一种甲基丙烯酸甲酯聚合物的制备方法和甲基丙烯酸甲酯聚合物与流程

文档序号:37841020发布日期:2024-05-07 19:15阅读:39来源:国知局

本发明涉及高分子聚合物,具体为一种甲基丙烯酸甲酯聚合物的制备方法和甲基丙烯酸甲酯聚合物。


背景技术:

1、甲基丙烯酸甲酯,又名异丁烯酸甲酯,是一种有机化合物,主要用作有机玻璃的单体,以及制造树脂、塑料、涂料、粘合剂、润滑剂浸润剂、纸张上光剂等。聚合物,又称高分子,是一类相同结构单元以重复的方式连接而成的相对分子量庞大的物质。高分子聚合物有很多性能,按来源分,天热高分子和合成高分子;按性能分,塑料、橡胶和纤维;按用途分,通用高分子、工程材料高分子、功能高分子、仿生高分子、医用高分子、生物高分子等。


技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足,本发明提供了一种甲基丙烯酸甲酯聚合物的制备方法和甲基丙烯酸甲酯聚合物。

3、(二)技术方案

4、一种甲基丙烯酸甲酯聚合物结构式如下:

5、;

6、所述甲基丙烯酸甲酯聚合物包含如下组分:90-99 wt%的甲基丙烯酸甲酯聚合物、0.1-1 wt%的抑菌复合材料、0.1-0.5 wt%的抗氧化剂、1-5 wt%的紫外吸收剂、0.1-1 wt%的润滑剂。

7、优选的,所述甲基丙烯酸甲酯聚合物为甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成;所述甲基丙烯酸甲酯聚合物的单体分子量为100.12。

8、优选的,所述甲基丙烯酸甲酯聚合物的制备方法如下:将甲基丙烯酸甲酯与乙醇加入反应器中混合均匀,通氮气将反应器中的空气排空,30-50℃下加入0.1-0.6克分子/升的引发剂水合肼,反应4-15 h,用沉降法将聚合物析出,室温下放置 12 h,再置于真空条件下,干燥,得到甲基丙烯酸甲酯聚合物。

9、优选的,所述抑菌复合材料的制备方法如下:

10、s1、将壳聚糖加入5-12%醋酸溶液中浸泡,搅拌10-20 h,加入乙醇稀释,通氮气,逐滴加入4’-甲酰基苯并15-冠-5的乙醇溶液,继续回流20-40 h,抽滤烘干,经索式提取器用无水乙醇回流萃取10-20 h,烘干得到壳聚糖冠醚;

11、s2、将壳聚糖冠醚加入乙醇中,搅拌溶解,温度升至60-80℃,缓慢滴加环氧氯丙烷,保温1-5 h,温度降至20-40℃,加入氢氧化钠溶液,反应30-120 min,将反应物装入截留分子量为500-14000 da的透析袋中,浸没于蒸馏水中,透析3-8次,每次透析时间为60-120min,取出透析后的反应物,采用真空干燥将其干燥,得到环氧壳聚糖冠醚;

12、s3、将环氧壳聚糖冠醚、甘氨酸混合,加入乙醇中,搅拌30-60 min,加入催化剂氢氧化钠,30-60℃反应8-16 h,减压蒸馏,干燥,得到甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物;

13、s4、将聚乙烯醇、甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物混合搅拌10-30 min,加入催化剂浓硫酸,60-80℃反应12-24 h,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯;

14、s5、将聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯复合物用稀盐酸浸泡20-40 h,采用0.1-0.6 mol/l氢氧化钠洗至中性,经水、乙醇、乙醚洗涤3-8次,红外灯下干燥,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖酯复合物。

15、优选的,所述步骤s1中壳聚糖、4’-甲酰基苯并15-冠-5的质量比为1:1-5;步骤s2中壳聚糖冠醚、环氧氯丙烷的质量比为1:0.8-1.6;步骤s3中环氧壳聚糖冠醚、甘氨酸的质量比为1:1.2-2.4;步骤s4中聚乙烯醇、甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物的质量比为1:1.2-1.8。

16、优选的,所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂ca、抗氧剂dltp中的一种。

17、优选的,所述紫外吸收剂为苯并三唑类和三嗪类中的一种或者多种的组合。

18、优选的,所述润滑剂为皂类、硬脂酸十八烷醇酯、褐煤蜡酸皂酯、石蜡、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或者多种的组合。

