聚合物的快速光化学合成方法及用于该方法的反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种聚合物的光化学合成方法，其包括如下步骤：混合含有烯属双键的单体和光聚合引发剂来制备用于光聚合的单体组合物；将所述用于光聚合的单体组合物形成至厚度为25微米至2毫米的单体组合物层；使用光源辐照20秒至2小时得到所述聚合物，其中照度为1‑800W/m

Fast photochemical synthesis method of polymer and reaction device for said method

The present invention provides a method for photochemical synthesis of the polymer, which comprises the following steps: mixing containing olefinic double bond monomer and a photopolymerization initiator to prepare monomer composition for photo polymerization; the monomer composition for forming a layer of 25 microns to 2 mm thickness to the monomer composition of photopolymerization the use of light irradiation; 20 seconds to 2 hours to get the polymer, which is 1 illumination 800W/m

【技术实现步骤摘要】
聚合物的快速光化学合成方法及用于该方法的反应装置
本专利技术涉及一种聚合物的制备方法，具体涉及一种聚合物的快速光化学合成方法。该方法合成速度快，设备简单，易于获得多种聚合物及其接枝物、共聚物等，有利于工业生产。
技术介绍
聚合物的自由基聚合工业生产常采用本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合四种方法。本体聚合是反应中只有单体本身、无其它介质存在，在引发剂、热等作用下进行的聚合反应。产品纯净，不存在介质分离问题；但体系粘稠，聚合热不易扩散，温度难控制，轻则造成局部过热，产品有气泡，分子量分布宽；重则温度失控，引起爆聚。溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂进行的聚合反应。体系散热控温容易，可避免局部过热，体系粘度较低，能消除凝胶效应；但溶剂回收麻烦，设备利用率低，聚合速率慢，分子量不高。悬浮聚合是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合，这是自由基聚合一种特有的聚合方法。体系散热容易，产物比较纯净，但需要添加分离、洗涤、干燥等程序。上述三种聚合中，使聚合速率提高一些的因素往往使分子量降低。乳液聚合是单体在乳化剂作用和机械搅拌下，在水中分散成乳液状态进行的聚合反应。要得到固体聚合物，后处理麻烦，成本较高，难以除尽乳化剂残留物，而残留乳化剂将影响产品的使用性能。需要提供一种新的聚合物制备方法，其能够克服现有技术的缺点，例如，第一、本体聚合虽速度较快，但容易爆聚，聚合热难以控制；第二、溶液聚合中大量溶剂存在，带来后处理麻烦和环境污染；第三、悬浮聚合需分离、洗涤、干燥等繁杂程序；第四、乳液聚合产物不纯净，乳化剂难分离；第五、反应需多步完成，聚合速率慢，需数小时甚至十几小时。较快的聚合速率和高分子量难以同时实现；第六、反应需加热进行，能耗大。
技术实现思路
技术问题为了解决上述问题，本专利技术提供了一种聚合物的快速光化学合成方法，该方法具有如下优点：聚合可在常温下一步完成，聚合速度快，例如，最快可以在20秒内完成聚合，聚合物的分子量和粘度易于通过改变光源的照度和光辐照时间调控。技术方案本专利技术提供了一种聚合物的快速光化学合成方法，其包括如下步骤：混合含有烯属双键的单体和光聚合引发剂来制备用于光聚合的单体组合物，其中，相对于100重量份的所述含有烯属双键的单体，所述光引发剂的量为0.002至0.03重量份，优选0.003至0.015重量份，更优选0.003至0.01重量份；将所述用于光聚合的单体组合物形成厚度为25微米至2毫米的单体组合物层；使用光源辐照所述单体组合物20秒至2小时得到所述聚合物，其中光源的照度为1-800W/m2，所得聚合物的分子量为40,000以上。所述单体为包含烯属双键的化合物，包括，但不限于，(甲基)丙烯酸酸或其酯，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、聚(烷氧基烷基)(甲基)丙烯酸酯；衣康酸；富马酸；巴豆酸；柠康酸；马来酸；油酸；N-乙烯基吡咯烷酮；N-乙烯基己内酰胺；丙烯酰胺类单体，包括，但不限于丙烯酰胺、二甲氨基乙基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酰胺；苯乙烯类单体，如苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯；以及它们的混合物或低聚物。所述光引发剂可以为二苯甲酮、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香正丁醚、1-羟基-环己基苯酮、2,2-二甲氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基-1-苯乙酮、苯偶姻甲醚和苯偶姻异丙醚中的一种或几种的混合物。