一种聚丙烯腈及其制备方法和应用

技术特征：
1.一种聚丙烯腈的制备方法，其特征在于，由包括以下质量份数的原料聚合反应得到：所述第一辅助单体包括乙烯基酯类单体、乙烯基咪唑、4
‑
丙烯酰吗啉和苯乙烯中的一种或多种；所述第二辅助单体包括乙烯基酸类单体、乙烯基胺类单体、乙烯基酰胺类单体和乙烯基酸的铵盐中的一种或多种；所述聚合介质包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸氢甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸甲丁酯中的一种或多种；所述聚丙烯腈的制备方法包括以下步骤：将所述原料混合进行聚合反应，得到含聚丙烯腈的悬浊液；脱除所述悬浊液中的未反应单体和聚合介质，得到聚丙烯腈。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙烯基酯类单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、乙酸丙烯酯、乙酸烯丙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸
‑2‑
乙基己酯、甲基丙烯酸
‑2‑
乙基己酯、甲基丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、马来酸二甲酯、衣康酸二甲酯、衣康酸单甲酯、衣康酸单乙酯、衣康酸单正丙酯、衣康酸单异丙酯、衣康酸单正丁酯、衣康酸单异丁酯、2
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(二甲氨基)丙烯酸乙酯、3
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(二甲氨基)丙烯酸丙酯、丙烯酸乙酯和甲丙烯酸乙酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙烯基酸类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、甲基富马酸、2
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丁烯酸、马来酸、甲基马来酸、2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙烷磺酸和甲基丙烯基磺酸中的一种或多种；所述乙烯基胺类单体包括二甲基氨基甲基丙烯乙酯、2
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乙基氨基甲基丙烯酸乙酯和n,n
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二甲基烯丙基胺中的一种或多种；所述乙烯基酰胺类单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n
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羟甲基丙烯酰胺、n,n
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二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯基磺酸胺和苯乙烯磺酸胺中的一种或多种；所述乙烯基酸的铵盐包括衣康酸铵。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮类引发剂和/或过氧类引发剂；所述偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉和偶氮二甲基n
‑2‑
羟丁基丙酰胺中的一种或多种；所述过氧类引发剂包括过氧化
氢、过氧化苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化氢异丙苯、氢过氧化叔丁基、过氧化二碳酸二异丙酯、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助沉淀剂包括水、乙醇、甲醇、戊醇、正丁醇、异丁醇、环己醇、苯甲醇、乙二醇、甘油、氯仿、蚁酸和醋酸中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为30～100℃。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的时间为0.5～24h。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应在保护气氛下进行。9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备的聚丙烯腈，所述聚丙烯腈的数均分子量为4
×
104～5
×
105g/mol；所述聚丙烯腈的分子量分布指数为2.0～3.5。10.权利要求9所述聚丙烯腈在制备聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维或聚丙烯腈基碳纳米粒子中的应用。

技术总结
本发明提供了一种聚丙烯腈及其制备方法和应用，属于高分子合成与加工技术领域。本发明聚丙烯腈的制备方法具有聚丙烯腈共聚组成可调范围大、聚合体系粘度低、聚合单体浓度高、抗结疤能力强的优点，利于连续聚合时补加聚合单体的快速均匀分散和聚合反应热量的传递；聚合产物形成的微小颗粒有利于活性自由基链的长时间存活，可实现快速聚合和制备较高分子量的聚丙烯腈，经后续脱单、脱聚合介质、洗涤及干燥后，得到聚丙烯腈粉末。本发明方法制备的聚丙烯腈粉末由几十纳米至数百纳米的聚丙烯腈纳米粒子组成，可用于制备聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈基碳纤维或聚丙烯腈基碳纳米粒子。烯腈基碳纤维或聚丙烯腈基碳纳米粒子。烯腈基碳纤维或聚丙烯腈基碳纳米粒子。


技术研发人员：付中禹 闫慧洁 张会轩
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2021/9/16