CN110128576A - Bpo引发丙烯酸酯电化学聚合的方法 - Google Patents

Bpo引发丙烯酸酯电化学聚合的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，为一种电化学聚合制备聚丙烯酸酯的方法，以丙烯酸酯单体为原料，分别以聚乙二醇（PEO）、N,N‑二甲基甲酰胺（DMF）和水为溶剂，在水中加入氯化钠增强溶液导电性，并用甲基丙烯酸甲酯单体溶解过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂，以铁片作电极在恒电流以及室温的条件下，生成二价铁与BPO构成氧化‑还原引发体系，制备聚丙烯酸酯。本发明工艺简单，操作方便，成本较低，制备得到的聚丙烯酸酯产率在75%以上，具有很好的应用前景。

Description

BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法
技术领域
本发明涉及一种电化学制备高分子聚合物的方法，特别是涉及一种电化学聚合制备高分子聚合物的方法，利用通电金属电极，以氧化还原的方式引发单体聚合，属于高分子聚合物合成技术领域。
背景技术
电化学聚合具有在常温、常压下进行，可通过控制电压或者不同电极合成所需的有机产品等优点，从而使电化学制备高分子聚合物应用已较为广泛。本专利公开利用BPO为引发剂，在有机溶剂的条件下，通直流电形成氧化还原体系，引发单体聚合。
发明内容
本发明提供了一种电化学聚合制备聚丙烯酸酯的方法，以丙烯酸酯单体为原料，分别以聚乙二醇（PEO）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和水为溶剂，在水中加入氯化钠增强溶液导电性，并用甲基丙烯酸甲酯单体溶解过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂，以铁片作电极在恒电流以及室温的条件下，生成二价铁与BPO构成氧化-还原引发体系，制备聚丙烯酸酯。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种以BPO为引发剂，引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，包括如下步骤：
a. 将30份去离子水、120mlPEO或DMF，和2-3份的氯化钠，搅拌0.5h；
b. 按照在所述a步骤中的份数标准计，向在所述a步骤中20份丙烯酸酯在10-25℃下搅拌0.5h。丙烯酸酯优选采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯中的任意一种或两种的混合物；
c. 按照在所述a步骤中的份数标准计，称取2份BPO溶于40份MMA装入分液漏斗中备用；
d.将铁片电极连接上稳流电源，并放入反应体系液中固定。打开稳流电源的开关，控制电流恒定为0.02A。在通电的同时，打开分液漏斗，使其均匀地滴入反应溶液中，共滴加3小时，反应时间6-8h；
e. 反应完成后，将所述c步骤中得到的反应产物体系取出并静置24h，溶液分层，过滤分离，取下层颗粒物干燥得块状固体，即制得聚丙烯酸酯。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a、b和c中，优选采用的材料的份数均为重量份；进一步优选采用的材料的份数均为重量g。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明工艺简单，操作方便，成本较低，制备得到的聚丙烯酸酯产率在75%以上，具有很好的应用前景。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种以BPO为引发剂，引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，包括如下步骤：
a. 铁片电极预处理，将铁片电极放入10%盐酸溶液中浸泡，用水冲洗，擦干，备用；
b. 打开恒温水浴锅，定温至25℃。称取氯化钠2.5g溶于30g蒸馏水， 量取120ml PEO，将溶有氯化钠的蒸馏水和PEO加入到500ml四口烧瓶中再加入20g MMA混合搅拌0.5h；
c. 称取2.0gBPO和40.0gMMA，一起倒入100ml烧杯中搅拌至BPO完全溶解，将溶解后制备的混合溶液倒入250ml分液漏斗中，再将分液漏斗插入到四口烧瓶中，备用；
d. 取两片尺寸大小为5 cm×2 cm×0.1 cm的铁电极，将正负导线和两片铁电极相连，将铁电极放入之前配好的溶液中，用木头塞子将正负极铁片固定，铁片浸入液体体积约为2/3。打开恒流电源，调节恒电流至0.02A后关闭电源，完成电化学反应器系统的安装设置；
e. 将在步骤d中完成安装设置的稳流电源和在步骤c中安装好的分液漏斗打开，缓慢滴加3h，在室温下以300r/min的搅拌速度对电化学反应液体系进行中速搅拌，使电化学反应6个小时，得到反应产物体系；
f. 将在步骤e中所得反应产物体系倒入500ml烧杯中，静置24h，溶液分层，下层为白色颗粒物，上层为深褐色胶状络合物，取下层颗粒物干燥得块状固体，即制得聚甲基丙烯酸甲酯固体45.0g。
性能实验测试：
对本实施例制备的聚甲基丙烯酸甲酯制备工艺进行性能实验测试，得到本实施例所制备的聚甲基丙烯酸甲酯产率可达75%以上。参见表1。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：
在本实施例中，一种以BPO为引发剂，引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，包括如下步骤：
a. 本步骤与实施例一相同；
b. 打开恒温水浴锅，定温至25℃。称取氯化钠2.5g溶于30g蒸馏水, 量取120ml PEO,将溶有氯化钠的蒸馏水和PEO加入到500ml四口烧瓶中再加入20g 丙烯酸羟丙酯混合搅拌0.5h；
c. 称取2.0gBPO和40.0gMMA，一起倒入100ml烧杯中搅拌至BPO完全溶解，将溶解后制备的混合溶液倒入250ml分液漏斗中，再将分液漏斗插入到四口烧瓶中，备用；
d. 本步骤与实施例一相同；
e. 将在步骤d中完成安装设置的稳流电源和在步骤c中安装好的分液漏斗打开，缓慢滴加3h，在室温下以中速对电化学反应液体系进行搅拌，使电化学反应6个小时，得到反应产物体系；
f. 将在步骤e中所得反应产物体系倒入500ml烧杯中，静置24h，溶液分层，取下层产物用蒸馏水洗涤，反复冲洗五次后过滤并分离固态产物，然后将固态产物烘干，即制得甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸羟丙酯共聚物48.6g。
