CN105683224A - 在溶液中聚合(甲基)丙烯酸的方法、所获得的聚合物溶液及其用途 - Google Patents

在溶液中聚合(甲基)丙烯酸的方法、所获得的聚合物溶液及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于通过自由基聚合在溶液中进行(甲基)丙烯酸聚合物的无溶剂制备的新方法，所述聚合物的分子质量小于8000g/mol，多分散性指数(PI)为2到5。

Description

在溶液中聚合(甲基)丙烯酸的方法、所获得的聚合物溶液及其用途
技术领域
本发明涉及(甲基)丙烯酸的自由基聚合的技术领域。更确切地说，本发明涉及自由基聚合的新方法、由此得到的聚合物及其在工业上的应用。
背景技术
自由基聚合方法通常需要使待聚合的单体、链转移剂、自由基来源和任选地催化剂与至少一种溶剂接触。
聚合方法的主要目的是为了获得具有适合于其预期应用的分子量的聚合物。本发明目的在于获得分子量小于8000g/mol、例如为约6000g/mol的聚合物。
存在自由基聚合的多种方法。
首先可以提及使用有机溶剂例如仲醇、如异丙醇的方法。目前这些方法并不令人满意，因为它们产生挥发性有机化合物(VOC)。一方面，在反应结束时必须去除这些溶剂，因此使工业聚合物制备工艺复杂化。另一方面，认为这些溶剂对于健康和环境具有非常有害的影响，这使得设法避免它们的产生。最后，即使在纯化(蒸馏)之后，聚合物溶液中仍残存痕量的溶剂。
用于合成聚丙烯酸聚合物的其他方法在水中进行，并且不产生挥发性有机化合物。
在多种自由基聚合方法中，还可以提及用于进行单体活性聚合的可逆加成断裂链转移(RAFT-)型受控自由基聚合。这种方法也使得能够获得具有低的多分散性(多分子性)指数(PI)的聚合物，这使得它们对于一些应用特别地有效。
为了实施RAFT型受控自由基聚合，并由此获得具有良好PI的期望分子量的聚合物，重要的是向反应介质添加可用量的链转移剂，即，使用使得待聚合的每一个链均被链转移剂功能化的量的链转移剂。另外，重要的是，当聚合被引发时，即，当加热聚合物反应器并产生自由基时，链转移剂已经是可用的。这意味着在RAFT型受控自由基聚合方法中必须使用大量的链转移剂。
尽管RAFT聚合具有所有的优点，但是这种量的链转移剂的使用具有一定数量的缺点。
首先，链转移剂被证明为昂贵的产品，显著增加了所获得的聚合物的成本。
此外，当使用如文件WO02/070571、WO2005/095466和WO2006/024706中描述的含硫链转移剂时，应注意这些化合物的一部分会分解成CS2和H2S型的游离的含硫副产物，并会存在于最终聚合物的水溶液中和工艺废水中，因此可能对人类和环境具有负面影响。另外，在使用聚合物期间，水溶液中这些含硫副产物的存在产生对人类有害的气体排放。
存在受控自由基聚合的其他RAFT型方法。根据一种方法，使用过氧化氢作为引发剂，以及使用例如硫酸铜作为催化剂和链转移剂。然而，为了获得分子量为小于8000g/mol、例如为约6000g/mol的聚合物，必需使用大量的催化剂，这产生大量的污染副产物。
或者，使用硫代乳酸或其他的RSH硫醇作为另外的链转移剂，但是，同样地，为了获得分子量为小于8000g/mol、例如为约6000g/mol的聚合物，必需使用大量的硫代乳酸，或更概括地，必需使用大量的转移剂。
还有一些其他的方法依赖于在过氧化氢或自由基发生器存在下作为链转移剂和氧化还原剂的化学式为NaPO2H2的次磷酸钠。文件GB771573A1特别地描述了一种这样的方法。这种方法的主要缺点是需要大量的次磷酸钠，发现一部分磷接枝在聚合物中，另一部分磷以磷盐的形式存在于工艺用水中。这首先是聚合物使用期间的缺点，其次是一种环境污染物。
发明概述
本发明的一个目的是提出一种用于制备分子量小于8000g/mol、如小于7000g/mol的(甲基)丙烯酸聚合物的方法，该方法使得能够获得包含较少的二硫化碳或硫化氢型副产物的水性聚合物溶液，从而不仅在聚合物的合成期间而且在聚合物溶液的使用期间降低对人类和环境的风险。
本发明的另一个目的是减少工艺用水中与使用包含硫和磷的试剂有关的污染物的量。
本发明的另一个目的是提出一种在没有溶剂的情况下制备聚丙烯酸聚合物的方法，即不产生挥发性有机化合物的方法。
本发明的再一个目的是提出一种用于制备具有良好PI指数的聚合物的方法，同时控制与该方法相关的成本。
