一种粒子相聚合反应制备有机聚合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种粒子相聚合反应制备有机聚合物的方法，所述的粒子相聚合反应是指将至少一种或一种以上的聚合原料分别经雾化形成粒径为0.5～50μm的悬浮微粒，再将一种或一种以上该悬浮微粒通过压力为0.01～1.0MPa的气流带入由串联的反应仓形成的反应区内，经一级或一级以上聚合反应，反应温度为-15～270℃，形成有机聚合物。本发明专利技术涉及的粒子相聚合反应制备有机聚合物的方法不同于传统的聚合反应方法，其方法高效、可靠、简单易行、成本低，适用范围广，本方法制备的有机聚合物产品的单元序列结构可控、分子量高、分子量分布均匀、单分散性好、品种丰富，产品可以满足多组分复合材料和特殊型体材料的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是一种采用将聚合原料雾化实现粒子相聚合反应制备有机聚合物的方法。
技术介绍
通常，用于有机聚合物制备的聚合反应方法包括本体聚合反应、溶液聚合反应和界面聚合反应方法等。不同的聚合反应方法优点各异，但是同时也存在着各自的不足之处。其中，本体聚合反应是指单体本身在不加溶剂及其他分散介质的情况下由微量引发剂或光、热、辐射能等引发进行的聚合反应。其聚合反应体系的组成和反应设备简单、聚合产物纯度高，但是，由于本体聚合不加分散介质，聚合反应到一定阶段后，体系粘度大，易产生自动加速现象，聚合反应热也难以导出，因而反应温度难控制，易局部过热，导致反应不均勻，使产物分子量分布变宽。这在一定程度上限制了本体聚合在工业上的应用。溶液聚合反应是将单体和引发剂溶于适当溶剂中，在溶液状态下进行的聚合反应。聚合体系的粘度比本体聚合低，混合和散热比较容易，生产操作和温度都易于控制。然而，由于溶液聚合在聚合过程中体系内存在大量溶剂，单体浓度低，聚合速率较慢，设备生产能力与利用率相对下降。1959 年 Paul 等(Interfacial polycondensation,J Polym Sic. 1959 :289_297) 第一次详细地比较了传统的熔融聚合和界面聚合反应，认为界面聚合反应不需要两单体的化学计量平衡，高分子量聚合物甚至在较低的转化率和较低的温度下，短时间都可以得到。 随后，界面聚合反应受到了较多的关注。界面聚合反应由于操作容易、条件温和、设备简单、 环境友好等优点已引起了人们越来越多的重视，特别在近些年，利用界面聚合反应制备具有特殊性能的新材料，如膜、微胶囊、纳米材料、聚酯等得到了广泛的应用。但是，由于界面聚合反应受异质相的反应体系相界面之间结合程度的限制，使得聚合反应的程度和反应效率受到制约。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对有机聚合物制备中传统的本体聚合反应、溶液聚合反应和界面聚合反应方法的不足，提供一种能够改善有机聚合物的产品品质和生产效率、且有效实现有机聚合物微胶囊及复合微球等特殊型体材料制备的粒子相聚合反应方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为，所述的粒子相聚合反应是指将至少一种或一种以上的聚合原料分别经雾化形成粒径为0. 5 50 μ m的悬浮微粒，再将一种或一种以上该悬浮微粒通过压力为0. 01 1. OMPa的气流带入由串联的反应仓形成的反应区内，经一级或一级 以上聚合反应，反应温度为-15 270°C，形成有机聚合物。所述的聚合原料中聚合单体为甲基丙烯酸甲酯或吡咯或苯胺或苯乙烯或丙烯腈或丁二烯或氯乙烯或醋酸乙烯酯或乙二醇或己二酸或癸二酸或己二胺或癸二胺或己内酰胺或对苯二甲酸或对苯二甲酰氯中的一种或几种；所述的聚合原料的雾化是通过采用振荡频率为1. 7 2. 4MHz的超声波雾化器或气体压力为0. 1 IOMPa的压力喷雾器实现的；所述的气 流是空气或惰性气体；所述的反应仓为三个，采用玻璃材质；当聚合反应为一级以上时，在相应的反应仓中加入经雾化形成的粒径为0. 5 50 μ m的聚合原料悬浮微粒，所述悬浮微粒的聚合原料可以与上一级聚合反应中参加反应的聚合原料相同或不同。由于采用了以上技术方案，本专利技术的粒子相聚合反应制备有机聚合物的方法与现有的常规聚合方法相比，具有突出的实质性特点和显著进步1由于本专利技术是通过采用振荡频率或气体压力范围可调的超声波雾化器或压力喷雾器将聚合原料雾化，得到0. 