一种利用生物基阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的生产工艺

本发明涉及生物物质新材料领域，具体涉及一种利用生物基阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的生产工艺。

背景技术：

1、聚甲醛生产路线是聚甲醛的生产工艺中较为常用的方法之一，它是以三聚甲醛和环醚为共聚单体聚合而成的共聚物 。国内聚甲醛生产企业所生产出来的聚甲醛产品90%以上为通用型号产品,大多应用于民生用品、工业配件以及中低端电子产品市场。目前,高附加值的改性聚甲醛产品是聚甲醛行业获利较丰的新一代产品。另一方面，阿魏酸是植物界中普遍存在的一种酚酸。其是从当归、川芎、阿魏等中药中提取的一种肉桂酸的衍生物，其阿魏酸聚合衍生物具有抗氧化活性、清除自由基、抑菌、毒性低、安全性高及抗紫外线辐射等特点，因此提出一种利用生物基阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的生产工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的，为了提升共聚甲醛产品的附加值，提出一种利用生物基阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的生产工艺，本发明将其生物基阿魏酸接入了共聚甲醛的侧链，来提升其特殊性能，同时也提升了生物基阿魏酸的附加值。本发明涉及采用乙酰阿魏酸与2-氯甲基-1，3-二氧戊环进行室温搅拌混合反应后生成2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环。再通过以三聚甲醛为主聚合单体，2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环为共聚合单体进行共聚合，生成了具有阿魏酸优良性质的聚缩醛共聚物。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种利用生物基阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的生产工艺，工艺步骤如下：

4、（1）2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环的合成；

5、在反应釜中加入乙酰阿魏酸、2-氯甲基-1，3-二氧戊环、二甲基亚砜以及氢氧化钾，室温搅拌22~26小时后，加入水溶解后，乙酸乙酯萃取，取水相将ph值调到小于7，过滤干燥得橙黄色粉末；

6、（2）阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的合成；

7、将2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环与三聚甲醛按配比加入双桨叶式反应器中，再向其中加入一定配比的二甲氧基甲烷及二氧戊环，双桨叶式反应器底部采用夹套式，通过热水加热和冷却水冷却至适合的温度，双桨叶式反应器内开始反应产生大量白色不可溶固体，经三乙胺水溶液搅拌终止反应后粉碎，分离得到固体产物，经过干燥最终得到阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的粉末产品。

8、2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环及阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的制备方法中投料范围为：

9、2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环的制备过程中，乙酰阿魏酸与2-氯甲基-1，3-二氧戊环的投料摩尔比为1:1～1:2，乙酰阿魏酸可以过量；为了反应的经济性和后期精制的操作难易度的考虑，选择乙酰阿魏酸与2-氯甲基-1，3-二氧戊环的投料摩尔比为1:1进行进料；

10、阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的制备过程中，2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环与三聚甲醛的摩尔投料比为0.001～0.1： 2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环为少量添加，低于0.01：1对性能影响不明显，超过0.1：1会影响聚缩醛原有性能。

11、阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物的共聚添加物为2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环，权利范围包括可以采用2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环作为共聚单体的任意聚合反应场合。

12、阿魏酸是植物界中普遍存在的一种酚酸。其是从当归、川芎、阿魏等中药中提取的一种肉桂酸的衍生物。阿魏酸在植物体中是以酯的形态而存在的，所以从植物体内提取的时候可以通过先提取后水解或者是先水解后提取这 2种方法来得到阿魏酸。通过提纯所得阿魏酸是由具有不同不饱和度侧链烷基的苯酚组成（如式1所示），而阿魏酸具有抗氧化活性、清除自由基、抑菌、毒性低、安全性高及抗紫外线辐射等特点。

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14、式1 阿魏酸结构

15、聚缩醛共聚物（如式2所示）是一种综合性能优良的工程塑料，具有高的力学性能，如强度、模量、耐磨性、韧性、耐疲劳性和抗蠕变性，还具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和可加工性，是五大通用工程塑料之一。

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17、式2 聚缩醛共聚物基本结构

18、本专利采用阿魏酸的衍生物乙酰阿魏酸与2-氯甲基-1，3-二氧戊环进行室温搅拌混合反应后生成2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环。（反应式如式3所示）

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20、式3 2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环反应方程式

