一种可光降解的高分子材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可光降解的高分子材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术提供的可光降解的高分子材料是以光降解基团邻硝基苄酯为片段，通过与适于原子转移自由基聚合反应的单体进行聚合制备得到的一种新型结构的可光降解的高分子材料。本发明专利技术提供的可光降解的高分子材料在二甲苯中溶解性最好。本发明专利技术提供的可光降解的高分子材料在紫外灯下辐照下，可在20s内迅速降解。本发明专利技术提供的可光降解的高分子材料可用作环氧胶用微胶囊固化剂的囊材，这种囊材可以利用乳液‑溶剂蒸发技术包裹环氧固化剂并在特定的波长下降解释放固化剂。本发明专利技术提供的可光降解的高分子材料的制备方法，工艺简单，制备的目标产物产率高。

【技术实现步骤摘要】
一种可光降解的高分子材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种以光降解基团邻硝基苄酯为片段的可光降解的高分子材料及其制备方法。
技术介绍
高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被称为聚合物。例如，聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。当小分子连接构成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链状结成网状。链状结构的高分子材料加热熔化，冷却后变成固体，加热后又可以熔化，因而具有热塑性，这种高分子材料可以反复加工，多次使用，能制成薄膜，拉成丝或压制成所需的各种形状，用于工业、农业和日常生活等。但因高分子材料在自然条件下难以发生降解，所以产生了大量的高分子材料废弃物。其主要原因是高分子主链由稳定性高的碳碳键构成，不易断裂。一般人们采用回收再生、填埋、焚烧等方式处理废弃的高分子材料，但这个过程会产生大量的CO2、CO等温室气体和有毒物质污染环境。可降解高分子材料的出现就为解决废弃塑料污染物的问题提供了一条新的方向，这种材料可以在一定的环境条件(如光、热、微生物等)下，聚合物会发生分子结构的改变，导致相对分子量降低，直至最后被完全降解。因此，开展可降解高分子材料的研究具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以光降解基团邻硝基苄酯为片段的可光降解的高分子材料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：一种可光降解的高分子材料，其结构通式为a3、b3或者c3：式中：R为甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类单体、苯乙烯单体、苯乙烯衍生物单体、甲基丙烯酯类单体和丙烯酯类单体中的一种；左右两端的R可以相同，也可以不同；m+n为1-20000。在上述技术方案中，R为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸甲酯单体或苯乙烯单体。一种可光降解的高分子材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1，与2-溴-2-甲基-丙酰溴在4-二甲基氨基吡啶的催化下反应，生成中间体2-溴-2-甲基-丙酸3-(2-溴-2-甲基-丙酸基)-2-硝基苄基酯a2或者中间体2-溴-2-甲基-丙酸4-(2-溴-2-甲基-丙酸基)-2-硝基苄基酯b2或者中间体2-溴-2-甲基-丙酸5-(2-溴-2-甲基-丙酸基)-2-硝基苄基酯c2；步骤2、将中间体a2或者中间体b2或者中间体c2与R单体进行原子转移自由基聚合反应，生成a3或者b3或者c3所示结构的高分子材料；所述R单体为甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类单体、苯乙烯单体、苯乙烯衍生物单体、甲基丙烯酯类单体和丙烯酯类单体中的一种；式a3、b3、c3中左右两端的R可以相同，也可以不同；m+n为1-20000；合成路线如下：在上述技术方案中，R为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸甲酯单体或苯乙烯单体。在上述技术方案中，步骤1具体为：将3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1溶解在干燥二氯甲烷或氯仿溶剂制成质量分数为0.1-10％的溶液，将该溶液加入到装有搅拌器的三口瓶中，再加入4-二甲基氨基吡啶催化剂，搅拌均匀后，加入三乙胺后，滴加2-溴-2-甲基-丙酰溴，室温搅拌，反应20-30小时，用甲醇淬灭反应，四氢呋喃溶剂稀释反应液，用200目-500目的碱性硅胶或碱性三氧化二铝过滤三乙胺盐酸盐，将滤液滴入乙醚中，析出沉淀，用布氏漏斗过滤，再多次用去离子水洗，100～110℃真空干燥10～15h得到中间体a2或者b2或者c2。在上述技术方案中，步骤1中所述4-二甲基氨基吡啶的质量为3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1质量的0.01-0.02倍。在上述技术方案中，所述三乙胺的质量为3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1质量的0.04-0.06倍。在上述技术方案中，步骤1中所述2-溴-2-甲基-丙酰溴的摩尔数为3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1摩尔数的2-2.2倍。在上述技术方案中，所述甲醇的质量为3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1质量的0.1-0.2倍。