介绍
二乙二醇二乙烯基醚(Diethyleneglycoldivinylether,简称DDE)是一种典型的双官能团乙烯基醚类单体,具优异的聚合反应活性、结构可设计性与金属离子络合能力,在橡胶交联、离子交换树脂、医药辅料、电池材料等传统工业领域有着广泛应用。

图一 二乙二醇二乙烯基醚
特性
双官能团的可控反应活性
二乙二醇二乙烯基醚分子两端的乙烯氧基具有极高的聚合反应活性,可在自由基、阳离子引发体系下发生均聚或共聚反应,既能够通过双官能团的交联反应构建三维网状聚合物,也可通过分子内环聚合形成线性可溶性聚合物,聚合行为可通过单体配比、反应条件精准调控。
类冠醚的金属离子络合能力
二乙二醇二乙烯基醚分子中的多醚键结构与冠醚具有相似的配位特性,其低聚物与聚合物可与碱金属、碱土金属阳离子形成稳定的包合复合物。这种特性不仅使其具备离子交换与络合性能,更能通过阳离子络合活化阴离子。
自由基共聚
二乙二醇二乙烯基醚聚合后残留的乙烯氧基可通过水解、加成、氧化等反应进行二次官能化,为聚合物的后改性提供了丰富的反应位点,可根据应用需求定向引入功能基团,实现材料性能的精准定制。以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,在60℃氩气氛围下实现了DDE与甲基乙烯基硫醚(MVS)的自由基统计共聚。
二乙二醇二乙烯基醚在单体混合物中的摩尔占比直接决定了共聚物的形态与溶解性,当DDE摩尔分数为0.6~0.8时,聚合产物为不溶性交联粉末,当DDE摩尔分数降至0.2~0.5时,可以得到可溶于丙酮、苯、二甲基亚砜(DMSO)的树脂状线性共聚物,其中DDE结构单元的摩尔分数为0.14~0.31,且共聚物始终富集MVS结构单元。
高二乙二醇二乙烯基醚含量下可溶性聚合物的形成,源于DDE分子强烈的环聚合倾向。在自由基聚合过程中,DDE分子优先发生分子内的环化反应,形成含冠醚状大环结构的线性聚合物,而非分子间的交联反应。共聚物的红外光谱中,820、950~960、1200~1210、1620cm⁻¹等特征吸收峰对应共聚物中残留的乙烯氧基,680、740cm⁻¹处的吸收峰则归属于MVS单元的甲硫基,直接证明了两种结构单元在聚合物链中的共存;

图二 二乙二醇二乙烯基醚的共聚
共聚物改性
为赋予共聚物更强的金属络合能力与碱性位点,对二乙二醇二乙烯基醚-MVS共聚物进行了两步定向改性,首先采用5%HCl的乙醇-水溶液(1:1)对共聚物回流处理12小时,红外光谱中乙烯氧基的特征吸收峰完全消失,实现了残留乙烯氧基的完全水解。接着以35%过氧化氢为氧化剂,在丙酮体系中对水解后的共聚物进行氧化,将MVS单元中的硫醚基团(-S-CH₃)高选择性转化为亚砜基团(-SO-CH₃)。该氧化条件温和,不会破坏聚合物主链,仅在红外光谱中1030cm⁻¹处出现S=O键的强伸缩振动峰,模型化合物聚甲基乙烯基硫醚(poly-MVS)氧化后分子量从15000升至16300,无明显降解。

图三 共聚物改性
共聚物在固体超强碱领域的应用
传统的强碱催化剂如氢氧化钾(KOH)存在有机溶剂溶解性差、腐蚀性强、无法循环复用、产物分离困难等问题,而二乙二醇二乙烯基醚基共聚物凭借类冠醚的络合特性,成为构建高性能固体超强碱的理想聚合物基体。该类固体超强碱可高效催化丙酮乙炔化(Favorsky 反应)、甲基炔丙基醚的质子转移异构化制备烯丙基甲基醚,以及乙二醇、二乙二醇与乙炔的乙烯基化反应,与传统氢氧化钾催化剂相比,其拥有优异的循环使用性能,多轮催化反应后钾元素流失率极低[1]。
参考文献
[1]Trofimov A B ,Morozova V L ,Mikhaleva I A , et al.Modified copolymers of bifunctional vinyl ethers with methyl vinyl sulfide as active matrices of solid superbases[J].Russian Chemical Bulletin,2008,57(10):2111-2116.DOI:10.1007/s11172-008-0286-2.