21、通过以三聚甲醛为主聚合单体，2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环为共聚合单体，共聚生成了具有阿魏酸优良性质的聚缩醛共聚物（反应式如式4所示）。

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23、式4 阿魏酸侧链修饰的聚缩醛共聚物

24、该生产工艺引入生物基阿魏酸，将它接进了共聚甲醛的侧链，来提升聚缩醛共聚物的材料性质，从而进一步提升其附加值。同时，本发明开拓了阿魏酸使用范围，提升了生物不可食用阿魏酸的附加值。

25、双桨叶式反应器包括有机架，所述机架上设有搅拌箱体，所述搅拌箱体的内部通过轴承旋转连接有相互平行的第一桨叶和第二桨叶，所述第一 桨叶和第二桨叶二者结构相同，所述第一桨叶和第二桨叶均由主管和多个等距设置的空心叶片组成，所述第一桨叶的空心叶片与所述第二桨叶的空心叶片相互交错设置，所述主轴包括有第一介质管道和套设在第一介质管道外的固定管，所述固定管与所述第一介质管道之间成型有出水通道，所述空心叶片设置在所述固定管的外侧壁上，所述固定管设有空心叶片的位置处设有进水管，所述进水管一端与所述第一介质管道固定连接且与所述第一介质管道的内腔相互连通，所述进水管的另一端与所述固定管固定连接且位于所述空心叶片的内腔内，所述固定管设有所述空心叶片的位置处还开设有第一出水孔。

26、本发明将物料加入至搅拌箱体内，对搅拌箱体进行升温，之后通过第一桨叶和第二桨叶的交错的高速搅匀和分散反应物，使得反应物进行充分反应，等到搅拌箱体内产生大量橙黄色不可溶固体后，降温，之后导入三乙胺水溶液，进行搅拌，反应结束后，得到产品共聚甲醛，继续升温，使得共聚甲醛进行干燥，同时通过第一桨叶第二桨叶的交错搅拌，对共聚甲醛进行粉碎和分离，从而得到固体粉末共聚甲醛，使得搅拌、分离、反应均在一个搅拌箱内完成，减少了设备，提高了工作效率。

27、本发明通过第一介质管道将热水、冷水或蒸汽通入，之后通过进水管进入至空心叶片的内腔，之后吸热或者放热后的介质通过第一出水孔排出，使料堆能够进行充分加热或者冷却，加快反应效率，节省了人力和时间。

28、优选地，所述进水管沿着所述固定管侧壁的周向分布有三个以上，所述第一出水孔设在相邻的两个进水管之间，加快出介质的时间。

29、优选地，所述搅拌箱体包括有顶部开口的第一箱体与第二箱体，所述第二箱体套设在所述第一箱体的外侧，所述第一箱体与所述第二箱体的截面为半圆形，所述第一箱体与所述第二箱体之间成型有出水空间，所述出水空间上设有支撑柱，所述支撑柱的一端与所述第一箱体固定连接，另一端与所述第二箱体固定连接，所述出水空间的顶部设有两个相互平行的第二介质管道，所述第二介质管道上开设有若干个第二出水孔，两个所述第二介质管道设在所述搅拌箱体的长度方向上，所述第二箱体的底部开设有第三出水孔。

30、本发明通过第二介质管道，使得热水、冷水或蒸汽可以对第一箱体的外侧壁进行加热或者冷却，之后通过出水空间，将吸热或者放热后的水通过第三出水孔排出，与第一介质管道进行配合使用，能够加快加热或者冷却的效率。

31、优选地，所述进水管设在空心叶片的一端设有均压结构，所述均压结构包括有盖体、压缩弹簧、塞芯，所述进水管的末端成型有沿进水管轴向方向凸起的固定块，所述固定块上开设有与所述进水管内部相通的导通槽，所述塞芯塞在所述导通槽内，所述盖体与所述进水管的末端固定连接，所述压缩弹簧设在所述塞芯与所述盖体之间，所述盖体的顶部开设有三个以上的增压孔，位于左边第一个空心叶片内的压缩弹簧至位于最右边空心叶片内的压缩弹簧顶紧塞芯的力依次减小。

32、本发明通过均压机构使得进入至第一介质管道的介质能够自左向右依次分配，防止由于介质刚进入管道的水压最大，之后衰减，导致介质无法到达最右边的空心叶片的进水管内。