19、(三)有益的技术效果

20、壳聚糖进行氨基保护后与环氧氯丙烷进行取代反应,得到环氧壳聚糖冠醚;环氧壳聚糖冠醚与甘氨酸之间进行开环反应,得到甘氨酸-壳聚糖冠醚;甘氨酸-壳聚糖冠醚与聚乙烯醇进行酰胺化反应,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯。该抑菌复合材料含有较多的活性基团,具有一定的抑菌性能,且在壳聚糖和聚乙烯醇上含有两个碳碳双键,能聚合成高分子,与甲基丙烯酸甲酯混合,能提高甲基丙烯酸甲酯的热稳定性、化学稳定性及机械强度,同时添加抗氧化剂、紫外吸收剂、润滑剂,对复合材料的质感和寿命都得到了很大的提升。

21、实施方式

22、实施例1

23、s1、将10 g壳聚糖加入20 ml 5%醋酸溶液中浸泡,搅拌10 h,加入20 ml乙醇稀释,通氮气,逐滴加入20 g 4’-甲酰基苯并15-冠-5的60 ml乙醇溶液,继续回流20 h,抽滤烘干,经索式提取器用无水乙醇回流萃取10 h,烘干得到壳聚糖冠醚。

24、s2、将10 g壳聚糖冠醚加入20 ml乙醇中,搅拌溶解,温度升至60℃,缓慢滴加8 g环氧氯丙烷,保温1 h,温度降至20℃,加入2 ml氢氧化钠溶液,反应30 min,将反应物装入截留分子量为500 da的透析袋中,浸没于蒸馏水中,透析3次,每次透析时间为60 min,取出透析后的反应物,采用真空干燥将其干燥,得到环氧壳聚糖冠醚。

25、s3、将10 g环氧壳聚糖冠醚、12 g甘氨酸混合,加入60 ml乙醇中,搅拌30 min,加入0.3 g催化剂氢氧化钠,30℃反应8 h,减压蒸馏,干燥,得到甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物。

26、s4、将8 g聚乙烯醇、10 g甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物混合搅拌10 min,加入0.3g催化剂浓硫酸,60℃反应12 h,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯。

27、s5、将聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯复合物用稀盐酸浸泡20 h,采用0.1 mol/l氢氧化钠洗至中性,经水、乙醇、乙醚洗涤3次,红外灯下干燥,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖酯复合物。

28、s6、将甲基丙烯酸甲酯与乙醇等量加入反应器中混合均匀,通氮气将反应器中的空气排空,30℃下加入0.1克分子/升的引发剂水合肼,反应4 h,用沉降法将聚合物析出,室温下放置 12 h,再置于真空条件下,干燥,得到甲基丙烯酸甲酯聚合物。

29、s7、将90 wt%的甲基丙烯酸甲酯聚合物、0.1 wt%的抑菌复合材料、0.1 wt%的抗氧化剂、1 wt%的紫外吸收剂、0.1 wt%的润滑剂混合,得到一种新型材料。

30、实施例2

31、s1、将20 g壳聚糖加入40 ml 12%醋酸溶液中浸泡,搅拌20 h,加入20 ml乙醇稀释,通氮气,逐滴加入80 g 4’-甲酰基苯并15-冠-5的120 ml乙醇溶液,继续回流40 h,抽滤烘干,经索式提取器用无水乙醇回流萃取20 h,烘干得到壳聚糖冠醚。

32、s2、将20 g壳聚糖冠醚加入40 ml乙醇中,搅拌溶解,温度升至80℃,缓慢滴加30 g环氧氯丙烷,保温5 h,温度降至40℃,加入5 ml氢氧化钠溶液,反应120 min,将反应物装入截留分子量为14000 da的透析袋中,浸没于蒸馏水中,透析8次,每次透析时间为120 min,取出透析后的反应物,采用真空干燥将其干燥,得到环氧壳聚糖冠醚。

33、s3、将20 g环氧壳聚糖冠醚、40 g甘氨酸混合,加入120 ml乙醇中,搅拌60 min,加入0.8 g催化剂氢氧化钠,60℃反应16 h,减压蒸馏,干燥,得到甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物。