本发明的另一个目的是提出一种用于制备包含极少的未聚合单体的水性聚合物溶液的方法。
发明详述
本发明人开发了一种用于在溶液中制备(甲基)丙烯酸聚合物的无溶剂方法，所述聚合物的分子量为小于8000g/mol，多分散性指数(PI)为2到5、如2到3，该方法包括以下步骤：
a)将水引入到合成反应器中，
b)将反应器加热至至少60℃的温度，
c)以使得所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.1％至2.5％的量将以下化合物连续地且同时地引入到反应器：
c1)待聚合的(甲基)丙烯酸单体，
c2)聚合引发剂体系，
c3)式(I)的化合物：
其中，
-X表示Na、K或H，
-R表示包含1到5个碳原子的烷基链，
根据以上方法，在步骤a)和/或步骤c)期间，以使得NaPO2H2与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为2.9重量％至5.8重量％的总量将次磷酸钠NaPO2H2或其衍生物引入到合成反应器中。
本发明的方法实际上使得可以获得分子量为小于8000g/mol、例如小于7000g/mol、例如为约6000g/mol的聚合物。
根据本发明的一个实施方案，聚合物的分子量大于500g/mol、例如大于1000g/mol。
本发明的方法在没有有机溶剂的情况下实施。“溶剂”或“有机溶剂”是指在其使用温度下，相对于液相反应物和反应产物是惰性的任何物质，其功能是稀释其他物质而不化学地改变它们且不改变其自身。
应注意，本发明的方法不是RAFT型自由基聚合方法，这首先归因于式(I)化合物的量，其次归因于反应物引入到合成反应器中的顺序。因此，有利地是，一方面，本发明的方法使得能够获得与RAFT型自由基聚合方法获得的聚合物溶液相比包含更少的含硫(甲基)丙烯酸聚合物的水性聚合物溶液；另一方面，通过该方法获得的溶液本身与RAFT型自由基聚合方法获得的聚合物溶液相比包含更少的H2S-或CS2-型反应副产物。尽管，所获得的聚(甲基)丙烯酸聚合物的多分散性指数比通过RAFT型自由基聚合方法可获得的高，但是根据本发明的方法所获得的这种水性聚合物溶液与通过RAFT型自由基聚合方法获得的溶液相比具有更高的纯度。
因此，本发明的方法使得能够减少所获得的聚合物的污染和CS2-或H2S-型污染副产物的产生，这是因为式(I)的化合物与待聚合的单体的质量百分比被减小至0.1％到2.5％的值。
本发明的方法还使得能够解决本发明的主要技术问题之一，即提出一种用于制备摩尔质量小于8000g/mol、如小于6000g/mol的聚合物的方法。
本发明的方法还具有能够在工业上可接受的反应时间内实现更高的转化率的优点。根据本发明的方法的实施方案，步骤c)的反应时间少于4小时，例如少于3小时。
本发明的方法的步骤c)还使用聚合引发剂体系。
“聚合引发剂体系”是指能够引发单体聚合的体系。它通常是具有生成自由基的能力的化合物。
根据本发明的一个方面，聚合引发剂体系c2)选自过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、氢过氧化物和这些化合物中至少两种的混合物。
根据本发明的一个方面，聚合引发剂体系c2)是过氧化氢。
本发明的方法中步骤c)还使用至少一种式(I)的化合物：
式(I)中，
-X表示Na、K或H，
-R表示包含1到5个碳原子的烷基链，
“包含1到5个碳原子的烷基链”指甲基链、乙基链、丙基链、异丙基链、丁基链、叔丁基链、异丁基链或戊基链。
根据本发明，所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.1％至2.5％。
根据本发明的一个实施方案，所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.15％至2％。
根据本发明的另一个实施方案，所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.15％至1.5％。
根据本发明的一个实施方案，所述式(I)的化合物是化合物(IV)，即其中X表示Na、R表示CH3的化合物(I)，所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.1％至1.75％，例如为0.5％至1.5％。