33、本发明通过盖体将匀压结构固定在进水管的末端，通过压缩弹簧顶紧塞芯的力，控制塞芯在导通槽内的位置，从而控制介质通过的量，通过增压孔将介质更好的压入至空心叶片内，从而达到匀压的目的。

34、优选地，所述第一介质管道的左端为进水口，右端为封闭口，所述第一介质管道的左端设有进水轴承，所述进水轴承的内圈与所述第一介质管道的外侧壁固定连接，所述进水轴承的外圈固定连接有进介质管，所述进介质管的外侧壁固定在所述机架上，本发明通过进水轴承便于第一介质管道的旋转，通过进介质管将介质抽入至第一介质管道内。

35、所述固定管的左端为封闭口，所述固定管的右端为出水口，所述固定管的右端比所述第一介质管道的右端长，所述固定管的左端比所述第一介质管道的左端短，所述固定管的右端设有出水轴承，所述出水轴承的内圈与所述固定管的外侧壁固定连接，所出水轴承的外圈固定连接有出液管，所述出液管的外侧壁与所述机架固定连接。本发明通过固定管的右端比所述第一介质管道的右端长，使得吸热或放热后的介质能够通过出液管排出。

36、第一桨叶的第一介质管道的外侧壁上设有主动齿轮，第二桨叶的第一介质管道的外侧壁上设有被动齿轮，所述主动齿轮与被动齿轮相互啮合，所述主动齿轮通过电机驱动，所述电机设在所述机架上。

37、通过电机带动主动齿轮旋转，从而带动被动齿轮旋转，从而带动第一桨叶和第二浆叶的旋转。

38、所述搅拌箱体的顶部盖合有盖板，所述盖板的顶部开设有进料口，所述搅拌箱体的侧壁开设有进气口和出气口，通过进气口能够通过氮气，通过出气口能够将气体排出。

39、综上所述，本发明的有益效果：

40、1.本发明的工艺采用2-乙酰阿魏酸甲基-1，3-二氧戊环为共聚单体与三聚甲醛进行共聚，所得共聚甲醛侧链上引入了阿魏酸基团，有效提升了共聚甲醛的物理性能，从而提升了其附加价值。

41、2.本发明的生物不可食用部分由来的阿魏酸无毒环保、价格低廉且性质稳定，即使在共聚产物中有微量残留，也不会对所制备材料的使用产生不良影响，同时因此本方法适用于环保、经济的聚缩醛共聚物工业化生产的实施。

42、3.本发明将物料加入至搅拌箱体内，对搅拌箱体进行升温，之后通过第一桨叶和第二桨叶的交错的高速搅匀和分散反应物，使得反应物进行充分反应，等到搅拌箱体内产生大量橙黄色不可溶固体后，降温，之后导入三乙胺水溶液，进行搅拌，反应结束后，得到产品共聚甲醛，继续升温，使得共聚甲醛进行干燥，同时通过第一桨叶第二桨叶的交错搅拌，对共聚甲醛进行粉碎和分离，从而得到固体粉末共聚甲醛，使得搅拌、分离、反应均在一个搅拌箱内完成，减少了设备，提高了工作效率，并且有利于提升聚缩醛共聚物的物理性能。

43、4.本发明通过第一介质管道将热水、冷水或蒸汽通入，之后通过进水管进入至空心叶片的内腔，之后吸热或者放热后的介质通过第一出水孔排出，使料堆能够进行充分加热或者冷却，加快反应效率，节省了人力和时间。

44、5.本发明通过第二介质管道，使得热水、冷水或蒸汽可以对第一箱体的外侧壁进行加热或者冷却，之后通过出水空间，将吸热或者放热后的水通过第三出水孔排出，与第一介质管道进行配合使用，能够加快加热或者冷却的效率。

45、6.本发明通过均压机构使得进入至第一介质管道的介质能够自左向右依次分配，防止由于介质刚进入管道的水压最大，之后衰减，导致介质无法到达最右边的空心叶片的进水管内。

46、7.本发明通过盖体将匀压结构固定在进水管的末端，通过压缩弹簧顶紧塞芯的力，控制塞芯在导通槽内的位置，从而控制介质通过的量，通过增压孔将介质更好的压入至空心叶片内，从而达到匀压的目的，从而有利于提升反应产物聚缩醛共聚物的物理性能。