[发明专利]一种室温条件下光催化逆硫化制备含硫聚合物的方法

说明书

本发明公开了一种室温条件下光催化逆硫化制备含硫聚合物的方法，是将S₈固体加入光反应管中，在无溶剂或有溶剂条件下，以惰性气体为保护气，按S₈与交联剂质量比为1:0.5~1:2的比例加入交联剂，于室温下光照反应24~72h，得到含硫聚合物。该制备方法克服了传统逆硫化所需的高温条件，有效降低了能耗，拓展了传统逆硫化高温条件下不能实现反应的低沸点交联剂以及气体类交联剂，制备的含硫聚合物具有热稳定性高，分子量大的特点。本发明涉及的原料廉价易得，制备方法简单且对环境友好，是一种极具潜力的室温下制备含硫聚合物的新型制备方法。

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种室温条件下光催化逆硫化制备含硫聚合物的方法。

背景技术

逆硫化（reverse vulcanization），也称反硫化。其原料S₈（升华硫）为石油和天然气工业的废弃物，其全球年产超过7000万吨，且其利用率低。该方法解决了S₈的大量堆积并变废为宝。研究表明，逆硫化所产生的含硫聚合物具有氧化还原性、动态 S-S 键和低溶解性的特征，可广泛应用于锂硫电池、高折射率光学材料、可固化塑料、重金属离子吸附等领域。此领域开创性的工作是 2013 年Pyun等人报道的将 S₈转变为含硫有机聚合物的反硫化。他们利用 1,3-二异丙烯基苯（DIB）作交联剂与 S₈在185 ℃下发生自聚合反应，得到稳定的含硫有机聚合物。此后交联剂不断拓展，目前已发表的逆硫化交联剂有1,3-二异丙烯基苯（DIB），双环戊二烯(DCPD)，柠檬烯(Limonene)，月桂烯(Myrcene)，角鲨烯（Squalene），1,3-二乙炔苯(DEB)，1,4-二碘苯以及各种离子液体等。2019年xiaofeng Wu和Hasell等首次创新性地在该聚合反应中引入二乙基二硫代氨基甲酸金属类催化剂，使反应温度大幅度降低，在135 ℃便可实现该反应，不但避免了高温状态下该聚合反应的爆聚，提高了产率，更拓展了该聚合反应的底物范围，如乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）。即使如此，催化逆硫化并没有彻底解决低沸点或气体交联剂因反应温度高而无法进行反应的难题，因此发展室温下逆硫化技术刻不容缓。

发明内容

本发明的目的是提供一种室温条件下光催化逆硫化制备含硫聚合物的方法。

本发明室温条件下光催化逆硫化制备含硫聚合物的方法，是将S₈固体加入光反应管中，在无溶剂或有溶剂条件下，以惰性气体为保护气，按S₈与交联剂质量比为1:0.5~1:2的比例加入交联剂，于室温下光照反应24~72h，得到含硫聚合物。

所述的交联剂包括1,3-二异丙烯基苯（DIB）、双环戊二烯（DCPD）、月桂烯（Myrcene）、柠檬烯（Limonene）、苯乙炔（PA）、1,3-二乙炔苯（1,3-DAB）等）、二烯丙基胺（DAA）、异戊二烯（IP），2,3-二甲基-1,3-丁二烯（2,3-DM-1,3-BD）、2-甲基-1-丁烯-3-炔（MBEY）、丙炔（Propyne）、乙炔（acetylene）、乙烯（ethylene）、丙烯（Propylene）、氯乙烯（vinyl chloride）、5-乙烯基双环[2,2,1]庚-2-烯（VNB）、1-乙烯基咪唑（1-Vinylimidazole）、1,4-二乙炔苯（DAB）。

所述光照的波长范围为320~520 nm。

所述S₈与溶剂的质量体积比为15~100mg/mL。

所述溶剂为氯仿、甲苯、丙酮中的一种。

本发明相比于现有技术的优点如下：

（1）本发明克服了传统逆硫化所需的高温条件，有效降低了能耗，且制备的含硫聚合物具有热稳定性高、分子量大的特点，重均分子量最高可达460000g/mol。