5 50 μ m尺寸范围内的、粒径及粒子密度可控的原料悬浮微粒，与传统的本体聚合方法相比，聚合原料呈微纳粒子状，反应体系的黏度低，反应过程传质、传热性更好，有效解决了本体聚合方法由于粘度过高而导致的局部过热和反应不均勻问题，使得聚合产物的分子量分布更加均勻，聚合产物的单分散性更好；与传统的界面聚合反应方法相比，参加反应的聚合原料的比表面积更大，反应物之间的接触界面更广、反应的几率增大，使聚合反应程度和效率显著提高；与传统的溶液聚合方法相比，聚合原料微粒的粒子密度可通过超声波的振荡频率或气体的喷射压力和流体管道中的载气阀开关来控制， 反应物的浓度可根据需要随时提高，解决了传统的溶液聚合方法由于参加反应单体浓度低而造成的生产效率低的问题。2由于本专利技术是采用将一种或一种以上悬浮微粒加入到由三个串联的反应仓形成的反应区内，经一级或一级以上聚合反应生成有机聚合物，第一个反应仓中的未反应完全的物料可以在第二或第三反应仓中继续参加反应，使物料反应更加充分，聚合反应程度提高，产物的分子量增大。3由于本专利技术是在不同的串联反应仓中加入相同或不同的原料悬浮微粒，逐级进行聚合反应，通过改变每一级反应中加入的原料悬浮微粒的组分和原料的加入顺序，可以聚合反应得到不同组成和单元序列结构的有机聚合物，可以根据需要对产物进行设计，产物品种更加丰富。4由于本专利技术中的原料悬浮微粒在发生聚合反应之前的溶合过程中，伴随有不同微粒之间的包覆与被包覆现象，该过程特点非常适合微胶囊及多组分复合微球等特殊型体材料的制备。本专利技术涉及的粒子相聚合反应制备有机聚合物的方法不同于传统的聚合反应方法，其方法高效、可靠、简单易行、成本低，适用范围广，本方法制备的有机聚合物产品的单元序列结构可控、分子量高、分子量分布均勻、单分散性好、品种丰富，产品可以满足多组分复合材料和特殊型体材料的需要。具体实施例方式首先，将聚合单体、引发剂或催化剂和溶剂混合配制成均勻的聚合原料，且三种组分占聚合原料的质量百分比如下聚合单体13_99wt.%，引发剂或催化剂 0_2wt.%，溶剂0-85wt. %，其中， 所述的聚合原料中聚合单体为甲基丙烯酸甲酯或吡咯或苯胺或苯乙烯或丙烯腈或丁二烯或氯乙烯或醋酸乙烯酯或乙二醇或己二酸或癸二酸或己二胺或癸二胺或己内酰胺或对苯二甲酸或对苯二甲酰氯中的一种或几种；所述的引发剂为偶氮二异丁氰(AIBN)或过硫酸铵或过硫酸钾或三氯化铁或过氧化苯甲酰或甲基磺酰氯或正丁基锂或三异丁基基铝/溴化钴中的一种或几种；所述的催化剂为乙酸或氢氧化钠中的一种或几种；所述的溶剂为去离子水或二氯甲烷或二甲苯或甲苯或N-甲基吡咯烷酮或碳酸乙酯或四氢呋喃或环己烷中的一种或几种；当聚合原料中聚合单体为一种以上时，不同聚合单体之间的质量比为0.6 1 1. 7 1。再将配制好的聚合原料按照以下步骤进行聚合反应(1)将至少一种或一种以上的配制好的聚合原料分别装入不同的粒子发生器中，通过粒子发生器外部自带的冷却槽来分别控制各个粒子发生器中聚合原料的温度至-15 25°C，以防止聚合原料被氧化或发生自聚合反应；利用粒子发生器底部装备的超声波雾化器或压力喷雾器，将聚合原料分别雾化成为粒径为0. 5 50 μ m的悬浮微粒，采用的超声波振荡频率为1. 7 2. 4MHz，压力喷雾器的气体压力为0. 1 IOMPa ；通过调节超声波的振荡频率或喷雾器的气体压力范围可以控制雾化后的悬浮微粒的粒径大小，增大超声波的振荡频率或喷雾器的气体压力可以得到更加细小的悬浮微粒，悬浮微粒的粒径越小， 其比表面积越大，微粒之间接触、反应的几率越大，越有利于聚合反应的进行。(2)打开载气瓶的控制阀，在压力为0. 01 1. OMPa的空气或惰性气体的带动下， 分别将一种或一种以上的经步骤(1)得本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种粒子相聚合反应制备有机聚合物的方法，其特征在于：所述的粒子相聚合反应是指将至少一种或一种以上的聚合原料分别经雾化形成粒径为０．５～５０μｍ的悬浮微粒，再将一种或一种以上该悬浮微粒通过压力为０．０１～０．１ＭＰａ的气流带入由串联的反应仓形成的反应区内，经一级或一级以上聚合反应，反应温度为－１５～２７０℃，形成有机聚合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐卫林，王罗新，梁桂杰，顾绍金，叶青，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：83