本发明属于高分子材料制备领域。 一般乙烯基单体的聚合方法是用普通引发剂,在50~60℃的温度下,经过几十个小时聚合而得到产物。此种方法需要加热装置,耗费能源。本发明便是针对上述问题进行研究,将N-溴乙酰咔唑(NBC,,R=COCH2Br)作为光引发剂。NBC原是一种杀菌剂和小腹肝的抑制剂。在抗癌方面亦有应用,但作为光引发剂还没有被研究过。
本发明的要点是采用了N-溴乙酰咔唑(NBC)作为光引发剂取代现有技术中的过氧化物等引发剂。关于NBC的引发机理,用自由基捕捉剂1·1-二苯基-2-三硝基苯肼基(DPPH)来研究甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合时诱导期的变化,相同温度下诱导期随DPPH浓度增大而延长,相同浓度的DPPH,随温度的升高,诱导期逐渐减短,证明NBC的引发过程是自由基机理。研究了NBC对一些常见单体的引发情况,证明NBC对于带有拉电子基团或共轭基的乙烯基单体均有引发活性,乙烯基单体其通式为CH2=CR3R2,R3为氢、烷基、拉电子基团或共轭基,R2为拉电子基或共轭基如-CH、-COOH、-COOR、-CONH2、-C6H3等。从动力学方法入手。研究了光强,温度对NBC的引发活性的影响,测定了用不同引发剂浓度和不同自由基链转移剂时聚合物的分子量。在带有拉电子基团或共轭基的乙烯基单体中加入浓度为1×10-2~1×10-4M的NBC,在常温自然光照下能聚合成高聚物,而且随着NBC浓度的加大其反应速度增加;在自然光照射下,在35~80℃温度范围内,温度升高时反应速度加快;或者还可以给予20~500ω可见光源照射光强加大时,反应加快;在聚合过程中加进自由基阻聚剂时,则反应终止。而且还可以加自由基链转移剂Ce4CH4Cl等,可控制产物的分子量。
附图1是在50℃,〔NBC〕为5×10-3M时,NBC的引发MMA聚合速率随光强增大而提高的曲线。图中1为100W2为60W,3为40W钨灯照射下的聚合速率曲线。
附图2是在100W钨灯照射,〔NBC〕为5.0×12-2时温度对MMA聚合速率的影响曲线,图中4为70℃,5为60℃6为50℃时地聚合速率曲线。
附图3为50℃,100W钨灯照射下,聚合时间为115分钟,NBC浓度对MMA聚合产物分子量的影响曲线。图中纵坐标为聚合产物的分子量Mn×10-3,横坐标为〔NBC〕×10-3M。
附图4为MBC浓度对MMA聚合速率的影响曲线,图中曲线7是〔NBC〕为1.0×10-2M,8为5.0×10-3M,9为1.0×10-3M,10为5.0×10-4M时聚合速率曲线。
附图5是60℃,100W钨灯照射,〔NBC〕=1.0×12-2M条件下,DPPH浓度对MMA聚合诱导其影响。
实施例1,做了NBC对一些常见单体的引发情况实验,在一定反应时间内的聚合结果如下表:单体 丙烯酸 丙烯腈乙酸乙烯酯 甲基 丙烯酸 苯乙烯 十二烯聚合百分率(%) 96.94 22.9518.24 15.26 9.93 0单体α-甲基苯乙烯顺丁烯二酸二甲酯α-蒎烯乙烯基丁醚注50℃,100W钨灯〔NBC〕=1×10-2M时间=115′聚合百分率(%) 0 0 0 0从表中可见,NBC对于带有拉电子基团或共轭基的乙烯基单体均有引发活性。
实施例2:温度对聚合速率的影响,结果如图2所示,从图中可见在自然光照下,加热能使聚合反应加快。最佳温度为35-80℃
实施例3,光强时NBC引发聚合活性的影响实验,结果如图1所示。
实施例4:溶剂对聚合产物分子量的影响实验:结果如下表: 溶剂CCl4CHCl3甲苯 醋酸乙酯二氧六环二甲亚矾Mn×10-51.531.65 3.45 3.60 6.03 6.31
实施例5:NBC浓度变化对聚合产物分子量的影响实验,结果如图3所示
实施例6:NBC浓度变化对聚合速度的影响实验,结果如图4所示。
实施例7:聚合反应时加入自由基阻聚剂DPPH的实验结果如图5所示。
实施例8:有机玻璃板材或有机玻璃棒的制备,将配制好的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和NBC溶液(其中〔NBC)=1×10-2-1×10-4M)放在太阳光下照射40分钟,然后倒入模内,盖严,置于室内,三天基本固化,制成了有机玻璃板材和棒材。
本发明为高分子材料的制备提供了一种新型的光引发剂,可适用于带有拉电子基团或共轭基的乙烯基单体的聚合材料的工业生产,在生产工艺中可以减少加热工序,节省能量,还能根据需要加入自由基链转移剂来控制产物的分子量,加自由基阻聚剂能控制反应的进行。对于如何利用太阳能提供了一种新的途径。