[发明专利]一种季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物及其制备方法

权利要求书

1.一种季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物，其特征在于，其结构通式：

其中，含有氮氧自由基的结构单元为主链结构，R为季铵盐掺杂结构，m＝29～145，n＝29～140。

2.根据权利要求1所述的一种季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物，其特征在于，所述含有氮氧自由基的主链的结构单元具有以下任一项所述的结构：

。

3.根据权利要求1所述的一种季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物，其特征在于，所述季铵盐掺杂结构R的结构单元具有以下任一项所述的结构：

4.一种季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：共聚过程：令含有哌啶的自由基聚合物单体M1、含有季铵盐的自由基聚合物单体M2、及硫醇类链转移剂的混合物分散均匀，加入自由基聚合反应引发剂使之发生自由基共聚反应；所述自由基共聚反应在无氧环境下进行；

步骤二：氧化过程：将步骤一自由基共聚产物中的四甲基哌啶基中的氮氢键氧化为氮氧自由基，得到季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物。

5.根据权利要求4所述一种季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物的制备方法，其特征在于：所述含有哌啶的自由基聚合物单体M1为4-甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-乙烯氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、环氧丙烷-2,2,6,6-四甲基哌啶醚中的一种或多种；所述含有季铵盐的自由基聚合物单体M2为2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、4-乙烯基苄基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵；所述硫醇类链转移剂为2-巯基乙醇。

6.根据权利要求4所述一种季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤具体包括：

步骤一：共聚过程：

通过控制哌啶酯与季铵盐的比例，在Schlenk反应管中，将含有哌啶的反应单体和含有N⁺的季铵盐单体在有机溶剂下混合并加入溶于稀盐酸的链转移剂2-巯基乙醇，然后在整个反应体系中加入引发剂，密封反应管，通过三次冷冻-解冻循环使反应体系处于无氧状态，使之发生自由基共聚反应，反应进行24小时；

步骤二：氧化过程：

将步骤一的溶液冷却至室温，并加入氧化剂、钨酸钠、EDTA和10wt％的氢氧化钠水溶液；将溶液搅拌24小时后加入剩下的氧化剂，总反应时间为48小时；将溶液用水透析去除未反应单体，过滤，然后将产物进行冷冻干燥，重复操作三次，得到聚合产物；

所述步骤一中含有哌啶的反应单体与含有N⁺的季铵盐单体的摩尔比为0.2:1～5:1；

所述步骤一中含有哌啶的反应单体与引发剂的摩尔比为50:1～120:1；

所述步骤一中的反应温度范围为55℃～80℃；

所述步骤一中的反应温度对应的时间范围为5h～48h；

所述步骤二中氧化剂与沉淀物的摩尔比为0.1:1～5:1；

所述步骤二中氧化剂分两次加入反应体系，每次加入量为总体积的50％。

7.根据权利要求6所述一种季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的有机溶剂为甲醇，乙醇，甲苯，N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮的一种或多种；所述步骤一中的引发剂为过硫酸钾、双萘酸亚铜/过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈及过氧化二苯甲酰中的一种；所述步骤一中的氧化剂为间氯过氧苯甲酸、过氧化氢、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢异丙苯中的一种。

8.权利要求1至3任一项所述的季铵盐掺杂氮氧自由基聚合物在电学器件中的应用，其特征在于，所述电学器件由正极材料、电解液、隔层、空穴传输层依次层叠构成，所述的空穴传输层由季铵盐掺杂自由基聚合物制备而成。