丙烯腈/4-乙烯基吡啶辐射溶液共聚合

作者：孙锐; 王雨松; 姜志文; 舒晶晶; 汪谟贞^*; 葛学武^*

来源：辐射研究与辐射工艺学报, 2022, 40(01): 30-41.

• 辐射溶液聚合
• γ射线
• 丙烯腈
• 4-乙烯基吡啶
• 亲水性聚丙烯腈

丙烯腈（AN）与亲水性单体的共聚是制备亲水性聚丙烯腈（PAN）功能材料的有效方式之一。本研究以AN与4-乙烯基吡啶（4-VP）的二甲亚砜（DMSO）溶液为研究对象，开展了γ射线辐射溶液共聚合制备AN/4-VP二元共聚物的研究，并对所合成的二元共聚物的化学结构、相对分子量、热性能和亲水性进行了表征分析。研究结果表明：γ射线辐照可以在室温下顺利引发AN和4-VP在DMSO中的共聚反应。吸收剂量在25 kGy时，单体转化率即达到90%以上，但所得共聚物相对分子量与剂量率相关。在30 kGy吸收剂量下，采用较低的剂量率（如11 Gy/min）辐照时，可以直接得到黏度为250 Pa·s的P(AN-co-4-VP)二元无规共聚物溶液，所合成的共聚物重均相对分子量约13万，两种单体结构单元组成与投料比一致；当剂量率超过20 Gy/min，所合成的共聚物相对分子量反而下降。当4-VP与AN的相对物质的量比较低（2%）时，辐射溶液聚合合成的P(AN-co-4-VP)二元无规共聚物热性能基本与PAN均聚物一致，并且4-VP并不参与-C≡N侧基的成环或交联反应。但P(AN-co-4-VP)二元无规共聚物的水接触角随着4-VP含量增加而逐渐减小，说明4-VP的引入可以提高PAN的亲水性。本文不仅为聚丙烯腈亲水改性提供了新思路，而且证明采用辐射溶液聚合方式可以直接得到高质量分数（>20%）的丙烯腈均聚物或共聚物的DMSO溶液，拓展了辐射技术在丙烯腈溶液聚合领域中的应用。

• 单位
  中国科学技术大学; 中国科学院