CN102702498A - 超支化聚合物-Al/Fe盐络合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超支化聚合物-Al/Fe盐络合物及其制备方法和应用。皮革工业最主要的污染之一就是由铬鞣产生的铬污染。本发明将二乙醇胺和丙烯酸甲酯混合,加入溶剂,升温保温反应,除去溶剂和过量的丙烯酸甲酯,将AB2型单体和三羟甲基丙烷一次性投料进行反应,加入对甲苯磺酸,升温反应;采用有核一步法控制端羟基超支化聚合物和丁二酸酐或邻苯二甲酸酐一次性投料进行反应,然后加入催化剂升温反应;将中间体水溶液加入无机金属盐反应得到超支化聚合物-Al/Fe盐络合物。本发明以超支化聚合物和无机金属盐类为反应原料,原料和产物均无毒无副作用,合成方法也简单易操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种络合物及其制备方法和应用,具体涉及一种超支化聚合物-Al/Fe盐络合物及其制备方法和应用。
背景技术
20多年来,我国皮革行业发展迅速,已经成为世界皮革工业的加工中心及贸易中心。但是皮革工业在创造显著经济效益的同时,也产生了相应的污染。皮革工业最主要的污染之一就是由铬鞣产生的铬污染。六价铬具有致癌性,三价铬可使人体产生炎症反应和细胞凋亡等,且铬鞣革屑的生物降解很差,150天后生物降解率仅为6.87%,同时,三价铬离子会抑制微生物的正常生长。
目前这种污染还不能完全得到彻底有效的防治,研究无铬鞣剂来取代铬鞣剂,减少铬污染,已经成为皮革工业急需解决的重大问题。但目前的无铬鞣剂单独鞣制革的收缩温度很低,且鞣革性能不好。一般的无铬鞣剂(如植鞣剂、醛鞣剂、丙烯酸树脂鞣剂等)由于自身结构所致,对胶原蛋白大分子的鞣制受到一定的限制,用其作为鞣剂代替铬鞣,难以达到立项的湿热稳定性。例如,植物鞣剂和胶原主要以氢键方式结合;醛鞣剂由于环保原因受到严格的限制,并且其分子较小,难以满足消费者对皮革湿热稳定性(收缩温度)的要求等。
发明内容
本发明的目的是提供一种成革湿热稳定性高、原料和产物均无毒无副作用的超支化聚合物-Al/Fe盐络合物及其制备方法和应用。
本发明所采用的技术方案是:
一种超支化聚合物-Al/Fe盐络合物的制备方法,其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:中间体的合成:
(1)AB2型单体的合成:将二乙醇胺和丙烯酸甲酯按1:1-5的摩尔比进行混合,加入以二乙醇胺物质的量计50-300mL/mol的溶剂,升温至30-70℃,保温反应4-8h,然后抽真空除去溶剂和过量的丙烯酸甲酯,得到无色透明油状物AB2型单体;
(2)端羟基超支化聚合物的合成:将AB2型单体和三羟甲基丙烷按照3-6:1的摩尔比一次性投料进行反应,然后加入三羟甲基丙烷和AB2型单体总质量比为2%-8%的对甲苯磺酸,升温至60-120℃,反应4-8h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直到体系不再有气泡鼓出为止,制得端羟基超支化聚合物;
(3)采用有核一步法控制端羟基超支化聚合物和丁二酸酐或邻苯二甲酸酐的摩尔比为1:0.5-3一次性投料进行反应,然后加入端羟基超支化聚合物和丁二酸酐或邻苯二甲酸酐总质量比为0.2%-3.0%的催化剂,升温至60~130℃,反应3~8h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直达体系中无气泡生成为止,制得端羧基超支化聚合物,再将其配成20%~70%水溶液中间体备用;
步骤二:超支化聚合物鞣剂的合成:
在锥形瓶中加入步骤一(3)的中间体水溶液10-40g,加入无机金属盐1-15g,常温下混合后,使用稀盐酸溶液调节pH为1-5,在20-70℃的水浴恒温振荡器中振荡10-30h后,使用氢氧化钠溶液调节pH为3.0-5.5,蒸去多余水分,烘干,得到超支化聚合物-Al/Fe盐络合物。
步骤一(1)中的溶剂为甲醇、N,N–二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
步骤一(3)中的催化剂为对甲苯磺酸、苯磺酸或磷钨酸。
步骤二中的无机金属盐为硫酸铁、氯化铁、硫酸铝、氯化铝或硫酸亚铁。
一种超支化聚合物-Al/Fe盐络合物在皮革加工过程中作为鞣剂的应用。
本发明具有以下优点:
(1)收缩温度较高。超支化聚合物具有高度支化的三维结构和大量的活性官能团,以及低粘度、链不易缠结、良好的溶解性、高的化学反应活性等优点。其末端的活性官能团能负载大量的金属离子,与皮革胶原上的羧基,氨基等基团产生交联,从而具有鞣制效应。据实验数据显示,采用超支化聚合物鞣剂应用于皮革鞣制中收缩温度比单纯的铝鞣或铁鞣要提高5~10℃左右,且抗张强度,撕裂强度均有所提高。