34、s4、将16 g聚乙烯醇、25 g甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物混合搅拌30 min,加入0.8g催化剂浓硫酸,80℃反应24 h,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯。

35、s5、将聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯复合物用稀盐酸浸泡40 h,采用0.6 mol/l氢氧化钠洗至中性,经水、乙醇、乙醚洗涤8次,红外灯下干燥,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖酯复合物。

36、s6、将甲基丙烯酸甲酯与乙醇等量加入反应器中混合均匀,通氮气将反应器中的空气排空,50℃下加入0.6克分子/升的引发剂水合肼,反应15 h,用沉降法将聚合物析出,室温下放置 12 h,再置于真空条件下,干燥,得到甲基丙烯酸甲酯聚合物。

37、s7、将99 wt%的甲基丙烯酸甲酯聚合物、1 wt%的抑菌复合材料、0.5 wt%的抗氧化剂、5 wt%的紫外吸收剂、1 wt%的润滑剂混合,得到一种新型材料。

38、实施例3

39、s1、将12 g壳聚糖加入22 ml 6%醋酸溶液中浸泡,搅拌14 h,加入20 ml乙醇稀释,通氮气,逐滴加入40 g 4’-甲酰基苯并15-冠-5的80 ml乙醇溶液,继续回流25 h,抽滤烘干,经索式提取器用无水乙醇回流萃取16 h,烘干得到壳聚糖冠醚。

40、s2、将15 g壳聚糖冠醚加入30 ml乙醇中,搅拌溶解,温度升至66℃,缓慢滴加10 g环氧氯丙烷,保温3 h,温度降至26℃,加入6 ml氢氧化钠溶液,反应50 min,将反应物装入截留分子量为1000 da的透析袋中,浸没于蒸馏水中,透析6次,每次透析时间为80 min,取出透析后的反应物,采用真空干燥将其干燥,得到环氧壳聚糖冠醚。

41、s3、将16 g环氧壳聚糖冠醚、20 g甘氨酸混合,加入80 ml乙醇中,搅拌50 min,加入0.6 g催化剂氢氧化钠,50℃反应12 h,减压蒸馏,干燥,得到甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物。

42、s4、将15 g聚乙烯醇、20 g甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物混合搅拌20 min,加入0.6g催化剂浓硫酸,70℃反应20 h,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯。

43、s5、将聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯复合物用稀盐酸浸泡30 h,采用0.4 mol/l氢氧化钠洗至中性,经水、乙醇、乙醚洗涤5次,红外灯下干燥,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖酯复合物。

44、s6、将甲基丙烯酸甲酯与乙醇等量加入反应器中混合均匀,通氮气将反应器中的空气排空,40℃下加入0.3克分子/升的引发剂水合肼,反应6 h,用沉降法将聚合物析出,室温下放置 12 h,再置于真空条件下,干燥,得到甲基丙烯酸甲酯聚合物。

45、s7、将92 wt%的甲基丙烯酸甲酯聚合物、0.3 wt%的抑菌复合材料、0.2 wt%的抗氧化剂、2 wt%的紫外吸收剂、0.5 wt%的润滑剂混合,得到一种新型材料。

46、实施例4

47、s1、将18 g壳聚糖加入35 ml 10%醋酸溶液中浸泡,搅拌15 h,加入20 ml乙醇稀释,通氮气,逐滴加入60 g 4’-甲酰基苯并15-冠-5的100 ml乙醇溶液,继续回流32 h,抽滤烘干,经索式提取器用无水乙醇回流萃取16 h,烘干得到壳聚糖冠醚。

48、s2、将12 g壳聚糖冠醚加入25 ml乙醇中,搅拌溶解,温度升至65℃,缓慢滴加15 g环氧氯丙烷,保温4 h,温度降至30℃,加入5 ml氢氧化钠溶液,反应60 min,将反应物装入截留分子量为5000 da的透析袋中,浸没于蒸馏水中,透析6次,每次透析时间为90 min,取出透析后的反应物,采用真空干燥将其干燥,得到环氧壳聚糖冠醚。