特别优选地，所述单体组合物包含(甲基)丙烯酸或其酯，光引发剂使用0.12%安息香正丁醚，单体组合物形成厚度为50微米的单体组合物层；所述组合物可以进一步包含助剂，包括，但不限于二氧化硅、玻璃微珠、滑石粉或防霉剂等的一种或几种混合物。所述光源选自LED灯、晒版灯、低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、氙灯、金属卤化物灯、无极灯和激光器中的一种或几种。优选地，所述光源为发出300-440nm的波长，更优选350-400的波长的光源。光源功率为15w-2500w。辐照时间为20秒-2小时。通过选择光源的照度和辐照时间可以容易地调节所得的聚合物的分子量。利用本专利技术所述的方法可以制备的聚合物包括，但不限于，目标聚合物包括但不限于聚丙烯酸酯及其改性物、聚丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酸酯/聚氨酯共聚物、聚丙烯酸酯/有机硅共聚物以及它们的混合物。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于所述光化学合成反应的化学合成方法的反应装置。如图1所示，所述装置包括：储料罐1，其用于储存所述单体组合物；反应器2，所述反应器包括：传送带4，其将所述单体组合物传送至辐照区；光源3，其安装在所述传送带的上方，并向所述单体组合物辐照光；进料口5，所述单体组合物通过该进料口进入至传送带上；出料口6，反应得到的聚合物从出料口排出。当单体组合物从储料罐1中通过进料口5中进入至传送带上，通过控制进料口的速度，使得在传送带上形成厚度为25微米至2毫米的单体组合物层。当传送带转动使得单体组合物层进入光辐照区并引发聚合。通过调节光照强度和辐照时间来调节产物的分子量。当反应完成后，聚合物从传送带上脱落，并通过反应器的出料口6排出。有益效果本专利技术的优点在于：1、光化学反应速率快，聚合最快可在20秒内完成。快反应速率和高聚合物分子量可同时获得。2、固含量为100%，体系无溶剂，反应在室温下进行，无需加热，节约成本、能耗低。体系不引入乳化剂、分散剂等杂质，也无需溶剂，避免了溶剂的后挥发带来的成本提高与环境污染。3、本专利技术制备工艺简单，生产过程稳定、安全，易控制，便于操作，易于工业化生产。4、获得的聚合物可为各种均聚物、共聚物，应用于涂料、胶黏剂、油墨、橡胶、弹性体等。附图说明图1为示意地图示用于本专利技术的反应器。图2为根据本专利技术的实施例3制备的聚合物的TGA测试图。附图标记1：储料罐；2：反应器；3：光源；4：传送带；5：进料口；6：出料口；8：辐照的光；具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。实施例实施例1将含有丙烯酸异辛酯500克、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯各30克、丙烯酸50克、光引发剂1-羟基-环己基苯酮(购自SigmaAldrich)1克的均匀混合物置于反应装置中，氮气吹扫，38℃下使用功率为1000w的UV水银灯(东莞市尔谷光电科技有限公司,BLTUV)引发反应，聚合物粘度达3500厘泊(布氏粘度计,旋转粘度测量法)停止反应，反应耗时20s，聚合物分子量达5.6*105(昭和电工，凝胶渗透色谱法)。该聚合物可用做胶粘剂。对比实施例1将含有丙烯酸异辛酯500克、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯各30克、丙烯酸50克、12克乳化剂SDS的单体乳液组合物置于常规热反应釜中，70℃下通氮气回流，加入热引发剂BPO1克引发反应，待聚合物粘度达3500厘泊(布氏粘度计,旋转粘度测量法)停止反应，反应耗时4h，聚合物分子量达2.8*103(昭和电工，凝胶渗透色谱法)。实施例2将含有丙烯酸丁酯800克、甲基丙烯酸甲酯100克、二氧化硅50克，1-羟基-环己基苯酮2克的均匀混合物置于反应装置中，氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物的光化学合成方法，其包括如下步骤：混合含有烯属双键的单体和光聚合引发剂来制备用于光聚合的单体组合物；将所述用于光聚合的单体组合物形成至厚度为25微米至2毫米的单体组合物层；使用光源辐照20秒至2小时得到所述聚合物，其中照度为1‑800W/m

【技术特征摘要】
1.一种聚合物的光化学合成方法，其包括如下步骤：混合含有烯属双键的单体和光聚合引发剂来制备用于光聚合的单体组合物；将所述用于光聚合的单体组合物形成至厚度为25微米至2毫米的单体组合物层；使用光源辐照20秒至2小时得到所述聚合物，其中照度为1-800W/m2，所得的聚合物的分子量为40,000以上。2.根据权利要求1所述的光化学合成方法，其中，相对于100重量份的含有烯属双键的单体，所述光引发剂的量为0.002至0.03重量份。3.根据权利要求1所述的光化学合成方法，其中，所述含有烯属双键的单体为(甲基)丙烯酸酸或其酯、衣康酸、富马酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸、油酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、丙烯酰胺类单体、苯乙烯类单体，以及它们的混合物或低聚物。4.根据权利要求3所述的光化学合成方法，其中，所述(甲基)丙烯酸酸或其酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、聚(烷氧基烷基)(甲基)丙烯酸酯；所述苯乙烯类单体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王化，臧庆，
申请(专利权)人：中科院合肥技术创新工程院，
类型：发明
国别省市：安徽,34