[发明专利]一种利用有机催化剂进行全光谱诱导可控自由基聚合的方法

说明书

本发明公开了一种有机催化剂在全光谱诱导可控自由基聚合反应中的应用。该催化剂为3,8‑二氨基‑5‑R‑6‑R’‑卤化菲啶盐，其中，R是碳原子数为1‑6的烷基；R’是苯基或对硝基苯基。在室温下，将所述催化剂与聚合单体、引发剂和溶剂混合，在惰性气体保护下，用LED灯带照射进行可逆络合聚合反应，可以得到具有低分散度的聚合物以及各种嵌段聚合物，其聚合转化率高，所制备的聚合物链端活性好，且针对不同类型的单体，可实现在水相或油相中的反应，扩大了可选用的单体范围。

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种有机催化剂在全光谱诱导可控自由基聚合反应中的应用。

背景技术

可控自由基聚合可以用于制备含有精确结构、分子量可控、分布均一的多种拓扑结构的高分子材料。这些高分子聚合物被广泛应用于临床医学、生物医学、医疗保健、化妆品和农药释放等领域。因此可控自由基聚合的方法也被不断开发，如氮氧稳定自由基聚合（NMP）、原子转移自由基聚合（ATRP）、可逆加成-断裂链转移自由基聚合（RAFT）、可逆链转移催化聚合（RTCP）、可逆络合介导聚合（RCMP）等。这些聚合技术为高分子结构多样性、功能多样性开辟了一条新道路。近年来，光诱导自由基聚合因低成本、环保、温和、高效、时空可控性更强特点得到了迅速的发展，这为实现聚合物更广的运用提供了重要的方式。

作为一种可控自由基聚合方式，光诱导可控络合介导聚合(Photo-RCMP)具有许多优点，例如催化剂形式多样、不含金属、操作简单、催化剂便宜、节约能源、时空可控、多分散性低、官能团耐受性好、条件温和、副反应少，因此受到广泛研究。同时，利用RCMP能够合成组成明确、分子量可控、分子量较为均一的聚合物。

太阳光谱覆盖了250-2500 nm的波长，仅红外能量就占了近50%的太阳能，而海平面上可见光和近红外的光子则占太阳通量的95%。因此，宽带和近红外吸收是实现太阳能高效利用的必要条件。此外，近红外具有极低的吸收率和较高的穿透力，可以穿透不透明材料，包括人体组织，因此在医学诊断和治疗方面、甚至在体内聚合方面有潜在的用途。而且近红外光增强了渗透能力，从而实现了快速高效的光控聚合。由红外光（NIR）所引发的可控自由基聚合技术在以太阳能驱动的“绿色”合成领域有着广阔的应用前景，该技术的发展不仅拥有潜在的生物医学应用，而且还可以为工业聚合物合成提供一种更便宜，更环保的新途径。因此找到一种可同时用于油相和水相的全光谱诱导可逆络合介导聚合的方法对于节约能源、扩大产能方面非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机催化剂在全光谱诱导可控自由基聚合反应中的应用，其可实现不同单体在水相或油相中的聚合反应，有利于扩大可使用的单体范围。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有机催化剂在全光谱诱导可控自由基聚合反应中的应用，所述有机催化剂为3,8-二氨基-5-R-6-R’-卤化菲啶盐，其分子结构式为：

，

其中，R是碳原子数为1-6的烷基；R’是苯基或对硝基苯基；X是Br或I中的一种。

所述有机催化剂应用于全光谱诱导可控自由基聚合反应的具体方法是在室温下，将所述有机催化剂直接或经预处理后与聚合单体、引发剂于聚合管中混合，然后在惰性气体保护下，用LED灯带照射进行可逆络合聚合反应（RCMP），可以得到低分散度（M_w/M_n=1.09~1.37）、分子量可控且分布较为均一的聚合物以及各种嵌段聚合物。

优选地，当X为碘时，所述有机催化剂可直接使用；当X为Br时，需对所用有机催化剂进行预处理；其预处理方法是将碘化钾于甲醇溶液中溶解至达到饱和，然后加入所述有机催化剂，搅拌分散24 h后进行过滤，并用水重复洗涤3次；所得产物重新于碘化钾的饱和甲醇溶液中搅拌分散、过滤、洗涤，重复此操作3次，得到成品；所用甲醇溶液中水与甲醇的体积比为1:1。