(2)合成方法简单易操作。本发明采用有核一步法制备超支化聚合物,反应过程中不需要多次分离提纯中间体,合成方法简单;且制备鞣剂时,采用超支化聚合物和无机金属盐为原料,按比例加入,在恒温振荡器中反应,操作简单。
(3)产物对环境友好。本发明以超支化聚合物和无机金属盐类为反应原料,制备超支化聚合物鞣剂。其原料和产物均无毒无副作用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明所述的超支化聚合物-Al/Fe盐络合物,以超支化聚合物和无机金属盐类为反应原料,原料和产物均无毒无副作用,且官能度大、反应活性高、皮革湿热稳定性高,可作为鞣剂应用到皮革加工过程中。合成方法也简单易操作。
实施例一:
步骤一:中间体的合成:
(1)AB2型单体的合成:在三口烧瓶中将二乙醇胺和丙烯酸甲酯按1:1的摩尔比进行混合,加入以二乙醇胺物质的量计50mL/mol的溶剂甲醇,升温至30℃,保温反应4h,然后抽真空除去溶剂和过量的丙烯酸甲酯,得到无色透明油状物AB2型单体;
(2)端羟基超支化聚合物的合成:将AB2型单体和三羟甲基丙烷按照3:1的摩尔比一次性投料进行反应,然后加入三羟甲基丙烷和AB2型单体总质量比为2%的对甲苯磺酸,升温至60℃,反应4h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直到体系不再有气泡鼓出为止,制得端羟基超支化聚合物;
(3)采用有核一步法控制端羟基超支化聚合物和丁二酸酐的摩尔比为1:0.5一次性投料进行反应,然后加入端羟基超支化聚合物和丁二酸酐总质量比为0.2%的催化剂甲苯磺酸,升温至60℃,反应3h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直达体系中无气泡生成为止,制得端羧基超支化聚合物,再将其配成20%水溶液中间体备用。
步骤二:超支化聚合物鞣剂的合成:
在锥形瓶中加入步骤一(3)的中间体水溶液10-40g,加入硫酸铁1g,常温下混合后,使用稀盐酸溶液调节pH为1,在20℃的水浴恒温振荡器中振荡10h后,加碱调节pH为3.0,再转移到旋转蒸发仪中蒸去多余水分,取出后放入真空干燥箱中烘干,得到超支化聚合物-Al/Fe盐络合物。
实施例二:
步骤一:中间体的合成:
(1)AB2型单体的合成:将二乙醇胺和丙烯酸甲酯按1:2的摩尔比进行混合,加入以二乙醇胺物质的量计100mL/mol的溶剂甲醇,升温至40℃,保温反应5h,然后抽真空除去溶剂和过量的丙烯酸甲酯,得到无色透明油状物AB2型单体;
(2)端羟基超支化聚合物的合成:将AB2型单体和三羟甲基丙烷按照3:1的摩尔比一次性投料进行反应,然后加入三羟甲基丙烷和AB2型单体总质量比为4%的对甲苯磺酸,升温至80℃,反应5h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直到体系不再有气泡鼓出为止,制得端羟基超支化聚合物;
(3)采用有核一步法控制端羟基超支化聚合物和丁二酸酐的摩尔比为1:1一次性投料进行反应,然后加入端羟基超支化聚合物和丁二酸酐总质量比为1.0%的催化剂甲苯磺酸,升温至80℃,反应5h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直达体系中无气泡生成为止,制得端羧基超支化聚合物,再将其配成40%水溶液中间体备用。
步骤二:超支化聚合物鞣剂的合成:
在锥形瓶中加入步骤一(3)的中间体水溶液20g,加入氯化铁5g,常温下混合后,使用稀盐酸溶液调节pH为2,在40℃的水浴恒温振荡器中振荡15h后,加碱调节pH为4.0,蒸去多余水分,烘干,得到超支化聚合物-Al/Fe盐络合物。
实施例三:
步骤一:中间体的合成:
(1)AB2型单体的合成:将二乙醇胺和丙烯酸甲酯按1:3的摩尔比进行混合,加入以二乙醇胺物质的量计200mL/mol的溶剂N,N–二甲基乙酰胺,升温至50℃,保温反应6h,然后抽真空除去溶剂和过量的丙烯酸甲酯,得到无色透明油状物AB2型单体;
(2)端羟基超支化聚合物的合成:将AB2型单体和三羟甲基丙烷按照4:1的摩尔比一次性投料进行反应,然后加入三羟甲基丙烷和AB2型单体总质量比为5%的对甲苯磺酸,升温至90℃,反应6h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直到体系不再有气泡鼓出为止,制得端羟基超支化聚合物;