在上述技术方案中，步骤2具体为：在氮气气氛下向装有搅拌器的施兰克反应瓶中，加入中间体a2或者中间体b2或者中间体c2，和溴化亚铜，再加入可以进行原子转移自由基聚合反应的R单体，再滴加N,N,N',N”,N”-五甲基二亚乙基三胺，经过3次冷冻、抽真空和通氮气解冻后，在真空条件下封管，在油浴中将反应液加热到90-100℃，反应8-24小时，体系放凉后，将反应混合物倒入水中，得到聚合物，再用粉碎机粉碎成细颗粒，然后用布氏漏斗过滤，再多次用去离子水洗，乙醇洗后100～110℃真空干燥10～15h，得到产物；所述溴化亚铜的摩尔数是中间体a2或者中间体b2或者中间体c2摩尔数的1-1.1倍；所述N,N,N',N”,N”-五甲基二亚乙基三胺的摩尔数是中间体a2或者中间体b2或者中间体c2摩尔数的1-1.1倍。本专利技术具有以下的有益效果：本专利技术提供的可光降解的高分子材料是以光降解基团邻硝基苄酯为片段，通过与适于原子转移自由基聚合反应的单体进行聚合制备得到的一种新型结构的可光降解的高分子材料。本专利技术提供的可光降解的高分子材料在二甲苯中溶解性最好。本专利技术提供的可光降解的高分子材料在紫外灯下辐照下，可在20s内迅速降解。本专利技术提供的可光降解的高分子材料可用作环氧胶用微胶囊固化剂的囊材，这种囊材可以利用乳液-溶剂蒸发技术包裹环氧固化剂并在特定的波长下降解释放固化剂。本专利技术提供的可光降解的高分子材料的制备方法，工艺简单，制备的目标产物产率高。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1为实施例4制备的高分子材料a3-1在紫外光照射下的分子量和多分散系数随时间的变化曲线。具体实施方式本专利技术的专利技术思想为：一些高分子材料在光的照射下吸收了光能可发生降解作用。邻硝基苄酯类化合物的光裂解性能引起了有机化学和聚合物化学界极大的兴趣，邻硝基苄酯的衍生物及其聚合物在紫外光的照射下会发生裂解，生成邻亚硝基苯甲醛和羧酸。经过几十年的研究一般认为其光反应机理为，在紫外光照条件下，邻硝基苄酯被激发，硝基与邻位基团发生环化，进而发生重排，羟基进行转移，形成不稳定的含亚硝基的化合物，分子经过进一步的分子内整合，释放保护基团，得到邻亚硝基苯甲醛和羧酸的光解副产物。本专利技术提供一种可光降解的高分子材料，其结构通式为a3、b3或者c3：式中：R为甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类单体、苯乙烯单体、苯乙烯衍生物单体、甲基丙烯酯类单体和丙烯酯类单体中的一种；左右两端的R可以相同，也可以不同；m+n为1-20000。优选的，R为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸甲酯单体或苯乙烯单体。本专利技术还提供一种可光降解的高分子材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1，与2-溴-2-甲基-丙酰溴在4-二甲基氨基吡啶的催化下反应，生成中间体2-溴-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可光降解的高分子材料，其特征在于，其结构通式为a3、b3或者c3：

【技术特征摘要】
1.一种可光降解的高分子材料，其特征在于，其结构通式为a3、b3或者c3：式中：R为甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类单体、苯乙烯单体、苯乙烯衍生物单体、甲基丙烯酯类单体和丙烯酯类单体中的一种；左右两端的R可以相同，也可以不同；m+n为1-20000。2.根据权利要求1所述的可光降解的高分子材料，其特征在于，R为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸甲酯单体或苯乙烯单体。3.一种可光降解的高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1，与2-溴-2-甲基-丙酰溴在4-二甲基氨基吡啶的催化下反应，生成中间体2-溴-2-甲基-丙酸3-(2-溴-2-甲基-丙酸基)-2-硝基苄基酯a2或者中间体2-溴-2-甲基-丙酸4-(2-溴-2-甲基-丙酸基)-2-硝基苄基酯b2或者中间体2-溴-2-甲基-丙酸5-(2-溴-2-甲基-丙酸基)-2-硝基苄基酯c2；步骤2、将中间体a2或者中间体b2或者中间体c2与R单体进行原子转移自由基聚合反应，生成a3或者b3或者c3所示结构的高分子材料；所述R单体为甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类单体、苯乙烯单体、苯乙烯衍生物单体、甲基丙烯酯类单体和丙烯酯类单体中的一种；式a3、b3、c3中左右两端的R可以相同，也可以不同；m+n为1-20000；合成路线如下：4.根据权利要求3所述的可光降解的高分子材料的制备方法，其特征在于，R为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸甲酯单体或苯乙烯单体。5.根据权利要求3所述的可光降解的高分子材料的制备方法，其特征在于，步骤1具体为：将3-羟甲基-2硝基苄基醇a1或者4-羟甲基-2硝基苄基醇b1或者5-羟甲基-2硝基苄基醇c1溶解在干燥二氯甲烷或氯仿溶剂制成质量分数为0.1-10％的溶液，将该溶液加入到装有搅拌器的三口瓶中，再加入4-二甲基氨基吡啶催化剂，搅拌均匀后，加入三乙胺后，滴加2-溴-2-甲基-丙酰溴，室温搅拌，反应20-30小时，用甲醇淬灭反应，四氢呋喃溶剂稀释反应液，用200目-500目的碱性硅胶或碱性三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，王群，胡振伟，李宇，刘姝，郑岩，
申请(专利权)人：长春永固科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22