[发明专利]一种聚合单体与二氧化硫共聚物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光功能高分子材料制备技术和环境保护技术，具体是一种聚合单体与二氧化硫（SO₂）共聚物（聚砜）的制备方法。

背景技术

光功能高分子材料是指能够对光进行传输，吸收，储存和转换的一类高分子材料，在光的作用下能够表现出特殊性能的高分子材料。光功能高分子材料研究是光化学和光物理科学的重要组成部分，近年来随着现代科学技术的发展，光功能高分子材料研究在功能材料领域占有越来越重要的地位，光功能高分子材料日益受到重视。

近一个世纪以来，SO₂等酸性气体导致的酸沉降己经成为举世关注的区域性环境问题。对于日益严重的SO₂污染问题，各国都有相关法规严格控制其排放量。目前，一般采用催化燃烧、化学氧化和吸附等方法去除SO₂，但都有一定的局限性，如设备投资及运行费用较高、去除不完全及有二次污染等。通过与不饱和烯烃进行聚合吸收SO₂是一个新颖的方法，可高效利用SO₂资源。

聚砜是一类主链上含有-SO₂-基团的非结晶聚合物，由于其优异的机械性能、耐化学性和耐热性以及良好的渗透性和生物相容性等性能，在纺织配料、蛋白质分离、质子交换膜、血液渗透、螯合剂等方面均有着广泛的应用。聚砜已通过美国医药、食品领域的有关规范，可代替不锈钢制品。由于聚砜耐蒸气、耐水解、无毒、耐高温蒸气消毒、高透明、尺寸稳定性好等特点，可用作手术工具盘、喷雾器、流体控制器、心脏阀、起博器、防毒面具、牙托等。从目前的应用角度来看，聚砜的应用主要还是集中在材料方面，按其主链分子结构的不同，聚砜类塑料有可分为聚砜、聚芳砜和聚醚砜。一般说，聚砜的热变形温度为175℃，可在-100℃~150℃之间长期使用，而且在高温下耐老化性能极好。聚芳砜是耐热工程塑料中最优秀的品种之一，其耐热性可与热固性耐高温的聚酰亚胺媲美，负荷变形温度为275℃，长期使用温度为275℃，在-240℃~260℃能够保持良好的力学性能和电绝缘性能，聚醚砜的性能介于聚砜和聚芳砜之间负荷温度为203℃长期使用温度为-100℃~180℃，聚砜类塑料在潮湿的环境中仍然能够保持良好的电绝缘性能。目前聚砜光功能高分子材料已经开始在众多领域内得到应用，例如电子、印刷、精细化工、塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面，正在快速发展之中，以聚砜为首的光功能高分子材料研究与应用也将越来越广。

用于制备聚砜的合成方法有很多，但是以SO₂为原料合成聚砜的研究较少，常见的研究方法主要有两种，第一种是机械法，1972年Sartori等人提出通过使用机械高速搅拌的方法来让烯烃和SO₂进行共聚制备聚砜，主要是将烯烃和SO₂共同放入到搅拌器中进行搅拌，随后Snow等人使用这种方法开始研究SO₂和各类脂肪族不饱和烯烃单体共聚，但是制备出的聚砜热稳定性较差，产率较低，无法进行大规模工业化生产。第二种是低温合成法，该方法主要是烯烃单体在自由基引发剂存在的情况下和液态SO₂进行共聚，反应是在-78℃下进行反应，虽然该方法的合成产率高达79.9%，但是制备成本高，工艺复杂，合成条件苛刻，无法实现大规模工业化生产。因此如何以低成本和温和反应条件成为利用SO₂与烯烃共聚制备聚砜研究的热点问题。

发明内容

本发明的目的在于解决目前SO₂与烯烃共聚制备聚砜的不足和缺陷，以聚合单体和SO₂共聚合成聚砜。聚合单体降冰片烯是石油裂解产品的加工产品，价格低廉，容易获取。目前工业生产中生成大量SO₂气体，通过降冰片烯聚合吸收SO₂不仅能高效利用降冰片烯，还能缓解SO₂对环境的污染。

本发明涉及的聚合单体与SO₂共聚物的制备方法，其具体步骤如下：

（1）在高压反应釜中加入3~6g聚合单体与0.010~0.050g自由基引发剂；

（2）将SO₂通入到高压反应釜中，当压力达到0.1~5MPa后，在50℃~100℃、100r/min~400r/min下进行反应，反应时间持续4h~24h；

（3）在步骤（2）获得的产物中加入3~5ml氯仿溶解，并使用甲醇进行沉淀，使用离心分离机分离产物，倒去上清液，将沉淀产物进行真空干燥，即得聚砜。

所述聚合单体为降冰片烯、降冰片烯衍生物、降冰片二烯中一种。