性能实验测试：
对本实施例制备的聚丙烯酸酯共聚物制备工艺进行性能实验测试，得到本实施例所制备的聚丙烯酸酯共聚物产率可达80%以上。参见表1。
实施例三：
本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：
在本实施例中，一种以BPO为引发剂，引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，包括如下步骤：
a. 本步骤与实施例一相同；
b. 打开恒温水浴锅，定温至25℃。称取氯化钠2.5g溶于30g蒸馏水, 量取120ml DMF，将溶有氯化钠的蒸馏水和DMF加入到500ml四口烧瓶中再加60g甲基丙烯酸甲酯，混合搅拌0.5h；
c. 称取5.0gBPO和50mlDMF，一起倒入100ml烧杯中搅拌至BPO完全溶解，将溶解后制备的混合溶液倒入250ml分液漏斗中，再将分液漏斗插入到四口烧瓶中，备用；
d. 本步骤与实施例一相同；
e. 将在步骤d中完成安装设置的稳流电源和在步骤c中安装好的分液漏斗打开，缓慢滴加3h，在室温下对电化学反应液体系进行中速搅拌，使电化学反应6个小时，得到反应产物体系；
f. 反应完成后反应液为深褐色溶液，静置24h，溶液分层，下层为固体，洗涤过滤干燥得固体产物50.2g。
性能实验测试：
对本实施例制备的聚甲基丙烯酸甲酯制备工艺进行性能实验测试，得到本实施例所制备的聚甲基丙烯酸甲酯产率可达83%以上。参见表1。
实施例四：
本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：
在本实施例中，一种以BPO为引发剂，引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，包括如下步骤：
a. 本步骤与实施例一相同；
b. 打开恒温水浴锅，定温至10℃。称取氯化钠3.0g溶于30g蒸馏水, 量取120ml PEO，将溶有氯化钠的蒸馏水和PEO加入到500ml四口烧瓶中再加10.0gBA，混合搅拌0.5h；
c. 称取2.0gBPO和40.0gMMA，一起倒入100ml烧杯中搅拌至BPO完全溶解，将溶解后制备的混合溶液倒入250ml分液漏斗中，再将分液漏斗插入到四口烧瓶中，备用；
d. 取两片尺寸大小为5 cm×2 cm×0.1 cm的铁电极，将正负导线和两片铁电极相连，将铁电极放入之前配好的溶液中，用木头塞子将正负极铁片固定，铁片浸入液体体积约为2/3。打开恒流电源，调节恒电流至0.03A后关闭电源，完成电化学反应器系统的安装设置；
e. 将在步骤d中完成安装设置的稳流电源和在步骤c中安装好的分液漏斗打开，缓慢滴加3h，在室温下对电化学反应液体系进行中速搅拌，使电化学反应8个小时，得到反应产物体系；
f. 反应完成后反应液倒入500ml烧杯中放于阴凉干燥处静置24h产物分层，用蒸馏水洗涤，反复冲洗五次后过滤并分离固态产物，然后烘干得固态产物37.6g。
性能实验测试：
对本实施例制备的聚甲基丙烯酸甲酯制备工艺进行性能实验测试，得到本实施例所制备的聚甲基丙烯酸甲酯产率可达75%以上。参见表1。
本发明上述实施例制备的聚丙烯酸酯性能的测试结果如下表1所示：
表1.实施例一~三的聚丙烯酸酯性能的测试结果
具体实施例 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
聚丙烯酸酯的产率（%） 75% 80% 83% 75%
本发明上述实施例电化学聚合制备聚丙烯酸酯的方法，以丙烯酸酯单体为原料，分别以聚乙二醇（PEO）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和水为溶剂，过氧化二苯酰胺（BPO）为引发剂，以铁片作电极在恒电流以及室温的条件下制备聚丙烯酸酯。本发明上述实施例工艺简单，操作方便，制备得到的聚丙烯酸酯产率在75%以上。
上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，其特征在于：以丙烯酸酯单体为原料，分别以聚乙二醇（PEO）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和水为溶剂，在水中加入氯化钠增强溶液导电性，并用甲基丙烯酸甲酯单体溶解过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂，以铁片作电极在恒电流以及室温的条件下，生成二价铁与BPO构成氧化还原引发体系，制备聚丙烯酸酯；具体是通过去离子，混合，分液，电解，反应静置从而实现BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法。
2.根据权利要求1中，所述的BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，其特征在于：30份去离子水、120mlPEO或DMF，和2-3份的氯化钠，搅拌0.5h。
3.根据权利要求3，所述的BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法中去离子水的加入过过程中，其特征在于： 20份丙烯酸酯在10-25℃下搅拌0.5h；丙烯酸酯优选采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯中的任意一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1中，所述的BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，其特征在于：在混合过程中，称取2份BPO溶于40份MMA装入分液漏斗中备用。
5.根据权利要求1中，所述的BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，其特征在于：将铁片电极连接上稳流电源，并放入反应体系液中固定；打开稳流电源的开关，控制电流恒定为0.02A；在通电的同时，打开分液漏斗，使其均匀地滴入反应溶液中，共滴加3小时，反应时间6-8h。
6.根据权利要求1中，所述的BPO引发丙烯酸酯电化学聚合的方法，其特征在于：反应完成后，将所述混合得到的反应产物体系取出并静置24h，溶液分层，过滤分离，取下层颗粒物干燥得块状固体，即制得聚丙烯酸酯。
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