目前聚磷腈高分子的合成方法主要有熱開環(huán)聚合(本體聚合)、溶液聚合以及室溫“活性陽離子”聚合等。由于在高分子電解質中用到的聚磷腈高分子多為烷氧基、苯氧基和胺基聚磷腈衍生物,因而研究人員多采用先熱開環(huán)聚合,得到聚二氯磷腈,再通過取代反應連上不同功能化側鏈。將環(huán)狀的氯代磷腈三聚體于真空條件下在250℃開環(huán)聚合得長鏈聚合物,反應式見式如下圖所示:
由于熱開環(huán)法需要較高的反應溫度(在200~300℃),如何提供高溫反應環(huán)境便是在研究中遇到的難題。 考慮到熱開環(huán)法的反應時間較長(一般在10 h以上)、加熱源能夠長時間連續(xù)保持且在反應過程中安全和不污染環(huán)境,選擇了操作控制方便,最高設定溫度能達到1 000℃的陶瓷馬福爐作為反應器。在多次反復實驗中得出;最優(yōu)的反應溫度在240~260℃,反應時間在15~25 h。
當六氯環(huán)三磷腈在真空封管中熱聚合完畢后,將安培瓶隔絕空氣,在石油醚中打碎,洗去未反應的三聚體,之后將線性聚二氯磷腈溶解在溶劑中。一開始,使用四氫呋喃作為溶劑,攪拌5 h后漸漸溶解,溶液呈透明,這時的溶液即可留待下步反應。在研究過程中觀察到:第1天還澄清透明的溶液,第2天上午已經變得渾濁,下午更變得分層,盛溶液的磨口瓶底部甚至出現(xiàn)了如生蛋清的淺白色彈性沉淀,用玻璃棒攪拌溶液,淺白色彈性沉淀不消失,幾個小時后沉淀變?yōu)榘咨?。之后又選擇了苯、甲苯作溶劑,發(fā)現(xiàn)也出現(xiàn)了相似的情況??梢娋鄱攘纂嫒芤褐荒茉诟稍锃h(huán)境和一定溫度范圍內短暫保存,長時間存放會使聚合物發(fā)生凝膠。