聚硝基苯乙烯的一步合成I.聚合工艺、溶剂极性、浓硫酸用量的影响.pdfVIP

研究与开发 合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2014，31（4）：  9  CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS        聚硝基苯乙烯的一步合成 I. 聚合工艺、溶剂极性、浓硫酸用量的影响 朱 瑞，丹媛媛，蔡星伟，王 超，杨宏训 （江苏科技大学生物与化学工程学院，江苏省镇江市 212003） 摘  要： 利用发烟硝酸进行聚硝基苯乙烯的一步合成，研究了聚合温度、溶剂极性、反应时间和浓硫酸等 对反应的影响，并考察了这些因素对硝基导入率的影响。结果表明：随聚合温度降低，溶剂极性增加，反应时 间延长，浓硫酸用量（占发烟硝酸和浓硫酸总质量的百分数）增加，聚硝基苯乙烯的相对分子质量增大、收率提 高；硝基导入率随聚合温度的降低而降低，随反应时间的延长及浓硫酸用量的增加而增加。 关键词： 聚硝基苯乙烯  硝化  阳离子聚合 中图分类号： TQ 32    文献标识码： B    文章编号：  1002-1396（2014）04-0009-04 聚苯乙烯（PS）的苯环易于发生功能化反应 本工作考察了聚合温度、溶剂极性、反应时 （如硝化、磺化等），苯环上的氢原子被硝基取代 间及浓硫酸用量对苯乙烯聚合和硝化结果的影 即为聚硝基苯乙烯，还原硝基则生成聚胺基苯乙 响。与传统的两步法相比，该合成方法具有反应 烯。这类功能高分子在自组装、生物医用高分子、 时间短、硝基导入率高等优点，且工艺简单、成本 水处理、离子交换树脂、鳌合剂、固定化催化剂和 低廉，可用于工业生产。 染料等领域有广阔的应用前景[1-5]。Bachman等[6-7] 最早将PS通过硝化、还原、重氮化和偶合四步反 1 实验部分 应（简称NRDC反应路线）制备了偶氮聚合物。此 1.1 主要原料 类聚硝基苯乙烯的合成采用交联PS基体，反应界 苯乙烯，分析纯，使用前用无水氯化钙干燥， 面小，硝化率不高且最终产物不溶，影响了功能化 再在氢化钙存在下回流，于高纯氮气保护下减压 反应产率，也限制了它们在可溶性方面的应用。 蒸馏两遍，广州斯诺有限公司生产。发烟硝酸，浓 张晶等[8]改进了NRDC反应路线，以间硝基甲苯 硫酸，均为分析纯，市售。正己烷，CHCl ，均为分 2 2 。 为溶剂对非交联PS进行硝化得到较高的硝化率， 析纯，用4A型分子筛干燥7天，再在高纯氮气保护 但间硝基甲苯价格高影响了此研究在工业上的 下加氯化钙回流24 h，并蒸馏，北京化工厂生产。 应用。Kim等[9]将PS硝化、还原制备了聚氨基苯乙 1.2 主要仪器 烯，作为功能高分子膜的基础材料。可见聚硝基 LC-15C型凝胶渗透色谱仪；IRPrestige-21 型 苯乙烯已成为各种功能高分子的中间材料，其质 傅里叶变换红外光谱仪，测定范围400~4 000 cm-1： 量的优劣直接影响功能高分子材料的性能。利用 均为日本岛津公司生产。UNITY-INOVA 400型核 发烟硝酸引发苯乙烯聚合、硝化一步合成[10]，制备 磁共振波谱仪，美国Varian公司生产。 聚硝基苯乙烯的反应式见图1。 收稿日期： 2014-01-28。 n 修回日期： 2014-04-27。 作者简介： 朱瑞，1982年生，博士，  CH2Cl2