49、s3、将16 g环氧壳聚糖冠醚、30 g甘氨酸混合,加入100 ml乙醇中,搅拌45 min,加入0.4 g催化剂氢氧化钠,55℃反应13 h,减压蒸馏,干燥,得到甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物。

50、s4、将15 g聚乙烯醇、20 g甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物混合搅拌18 min,加入0.8g催化剂浓硫酸,70℃反应22 h,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯。

51、s5、将聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯复合物用稀盐酸浸泡25 h,采用0.5 mol/l氢氧化钠洗至中性,经水、乙醇、乙醚洗涤6次,红外灯下干燥,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖酯复合物。

52、s6、将甲基丙烯酸甲酯与乙醇等量加入反应器中混合均匀,通氮气将反应器中的空气排空,45℃下加入0.5克分子/升的引发剂水合肼,反应10 h,用沉降法将聚合物析出,室温下放置 12 h,再置于真空条件下,干燥,得到甲基丙烯酸甲酯聚合物。

53、s7、将96 wt%的甲基丙烯酸甲酯聚合物、0.7 wt%的抑菌复合材料、0.4 wt%的抗氧化剂、3 wt%的紫外吸收剂、0.8 wt%的润滑剂混合,得到一种新型材料。

54、实施例5

55、s1、将18 g壳聚糖加入30 ml 8%醋酸溶液中浸泡,搅拌16 h,加入20 ml乙醇稀释,通氮气,逐滴加入60 g 4’-甲酰基苯并15-冠-5的100 ml乙醇溶液,继续回流330 h,抽滤烘干,经索式提取器用无水乙醇回流萃取16 h,烘干得到壳聚糖冠醚。

56、s2、将12 g壳聚糖冠醚加入30 ml乙醇中,搅拌溶解,温度升至72℃,缓慢滴加20 g环氧氯丙烷,保温4 h,温度降至36℃,加入4 ml氢氧化钠溶液,反应100 min,将反应物装入截留分子量为8000 da的透析袋中,浸没于蒸馏水中,透析7次,每次透析时间为70 min,取出透析后的反应物,采用真空干燥将其干燥,得到环氧壳聚糖冠醚。

57、s3、将15 g环氧壳聚糖冠醚、32 g甘氨酸混合,加入80 ml乙醇中,搅拌50 min,加入0.6 g催化剂氢氧化钠,55℃反应12 h,减压蒸馏,干燥,得到甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物。

58、s4、将12 g聚乙烯醇、22 g甘氨酸-壳聚糖冠醚接枝产物混合搅拌25 min,加入0.6g催化剂浓硫酸,75℃反应20 h,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯。

59、s5、将聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖冠醚酯复合物用稀盐酸浸泡32 h,采用0.4 mol/l氢氧化钠洗至中性,经水、乙醇、乙醚洗涤5次,红外灯下干燥,得到聚乙烯醇-甘氨酸-壳聚糖酯复合物。

60、s6、将甲基丙烯酸甲酯与乙醇等量加入反应器中混合均匀,通氮气将反应器中的空气排空,36℃下加入0.5克分子/升的引发剂水合肼,反应12 h,用沉降法将聚合物析出,室温下放置 12 h,再置于真空条件下,干燥,得到甲基丙烯酸甲酯聚合物。

61、s7、将96 wt%的甲基丙烯酸甲酯聚合物、0.6 wt%的抑菌复合材料、0.3 wt%的抗氧化剂、4 wt%的紫外吸收剂、0.9 wt%的润滑剂混合,得到一种新型材料。

62、对比例1:甲基丙烯酸甲酯聚合物。

63、将实施例 1-5和对比例1 制备的聚合物进行耐热降解性能进行表征,方

64、法如下:用热失重分析仪测定(pyris 1 thermo analysis, 美国 pyris 公司制造),将3-6 mg 的甲基丙烯酸甲酯聚合物置于铂盘中,分别在20 ml/min的氮气气流中,以10℃/min 的升温速率从室温加热到 600℃,并用热失重分析软件计算起始热分解温度。详见表1。

65、表1

66、 组别 起始分解温度(℃) 实施例1 300.5 实施例2 305.2 实施例3 304.7 实施例4 302.8 实施例5 308.5 对比例1 295.6

67、由表1可知,实施例1-5的聚合物具有较好的耐热性能。

68、以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

69、尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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