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1、聚苯乙烯的功能聚合物的制备方法及应用综述摘要作为聚合物之一的聚苯乙烯的应用范围很广，其衍生物种类繁多，聚苯乙烯可用于合成不同的功能聚合物，不同的功能聚合物具有不同的合成方法和不同的功能应用，本综述就聚苯乙烯的不同功能聚合物的普遍制备方法和应用前景和意义作简要概述。关键词聚苯乙烯 衍生物 制备方法 应用 概述（一）侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯1侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯的制备方法以邻苯二甲酰亚胺钾盐为亲核取代试剂，通过盖布瑞尔反应(Gabrielaction)，将氯甲基聚苯乙烯(CMPS)转变为氨甲基聚苯乙烯。 首先研究了采用相转移化体系并通过亲核取代反应，制备氨甲基聚苯乙烯的前驱体苯二甲酰亚
2、胺基甲基聚苯乙烯的过程。相转移催化剂将邻苯二甲酰亚胺负离子从水相中转移至油相，与氯甲基聚苯乙烯亲核取代，顺利地将氯甲基聚苯乙烯大分子链上的氯甲基转变成了甲基化的邻苯二甲酰亚胺基，生成了邻苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯(PIPS)。在通过相转移催化制备PIPS的基础上，采用胶束催化体系，在酸性条件下，进行了PIPS的水解反应，将苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯转变为氨甲基聚苯乙烯(AMPS)。最后以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，使氨甲基聚苯乙烯与5-氯甲基-8-羟基喹啉进行均相反应，成功地制备了侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯(PS8q)，AMPS转化率达78%，即实现了8-羟基喹啉的高分子化。2 侧链带8-羟
3、基喹啉的聚苯乙烯的研究背景及意义在所有7种羟基喹啉中，8-羟基喹啉是唯一可与金属离子生成螯合物的物质1，长期以来，它在医药工业、农业以及分析测试等方面获得了广泛的应用2，如在分析化学领域，作为一种性能优异的螯合剂、萃取剂和金属离子指示剂，可用于溶剂萃取、吸光度分析3、荧光分析等4。基于8-羟基喹啉出色的螯合性能、尤其是其对过渡金属离子和重金属离子所具有的特殊优越的螯合性能，促使人们付出巨大的努力去研究它的高分子化方法以便更好的利用其螯合性能。8-羟基喹啉高分子化产物在有机电致发光，螯合树脂等众多科技领域都具有广阔的应用前景。（二）遇水崩解型聚苯乙烯1 遇水崩解型聚苯乙烯的制备方法采用反相乳液聚
4、合法合成了一系列不同吸水倍率的聚丙烯酸钠吸水树脂和以丙烯酸钠为主的多元共聚吸水树脂。将制备的吸水树脂与苯乙烯、表面活性剂(Span-80)组成聚合体系，用过氧化苯甲酞引发进行原位共混聚合，制得遇水崩解型聚苯乙烯。同时，采用“两步法”发泡工艺，制取崩解型聚苯乙烯的泡沫制品。对于聚苯乙烯/聚丙烯酸钠共混物而言，随着分散剂Span-80含量的增多，材料遇水崩解的性能先提高后下降。总之，Span-80用量对聚苯乙烯/吸水树脂共混材料崩解性能的影响应就吸水树脂种类的不同而分别考察。聚苯乙烯相对分子质量和聚丙烯酸钠添加量不同的聚苯乙烯/吸水树脂共混物在水的饱和蒸气压和流通的空气中均表现出不同的吸潮性能。在
5、饱和蒸气压中，聚苯乙烯相对分子质量较小，聚丙烯酸钠含量较多的样品容易吸潮崩解。2 遇水崩解型聚苯乙烯的研究意义大量使用的一次性塑料，因为不便于回收和不可降解，造成了严重的环境污染。降解塑料是消除其污染较好的办法。目前在制取可降解高分子材料方面还没有大的突破，采用微生物合成降解高分子材料的方法存在着成本高、工业化生产难度大的问题，产品很难应用于日常生活中，只能用于医药等特殊领域;加入光降解剂以及与淀粉等共混得到的产物，降解时一方面要求的条件苛刻、降解时间过长，另一方面大部分可降解材料在经过很长时间后也只是体积变小，或变为小碎块、小碎片，仍无法参与自然界中碳元素的动态平衡。考虑到目前的技术水平和市
