專利名稱：一種快速高效制備丙烯腈聚合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種丙烯腈聚合物的制備方法，特別是涉及一種在[Bmim]BF4離子液體中的快速高效制備丙烯腈聚合物的方法。
背景技術(shù)：
丙烯腈可以進(jìn)行本體聚合、乳液聚合和溶液聚合，實(shí)際生產(chǎn)大多采用溶液聚合，一般采用硫氰酸鈉水溶液、濃氯化鋅水溶液、硝酸、碳酸乙二酯、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺作為聚合溶劑。丙烯腈再這些溶劑中的溶液聚合具有聚合體系粘度低、混合和傳熱較容易、溫度易控制等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)，如單體濃度低，聚合速率緩慢導(dǎo)致生產(chǎn)能力和設(shè)備利用率低，以及由溶劑引起的鏈轉(zhuǎn)移使分子量降低等。特別是溶劑分離回收所增加的成本，以及對(duì)人體健康、環(huán)境污染所帶來(lái)的危害，不利于PAN合成的進(jìn)一步發(fā)展。因此尋求反應(yīng)速率快、溶解度大(增大單體濃度和生產(chǎn)能力)、鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)小、易于回收利用的新溶劑已引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。離子液體正是這樣的一種溶劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種快速高效制備丙烯腈聚合物的方法，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)存在的丙烯腈采用溶液聚合時(shí)，反應(yīng)速率緩慢及所用溶劑具有強(qiáng)烈的腐蝕性和揮發(fā)性，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染等缺陷，滿足生產(chǎn)和某些領(lǐng)域發(fā)展的需要。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種快速高效制備丙烯腈聚合物的方法，包括如下步驟將第一單體丙烯腈、第二單體丙烯酸甲酯、第三單體衣康酸、引發(fā)劑依次加入離子液體中，攪拌溶解，在50-80℃，聚合反應(yīng)0.5～4小時(shí)，得到丙烯腈共聚物。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案所述的[Bmim]BF4離子液體由陰離子和陽(yáng)離子組成；所說(shuō)的陰離子為BF4-；所說(shuō)的陽(yáng)離子為 所用的[Bmim]BF4離子液體的液態(tài)范圍為-73℃～486℃；所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，用量為總單體質(zhì)量的0.2～1.2％；總單體在離子液體中的質(zhì)量濃度為10～35％；第一單體質(zhì)量占總單體質(zhì)量的80～88％，第二單體質(zhì)量占總單體質(zhì)量的11.5～17％，第三單體質(zhì)量占總單體質(zhì)量的0.5～3％；所制備的丙烯腈共聚物的粘均分子量為3×104～8×104，轉(zhuǎn)化率達(dá)到70％以上。
本發(fā)明的有益效果是(1)所采用的溶劑為[Bmim]BF4離子液體，能大大加快聚合反應(yīng)的速率，1小時(shí)的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到70％以上。
(2)所采用的離子液體無(wú)揮發(fā)性，有利于反應(yīng)結(jié)束后離子液體的回收及再利用。
(3)所采用的離子液體液態(tài)范圍寬，在聚合反應(yīng)的溫度范圍內(nèi)，有利于反應(yīng)溫度的控制。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
實(shí)施例1取8克[Bmim]BF4離子液體，將稱好的0.016克引發(fā)劑偶氮二異丁腈倒入，再加入0.000308mol的衣康酸，然后依次加入0.0236mol的丙烯腈和0.00256mol的丙烯酸甲酯，在添加的同時(shí)不停的攪動(dòng)離子液體。等攪拌均勻后，加熱混合后的離子液體到65℃，保持該溫度4小時(shí)，使其充分聚合。根據(jù)國(guó)標(biāo)測(cè)定，獲得的丙烯腈共聚物粘均分子量為6.46×104，轉(zhuǎn)化率達(dá)到78％。
實(shí)施例2取8克[Bmim]BF4離子液體，將稱好的0.016克引發(fā)劑偶氮二異丁腈倒入，再加入0.000154mol的衣康酸，然后依次加入0.0236mol的丙烯腈和0.00337mol的丙烯酸甲酯，在添加的同時(shí)不停的攪動(dòng)離子液體。等攪拌均勻后，加熱混合后的離子液體到70℃，保持該溫度1小時(shí)，使其充分聚合。根據(jù)國(guó)標(biāo)測(cè)定，獲得的丙烯腈共聚物粘均分子量為5.32×104，轉(zhuǎn)化率達(dá)到80％。
實(shí)施例3取8克[Bmim]BF4離子液體，將稱好的0.016克引發(fā)劑偶氮二異丁腈倒入，再加入0.000308mol的衣康酸，然后依次加入0.0236mol的丙烯腈和0.00256mol的丙烯酸甲酯，在添加的同時(shí)不停的攪動(dòng)離子液體。等攪拌均勻后，加熱混合后的離子液體到80℃，保持該溫度0.5小時(shí)，使其充分聚合。根據(jù)國(guó)標(biāo)測(cè)定，獲得的丙烯腈共聚物粘均分子量為5.32×104，轉(zhuǎn)化率達(dá)到80％。
權(quán)利要求
1.一種快速高效制備丙烯腈聚合物的方法，其特征在于，包括如下步驟將第一單體丙烯腈、第二單體丙烯酸甲酯、第三單體衣康酸、引發(fā)劑依次加入離子液體中，攪拌溶解，在50-80℃，聚合反應(yīng)0.5～4小時(shí)，得到丙烯腈共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的[Bmim]BF4離子液體由陰離子和陽(yáng)離子組成；所說(shuō)的陰離子為BF4-；所說(shuō)的陽(yáng)離子為
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所用的[Bmim]BF4離子液體的液態(tài)范圍為-73℃～486℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，用量為總單體質(zhì)量的0.2～1.2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，總單體在離子液體中的質(zhì)量為10～35％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，第一單體質(zhì)量占總單體質(zhì)量的80～88％，第二單體質(zhì)量占總單體質(zhì)量的11.5～17％，第三單體質(zhì)量占總單體質(zhì)量的0.5～3％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5、6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所制備的丙烯腈共聚物的粘均分子量為3×104～8×104，轉(zhuǎn)化率達(dá)到70％以上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種快速高效制備丙烯腈聚合物的方法，包括如下步驟將第一單體丙烯腈、第二單體丙烯酸甲酯、第三單體衣康酸、引發(fā)劑依次加入離子液體中，攪拌溶解，在50－80℃，聚合反應(yīng)0.5～4小時(shí)，得到丙烯腈共聚物。本發(fā)明的有益效果是大大加快聚合反應(yīng)的速率，轉(zhuǎn)化率提高；所采用的離子液體無(wú)揮發(fā)性，有利于反應(yīng)結(jié)束后離子液體的回收及再利用；所采用的離子液體液態(tài)范圍寬，在聚合反應(yīng)的溫度范圍內(nèi)，有利于反應(yīng)溫度的控制。
文檔編號(hào)C08F220/04GK1775821SQ200510111530
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者張玉梅, 李達(dá), 王華平, 王彪, 劉崴崴, 趙婷婷, 趙天瑜, 屠曉萍 申請(qǐng)人:東華大學(xué)