根据本发明的另一个实施方案，所述式(I)的化合物是化合物(IV)，即其中X表示Na、R表示CH3的化合物(I)，所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.15％至1.5％。
这些范围的限制在本发明的范围内。
将组分“连续地”、即不停地以恒定速率或可变速率引入到合成反应器中。
另外，将组分“同时地”引入到合成反应器中，即使各种组分相伴随地被引入。
根据本发明的方法的一个实施方案，将组分“成比例地”引入到合成反应器中，即在反应时间期间，引入到合成反应器中的混合物的各个组分相对于混合物中其他组分的比例保持不变。
“待聚合的(甲基)丙烯酸单体”意味着本发明的方法旨在制备仅由丙烯酸组成的聚合物(丙烯酸均聚物)或仅由甲基丙烯酸组成的聚合物(甲基丙烯酸均聚物)，或者由丙烯酸和甲基丙烯酸的混合物组成的聚合物(丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物)。在后一种情况下，根据本发明的一个方面，丙烯酸与甲基丙烯酸的摩尔比可以在1:100到100:1变化，例如为1:1到100:1，或1:1到50:1。
根据本发明的另一个方面，所述式(I)的化合物是三硫代碳酸二丙基酯(DPTTC，CAS号6332-91-8)或其盐类，例如其二钠盐(三硫代碳酸二丙酸钠，CAS号为86470-33-2，Mw＝298.31g/mol)，如以下式(IV)所示：
本发明的方法的特征还在于：在步骤a)和/或步骤c)期间，以使得NaPO2H2与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为2.9重量％至5.8重量％的总量将次磷酸钠NaPO2H2或其衍生物引入到合成反应器中。
本发明的方法中可以使用任何形式的次磷酸钠，水合的或非水合的。例如，可以使用无水次磷酸钠NaPO2H2或一水合次磷酸钠NaPO2H2·H2O。在这种情况下，所用的量为NaPO2H2·H2O与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为3.5重量％至7重量％的量。
根据本发明的一个方面，以使得NaPO2H2与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为3.3重量％至5.4重量％的总量将次磷酸钠NaPO2H2引入到反应器中。
根据本发明的另一个方面，以使得NaPO2H2与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为4.1重量％至5.4重量％的总量将次磷酸钠NaPO2H2引入到反应器中。
根据本发明的方法的一个方面，在步骤a)期间将全部的次磷酸钠引入到合成反应器中。
聚合物一般用两个指数/量度/数值来表征：
-多分子性指数(PI；也称为多分散性，PD)；和
-以重量计的分子量。
多分子性指数对应于聚合物内不同大分子的摩尔质量分布。
如果全部的大分子具有相同的长度(因而有相同的分子量)，则该指数接近于1。另一方面，如果大分子具有不同的长度(因而有不同的分子量)，则PI大于1。
为了使聚合物在各种应用中有用，一般力图使PI值尽可能地接近1。
然而，在本发明的上下文中，试图获得包含很少的反应副产物以及具有“良好PI”的聚合物溶液。“良好PI”是指为2至5、特别是1.5至2.8的PI。
根据本发明，根据所述方法获得的溶液中的聚合物的分子量为小于8000g/mol，多分散性指数(PI)为2至3。
根据本发明的一个方面，反应条件为使待聚合单体的转化率大于98.8％的条件。
换言之，获得的(甲基)丙烯酸聚合物溶液包含由高效液相色谱(HPLC)确定的量为小于1.2重量％的未聚合(甲基)丙烯酸单体。
残余的单体(丙烯酸或甲基丙烯酸)的量可以通过高压液相色谱(HPLC)来评估。在该方法中，混合物的组分在固定相上分离并通过UV检测器进行检测。校准检测器之后，可以根据对应于丙烯酸化合物的峰的面积来获得残余的(甲基)丙烯酸的量。该方法具体在由Modulo出版的M.Chavanne、A.Julien、G.J.Beaudoin、E.Flamand的“ChimieOrganiqueExpérimentale”手册第二版第18章，第271-325页中描述。