6、场的接受能力，共混型降解塑料仍然是降解塑料市场的主流。以往实验中，我们通过反相乳液聚合法和原位共混聚合法合成出不同相态、不同聚丙烯酸钠含量的聚苯乙烯/聚丙烯酸钠吸水聚合物微粒共混物。产物为白色，遇水后会很快崩解为含水凝胶的聚苯乙烯粉末，消除视觉污染。崩解后形成的聚苯乙烯粉末尺寸在1mm以下，表面劲附着吸水树脂凝胶，具有一定的吸水青岛科技大学硕士研究生学位论文能力，在土壤中可起到保水、保肥、增加土壤形成团粒结构能力的作用。聚苯乙烯是碳氢化合物，无毒无味，虽然在短期内无法完全降解成玩O2和CO2，但是随着时间的推移，最终会回归自然，只不过要比天然材料的时间长一些。但相比于普通塑料，时间则大大缩短。
7、聚苯乙烯/聚丙烯酸钠共混物遇水崩解成粉末所需的时间比生物崩坏性材料所需的时间要短，崩解彻底，同时生产工艺简单、成本较低，是一种比较理想的环境友好材料。开发此类材料，不仅有利于环境保护，而且有利于推向市场。探讨该类聚合物遇水崩解的机制，为开发新型遇水可控崩解的环保包装材料奠定理论基础，有望开发出环境友好的家用电器包装用聚苯乙烯泡沫，以替代现行使用的普通聚苯乙烯泡沫，减轻对环境的污染和破坏。（三）羧基化聚苯乙烯1. 羧基化聚苯乙烯的制备方法用两种方法制备羧基化聚苯乙烯:第一种是用邻苯二甲酸酐作为酰基化试剂，运用傅克酰基化反应在聚苯乙烯微球上进行羧基功能化得到羧基化聚苯乙烯；第二种是通过氧化乙酰基聚
8、苯乙烯制得。由于聚苯乙烯型聚合物的应用非常广泛，其原料在市场上很容易购得，且价格便宜，单体经聚合，可以获得性能优异，形状规整的微球，与其它聚合物载体相比，聚合物链上的苯环可以很容易通过芳环的取代反应引入各种所需的功能基团。所以此处选用聚苯乙烯二乙烯基苯交联共聚物微球为聚合物载体，并且选择傅克酰基化反应对其功能化引入羧基基团，用制得的羧基树脂与羟基形成酯键的反应，接上柔性链（双醛淀粉）或PET药物（脱氧胸腺嘧啶核苷），前者用于酶的柔性固定化，后者用于放射性核素的标记；同时该羧基型聚苯乙烯聚合物本身还可用作弱酸型离子交换树脂。2. 羧基化聚苯乙烯的研究意义近年来随着生物、医学等高科技的发展和制药领
9、域对分离、分析技术的高要求，人们对用于分离、分析及合成高附加值药物的聚合物微球载体的要求也不断苛求，即不仅局限于是否制备出一般的珠体微球，还对聚合物微球的粒径单分散性（粒径的均匀度）、孔径的分布及大小、溶胀性的高低及功能基担载量的多少提出了要求。本论文使用的高分子聚合物载体为自制的聚苯乙烯与二乙烯基苯（DVB）共聚的、粒径单分散的微球（该微球可根据不同的用途选用不同粒径即由几微米至200微米），并用傅克酰基化反应在该聚苯乙烯微球上接上羧基基团，制备方法简单易行，并可根据不同的要求制备出不同担载量的羧基化聚苯乙烯。而且羧基化聚苯乙烯的应用相当广泛。由此可见羧基化聚苯乙烯有一定的研究价值和应用前景
10、。（四）环氧化聚苯乙烯1. 环氧化聚苯乙烯的制备方法将环氧聚醚接枝于胺化的聚苯乙烯微球，制备环氧化聚苯乙烯微球2. 环氧化聚苯乙烯在果胶酶固定化中的应用 果胶酶在食品工业已有广泛应用，适用于葡萄、苹果和枇杷等多种水果的加工，是饮料工业中有效的澄清剂，已广泛运用于果汁、果酒的工业化生产5-6。此外，在天然产物的提取、纺织麻类脱胶、造纸业中的生物制浆等方面也多有应用。已有将果胶酶固定于载体制成固定化酶的报道7-8，但是，由于固定化载体强度等各方面原因，限制了其在生产上的实际运用，所以探讨果胶酶固定化的有效方法具有重要意义。聚苯乙烯微球是高分子微球中使用广泛，性能优越的一类9，是优良的固定化载体，选
