现实意义。

附图说明

图1为本发明的实验装置示意图。

具体实施方式

如图所示，1.射频电源 2.质量流量计 3.铁丝网 4.铜丝 5.石英管 6.三口烧瓶 7.球型冷凝管。

实例1：

将经过减压蒸馏提纯的10mL苯乙烯，与苯乙烯摩尔比为1：1的经过重结晶提纯除去阻聚剂的马来酸酐和10mL丙酮加入带有磁转子的烧瓶中，置于恒温水浴加热器里，控制温度在30℃，至马来酸酐完全溶解。空气经等离子体发生装置通入反应容器中，并用质量流量计控制空气的流量在80mL/min。打开DBD等离子体发生电源，放电时间为30min，功率为20瓦，将形成的空气等离子体通入溶液中，停止放电。聚合1小时后加入无水乙醇(200mL)沉淀剂终止反应，得到共聚物。并用无水乙醇清洗3次，除去未反应的单体，经真空烘箱干燥24小时后测出收率，收率为91％，共聚物粘均相对分子质量为1.1×10⁵。

实例2：

将经过减压蒸馏提纯的10mL苯乙烯，与苯乙烯摩尔比为1：1的经过重结晶提纯除去阻聚剂的马来酸酐和10mL丙酮加入带有磁转子的烧瓶中，置于恒温水浴加热器里，控制温度在25℃，至马来酸酐完全溶解。空气经等离子体发生装置通入反应容器中，并用质量流量计控制空气的流量在20mL/min。打开DBD等离子体发生电源，放电时间为10min，功率为15瓦，将形成的空气等离子体通入溶液中，停止放电。聚合2小时后加入无水乙醇(200mL)沉淀剂终止反应，得到共聚物。并用无水乙醇清洗3次，除去未反应的单体，经真空烘箱干燥48小时后测出收率，收率为82％，共聚物粘均相对分子质量为4.5×10⁴。