根据本发明的另一个方面，反应条件为使待聚合单体的转化率大于99.7％的条件。在这种情况下，残余单体的量小于0.3％或小于3000ppm(干重/干重)。
根据本发明的另一个方面，反应条件为使待聚合单体的转化率大于99.9％的条件。在这种情况下，残余单体的量小于0.1％或小于1000ppm(干重/干重)。
根据本发明的一个方面，所获得的(甲基)丙烯酸聚合物溶液包含由离子色谱法测定的量为0.4重量％的磷酸根离子(HPO4 2-)。
根据本发明的一个方面，根据方法的步骤b)，将反应器加热到至少80℃、例如90℃或95℃的温度。
根据本发明的另一个方面，方法不包括在聚合步骤c)之后除去反应副产物的任何步骤。
本发明的另一个目的在于式(I)的化合物在用于在溶液中制备(甲基)丙烯酸聚合物的无溶剂方法中作为一部分次磷酸钠NaPO2H2的替代物的用途，
其中：
-X表示Na、K或H，
-R表示包含1到5个碳原子的烷基链，
所述聚合物的分子量为小于8000g/mol，多分散性指数(PI)为2到3。
根据本发明的一个方面，用于在溶液中制备所述(甲基)丙烯酸聚合物的无溶剂方法在以下条件下进行：
-所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.1％到2.5％，
-NaPO2H2与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为2.9重量％到5.8重量％。
本发明的另一个目的是次磷酸钠NaPO2H2或其衍生物和式(I)的化合物用于在溶液中制备(甲基)丙烯酸聚合物的用途，
其中，
-X表示Na、K或H，
-R表示包含1到5个碳原子的烷基链，
所述聚合物的分子量为小于8000g/mol，多分散性指数(PI)为2到5。
实施例
在以下实施例的每一个中，根据本发明的聚合物的分子量由尺寸排阻色谱法(SEC)确定。
一种这样的技术使用装有检测器的WatersTM液相色谱仪。该检测器是WatersTM折射浓度检测器。
液相色谱仪装有技术人员恰当地选择的尺寸排阻色谱柱，其用于分离所研究的不同分子量的聚合物。
洗脱液相是包含0.05MNaHCO3、0.1MNaNO3、0.02M三乙醇胺和0.03％NaN3的用1N的氢氧化钠调节到pH9.00的水相。
具体地说，根据第一步骤，将聚合溶液在相当于SEC洗脱液相的SEC溶解溶剂中稀释到基于干重的0.9％，向其添加0.04％的二甲基甲酰胺作为流动标记物或内标物。然后，使混合物穿过0.2μm过滤器。然后向色谱仪中注入100μL(洗脱液：包含0.05MNaHCO3、0.1MNaNO3、0.02M三乙醇胺和0.03％NaN3的用1N的氢氧化钠调节到pH9.00的水相)。
液相色谱仪包括等度泵(WatersTM515)，其流速设为0.8ml/分钟。色谱仪还包含柱温箱，其自身包括以下串联的色谱柱系统：长6cm和内径40mm的WatersTMUltrahydrogelGuardColumn型的前置柱，和长30cm和内径7.8mm的WatersTMUltrahydrogel型的线性色谱柱。依次地，检测系统由WatersTM410RI型的折射检测器构成。柱温箱加热至60℃的温度，折射计加热至45℃。
用由供应商PolymerStandardService或AmericanPolymerStandardsCorporation认证的不同分子量的聚丙烯酸钠粉末标准物来校准色谱仪。
聚合物的多分散性指数(PI)是重均分子量Mw与数均分子量Mn的比值。
使用技术人员已知的常规技术、如高压液相色谱(HPLC)测量残余单体的量。
实施例1
该实施例的目的是为了举例说明根据本发明的(甲基)丙烯酸聚合物的制备，其使用：
-三硫代碳酸二丙酸(DPTTC)盐，所述DPTTC盐与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.1％至2.5％(本发明)或在该范围之外(现有技术或本发明以外)，和
-次磷酸钠NaPO2H2，其总量使得NaPO2H2与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为2.9重量％至5.8重量％(本发明)或在该范围之外(现有技术或本发明以外)。