11、择适当的亲水链并接枝于载体上才可以制得弹性固定化载体。由于聚环氧乙醚分子链间作用力小，具有柔顺、亲水、较好生物相容性的性质。因此本文是将已经末端环氧化的聚乙二醇与胺化聚苯乙烯结合而制备了固定化载体。此固定化载体可用于酶的固定化。这对酶蛋白反应过程中稳定性的机理等讨论有着积极的意义。（五）抗菌型高抗冲聚苯乙烯1. 抗菌型高抗冲聚苯乙烯的制备方法 有两种方法来制备抗菌型HIPS: 一是以通用的HIPS 为基体, 选用自制的抗菌母料及它们的复合物, 通过熔融共混挤出工艺而制得抗菌HIPS; 二是采用热本体聚合的方法, 在聚合之初加入自制的抗菌母料而制得抗菌HIPS。采用机械共混法和热本体聚合法制备抗
12、菌型高抗冲PS (HIPS) , 通过定性和定量试验对抗菌型HIPS 的抗菌活性进行了测定与分析。结果表明, 用机械共混法和热本体聚合法制得的抗菌型HIPS 都具有强抗菌活性, 抗菌率分别达95%和99%以上; 在热本体聚合法中, 对所用PSK211 中的抗菌组分的表面处理能有效地提高产物在短接触时间下的抗菌活性; 通过这两种方法制备的抗菌型HIPS 未产生变色, 在放置3 年后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均超过99% , 表现出优异的抗菌稳定性、持久性。2. 抗菌型高抗冲聚苯乙烯的研究意义近年来接连发生的“非典”袭击、“禽流感”的肆虐、各种致病性微生物对人类社会的危害事件, 使人们对疾
13、病控制和预防的重视提高到了前所未有的高度。公众对自身居住、工作、生活的环境卫生意识得到了进一步的提高, 促进了抗菌技术和抗菌材料的快速发展, 催生了抗菌制品的庞大市场10 。故抗菌型高抗冲聚苯乙烯的应用就在于此。（六）三维有序大孔聚苯乙烯1. 三维有序大孔聚苯乙烯的制备 三维有序大孔材料(3DOM)11的主要制备方法是模板法,它包括三个步骤:1) 用单分散胶体颗粒组装成有序的密堆积结构作为板;2) 在模板的间隙中填充所需要的材料或材料的前驱物;3) 去除模板,余下的是一种三维有序大孔结构. 本实验以三维规则排列的二氧化硅作为模板,以含有引发剂的苯乙烯单体作为前驱物来制备聚苯乙烯3DOM 材料.
14、 其中能否将苯乙烯单体顺利填充到模板中是该方法的关键技术之一. 然而SiO2 和苯乙烯之间由于表面性质的不同,苯乙烯单体难以顺利渗透进SiO2 模板中. 为此, 容建华等人曾用乙烯基三甲氧基硅烷偶联试剂处理先已组装好的模板,使表面亲油性增强. 本文提出对未组装的二氧化硅颗粒先进行表面改性后再进行组装的方法,改善了苯乙烯与二氧化硅颗粒之间的润湿性,获得了三维有序大孔聚苯乙烯.2. 三维有序大孔聚苯乙烯的应用三维有序大孔材料兼具固体材料本身和长程周期有序结构两种特性,在生物医学12、环境治理13、催化剂载体14、智能传感器15等诸多领域有广泛的应用前景16。近年来,具有光子带隙的三维有序大孔材料的
15、研究更引起了学术界和技术界的广泛关注,这种材料可作为光子晶体1719.光子晶体可以控制光子的传播,是全光集成回路器件的基础,可以应用于很多方面20,例如导波器21、滤光片22、高密度磁信息储存器23、光开关24等.参考文献：1常文保,李克安.简明分析化学手册M.北京：化学工业出版社,1981,256-259.2朱淬砺.药物合成反应M.北京：化学工业出版社,1982,395-398.3许涛,谢海珍,刘道杰.8-羟基喹啉类试剂在光度分析中的应用J.聊城大学学报,2003,16(2)：42-45,53.4张孙伟,汤富隆等.现代化学试剂手册.第二分册.化学分析试剂.北京：化学工业出版社,1987,362-365.5 何志刚, 李维新,林晓姿.枇杷果汁加工的酶处理技术研究J.食品科学, 2004,25(1):72-756 杨军, 赵学慧.果胶酶对果蔬制汁作用的研究J. 食品科技, 1998(3)：27-297 王宏,仇农学.果胶酶的固定化J.食品与发酵工业,2005,31(2):70-728 张应玖,金成日,王红梅,等果胶酶的固定化研究J.生物技术,1996, 6(2)：26-299 Mathur N K, Narang C K, Williams R E.聚合物在有机化学中的应用M.北京：化学工业出版社,1980:710 李毕忠1 第四届中国抗菌产业发展大会论文集, 上海