测试1—现有技术：
该测试举例说明了通过RAFT型受控自由基聚合来制备聚合物的方法。
加载328g的水、94g的29％DPTTC链转移剂(或27g或0.092mol的100％DPTTC)到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
进行加热直至达到95℃的温度。
在2小时时间段内引入328g的100％丙烯酸(或4.558mol)，并且平行引入：
-溶解于76g水中的4g过硫酸钠Na2S2O8(或0.017mol)，
-溶解于76g水中的1.15g焦亚硫酸钠Na2S2O5(或0.006mol)。
保持温度2小时，然后注入稀释于46g水中的3.2g130V过氧化氢。
然后在搅拌下用稀释于48g水中的381g50％氢氧化钠中和混合物。
在95℃继续加热1小时，然后冷却至室温。
测试2—本发明以外：
根据本测试，重复测试1的条件，但是将所使用的链转移剂DPTTC减少10倍。
加载328g的水、19g的14％DPTTC链转移剂(即2.7g或0.0092mol的100％DPTTC)到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
加热直至达到95℃的温度。
在2小时时间段内引入328g100％丙烯酸(或4.558mol)，并且平行引入：
-溶解于76g水中的4g过硫酸钠Na2S2O8(或0.017mol)，
-溶解于76g水中的1.15g焦亚硫酸钠Na2S2O5(或0.006mol)。
保持温度2小时，然后注入稀释于46g水的3.2g130V过氧化氢。
然后在搅拌下用稀释于48g水中的381g50％氢氧化钠中和混合物。
在95℃继续加热1小时，然后冷却至室温。
测试3—现有技术：
该测试对应于文献WO2005/095466(Coatex)的实施例2的测试2。
加载150g的水、20.31g的14.4％DPTTC链转移剂(或2.92g100％DPTTC)和50g的100％丙烯酸到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
然后添加自由基的来源，在该例子中为0.4g的V501。进行加热直至达到95℃的温度。保持温度2小时，然后冷却至室温。
然后用55g的50％氢氧化钠中和混合物。
测试4—现有技术：
该测试举例说明了仅用次磷酸钠一水合物制备聚合物的方法。
加载水(209g)到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。添加七水硫酸铁(0.1g)和五水硫酸铜(0.015g)。
将介质加热至90℃，然后同时地且连续地在2小时时间段内添加以下物质：
-305g丙烯酸和13g水，和
-溶解于32g水中的25.6gNaPO2H2·H2O。
在90℃下加热混合物90分钟。
然后，用50％氢氧化钠将混合物中和至pH8。
测试5—本发明：
加载198g水和13g的NaPO2H2·H2O(或10.8g的NaPO2H2)到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
将介质加热至90℃，然后同时地且连续地添加以下物质：
-在90分钟的时间内添加：
*用23.2g水稀释的208.6g丙烯酸，
*13.41g14％的DPTTC二钠盐的储备溶液(或1.88g100％的DPTTC)，
-在130分钟的时间内，添加稀释于132g水的7.44g130V过氧化氢。
在90℃下加热混合物90分钟。
用228g的50％氢氧化钠中和混合物。
测试6—本发明：
加载198g水和12gNaPO2H2·H2O到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
将介质加热至90℃，然后同时地且连续地添加以下物质：
-在90分钟的时间内添加：
*用23.2g水稀释的208.6g丙烯酸，
*13.41g14％的DPTTC二钠盐的储备溶液(或1.88g100％的DPTTC)，
-在130分钟的时间内，添加稀释于132g水的7.44g130V过氧化氢。
在90℃下加热混合物90分钟。
用228g的50％氢氧化钠中和混合物。
测试7—本发明：
加载水(198g)到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
将介质加热至90℃，然后同时地且连续地添加以下物质：
-在120分钟的时间内添加：
*208.6g丙烯酸，
*10.29g20％的DPTTC二钠盐的储备溶液(或2.05g100％的DPTTC)，
*溶解于40g水的12.1gNaPO2H2·H2O，
-在130分钟的时间内，添加稀释于80g水的7.1g130V过氧化氢。
在90℃下加热混合物90分钟。
用228g的50％氢氧化钠中和混合物。
测试8—本发明：
加载198g水和6.0gNaPO2H2·H2O到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
将介质加热至90℃，然后同时地且连续地添加以下物质：
-在120分钟的时间内添加：
*208.6g丙烯酸，
*10.3g20％的DPTTC二钠盐的储备溶液(或2.06g100％的DPTTC)，
*溶解于40g水的6.0gNaPO2H2·H2O，
-在130分钟的时间内，添加稀释于90g水的7.1g130V过氧化氢。
在90℃下加热混合物90分钟。
用228g的50％氢氧化钠中和混合物。
测试9—本发明：
加载198g水和10.4gNaPO2H2·H2O到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
将介质加热至90℃，然后同时地且连续地添加以下物质：
-在120分钟的时间内添加：
*208.6g丙烯酸，
*15.6g20％的DPTTC二钠盐的储备溶液(或3.12g100％的DPTTC)，
-在130分钟时间内，添加稀释于90g水的7.1g130V过氧化氢。
在90℃下加热混合物90分钟。
用228g的50％氢氧化钠中和混合物。
测试10—本发明：
加载198g水和8.3gNaPO2H2·H2O到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
将介质加热至90℃，然后同时地且连续地添加以下物质：
-在120分钟的时间内添加：
*208.6g丙烯酸，
*15.6g20％的DPTTC二钠盐的储备溶液(或3.12g100％的DPTTC)，
-在130分钟的时间内，添加稀释于90g水的7.1g130V过氧化氢，
在90℃下加热混合物90分钟。
用228g的50％氢氧化钠中和混合物。
测试11—本发明：
加载198g水和10.4gNaPO2H2·H2O到装有机械搅拌器和油浴型加热器的玻璃合成反应器中。
将介质加热至90℃，然后同时地且连续地添加以下物质：
-在120分钟的时间内添加：
*208.6g丙烯酸，
*26.1g20％的DPTTC二钠盐的储备溶液(或5.22g100％的DPTTC)，
-在130分钟的时间内，添加稀释于90g水的7.1g130V过氧化氢。
在90℃下加热混合物90分钟。
用228g的50％氢氧化钠中和混合物。
n/a:不适用的
表1
实施例2：
本实施例的目的是为了举例说明使用现有技术的聚合物溶液或本发明的聚合物溶液的各种样品的二硫化碳、硫化氢和磷酸根离子的含量。
使用与AgilentG2577A质谱检测器耦联的AgilentG1530气相色谱仪分析各种样品。用AgilentG1888顶空取样器进行注射。使用允许分析物洗脱的AgilentHP5色谱柱(30m×0.25mm×1μm；5％苯基和95％甲基硅氧烷相)。用2g样品按原样进行分析。使用标准物添加法进行定量。
还用装有电导检测器、化学抑制器和CO2抑制器的Metrohm761CompactIC离子色谱仪对各种样品进行分析。用MetrohmAsupp5250阴离子交换柱和两个前置柱(MetrohmAsupp5和RP)洗脱阴离子，其中包括HPO4 2-。
用稀释于60g蒸馏水的0.1g样品进行分析。使用外标物进行定量。
进行三种合成：
-通过根据上述实施例1的测试1的RAFT型受控自由基聚合方法制备聚丙烯酸分散剂，
-通过根据上述实施例1的测试4的聚合方法制备聚丙烯酸分散剂，
-通过根据上述实施例1的测试6的根据本发明的方法制备聚丙烯酸聚合物溶液。
分别获得样品1、2和3。
这些样品的分析结果在以下表1中提供。
ND:未检测到的
表2
样品1即通过RAFT方法获得的聚丙烯酸分散剂的分析显示出高含量的含硫副产物H2S和CS2，由于它们的毒性，这是该方法的主要缺点。
样品2即通过利用高NaPO2H2含量的现有技术方法制备的聚丙烯酸分散剂的分析显示出高残余HPO4 2-离子含量(5032ppm)。
样品3即通过根据本发明的方法制备的聚丙烯酸聚合物溶液的分析表现出H2S和CS2的含量是未检出的。对于相同的分子量的磷酸离子含量基本上低于样品2的聚合物的磷酸离子含量。因此，不仅在聚合物的合成期间，而且在聚合物溶液的使用期间，对人类和环境的风险都被显著地降低。

Claims (12)

1.一种用于在溶液中制备(甲基)丙烯酸聚合物的无溶剂方法，所述聚合物的分子量为小于8000g/mol，多分散性指数(PI)为2到5，所述方法包括以下步骤：
a)将水引入到合成反应器中，
b)将反应器加热至至少60℃的温度，
c)以使得式(I)的化合物与(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.1％到2.5％的量将以下化合物连续地且同时地引入到反应器中：
c1)待聚合的(甲基)丙烯酸单体，
c2)聚合引发剂体系，
c3)式(I)的化合物：
其中，
-X表示Na、K或H，
-R表示包含1到5个碳原子的烷基链，
根据所述方法，在步骤a)和/或步骤c)期间，以使得NaPO2H2与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为2.9重量％到5.8重量％的总量将所述次磷酸钠NaPO2H2或其衍生物引入到合成反应器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合引发剂体系c2)是过氧化氢。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.15％到2％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法不包括在聚合步骤c)之后除去反应副产物的任何步骤。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以使得次磷酸钠NaPO2H2或其衍生物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为3.3重量％到5.4重量％的总量将次磷酸钠NaPO2H2引入到反应器中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤a)期间将全部的次磷酸钠引入到合成反应器中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得的(甲基)丙烯酸聚合物溶液包含如通过高效液相色谱(HPLC)所测定的量为小于1.2重量％的未聚合(甲基)丙烯酸单体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所获得的(甲基)丙烯酸聚合物溶液包含如通过离子色谱法测定的量为少于0.4重量％的磷酸根离子HPO4 2-。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述式(I)的化合物是R为CH3和X为Na的式(I)化合物。
10.一种式(I)的化合物在用于在溶液中制备(甲基)丙烯酸聚合物的无溶剂方法中作为一部分次磷酸钠NaPO2H2的替代物的用途，
其中，
-X表示Na、K或H，
-R表示包含1到5个碳原子的烷基链，
所述聚合物的分子量为小于8000g/mol，多分散性指数(PI)为2到3。
11.根据权利要求10所述的用途，其中
-所述式(I)的化合物与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为0.1％到2.5％，
-NaPO2H2与所述(甲基)丙烯酸单体的质量百分比(重量/重量)为2.9重量％到5.8重量％。
12.次磷酸钠NaPO2H2或其衍生物和式(I)的化合物用于在溶液中制备(甲基)丙烯酸聚合物的用途，
其中，
-X表示Na、K或H，
-R表示包含1到5个碳原子的烷基链，
所述聚合物的分子量为小于8000g/mol，多分散性指数(PI)为2到5。
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