(3)采用有核一步法控制端羟基超支化聚合物和丁二酸酐的摩尔比为1:2一次性投料进行反应,然后加入端羟基超支化聚合物和丁二酸酐总质量比为2.0%的催化剂苯磺酸,升温至100℃,反应6h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直达体系中无气泡生成为止,制得端羧基超支化聚合物,再将其配成50%水溶液中间体备用。
步骤二:超支化聚合物鞣剂的合成:
在锥形瓶中加入步骤一(3)的中间体水溶液25g,加入硫酸铝8g,常温下混合后,使用稀盐酸溶液调节pH为3,在50℃的水浴恒温振荡器中振荡20h后,加碱调节pH为4.5,蒸去多余水分,烘干,得到超支化聚合物-Al/Fe盐络合物。
实施例四:
步骤一:中间体的合成:
(1)AB2型单体的合成:将二乙醇胺和丙烯酸甲酯按1:4的摩尔比进行混合,加入以二乙醇胺物质的量计250mL/mol的溶剂二甲基甲酰胺,升温至60℃,保温反应7h,然后抽真空除去溶剂和过量的丙烯酸甲酯,得到无色透明油状物AB2型单体;
(2)端羟基超支化聚合物的合成:将AB2型单体和三羟甲基丙烷按照5:1的摩尔比一次性投料进行反应,然后加入三羟甲基丙烷和AB2型单体总质量比为6%的对甲苯磺酸,升温至100℃,反应7h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直到体系不再有气泡鼓出为止,制得端羟基超支化聚合物;
(3)采用有核一步法控制端羟基超支化聚合物和邻苯二甲酸酐的摩尔比为1:2.5一次性投料进行反应,然后加入端羟基超支化聚合物和邻苯二甲酸酐总质量比为2.5%的催化剂苯磺酸,升温至120℃,反应7h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直达体系中无气泡生成为止,制得端羧基超支化聚合物,再将其配成60%水溶液中间体备用。
步骤二:超支化聚合物鞣剂的合成:
在锥形瓶中加入步骤一(3)的中间体水溶液30g,加入氯化铝10g,常温下混合后,使用稀盐酸溶液调节pH为4,在60℃的水浴恒温振荡器中振荡25h后,加碱调节pH为5.0,蒸去多余水分,烘干,得到超支化聚合物-Al/Fe盐络合物。
实施例五:
步骤一:中间体的合成:
(1)AB2型单体的合成:将二乙醇胺和丙烯酸甲酯按1: 5的摩尔比进行混合,加入以二乙醇胺物质的量计300mL/mol的溶剂二甲基亚砜,升温至70℃,保温反应8h,然后抽真空除去溶剂和过量的丙烯酸甲酯,得到无色透明油状物AB2型单体;
(2)端羟基超支化聚合物的合成:将AB2型单体和三羟甲基丙烷按照6:1的摩尔比一次性投料进行反应,然后加入三羟甲基丙烷和AB2型单体总质量比为8%的对甲苯磺酸,升温至120℃,反应8h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直到体系不再有气泡鼓出为止,制得端羟基超支化聚合物;
(3)采用有核一步法控制端羟基超支化聚合物和邻苯二甲酸酐的摩尔比为1: 3一次性投料进行反应,然后加入端羟基超支化聚合物和邻苯二甲酸酐总质量比为3.0%的催化剂磷钨酸,升温至130℃,反应8h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直达体系中无气泡生成为止,制得端羧基超支化聚合物,再将其配成70%水溶液中间体备用。
步骤二:超支化聚合物鞣剂的合成:
在锥形瓶中加入步骤一(3)的中间体水溶液40g,加入硫酸亚铁15g,常温下混合后,使用稀盐酸溶液调节pH为5,在70℃的水浴恒温振荡器中振荡30h后,加碱调节pH为5.5,蒸去多余水分,烘干,得到超支化聚合物-Al/Fe盐络合物。
Claims (5)
1.一种超支化聚合物-Al/Fe盐络合物的制备方法,其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:中间体的合成:
(1)AB2型单体的合成:将二乙醇胺和丙烯酸甲酯按1:1-5的摩尔比进行混合,加入以二乙醇胺物质的量计50-300mL/mol的溶剂,升温至30-70℃,保温反应4-8h,然后抽真空除去溶剂和过量的丙烯酸甲酯,得到无色透明油状物AB2型单体;
(2)端羟基超支化聚合物的合成:将AB2型单体和三羟甲基丙烷按照3-6:1的摩尔比一次性投料进行反应,然后加入三羟甲基丙烷和AB2型单体总质量比为2%-8%的对甲苯磺酸,升温至60-120℃,反应4-8h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直到体系不再有气泡鼓出为止,制得端羟基超支化聚合物;
(3)采用有核一步法控制端羟基超支化聚合物和丁二酸酐或邻苯二甲酸酐的摩尔比为1:0.5-3一次性投料进行反应,然后加入端羟基超支化聚合物和丁二酸酐或邻苯二甲酸酐总质量比为0.2%-3.0%的催化剂,升温至60~130℃,反应3~8h后转移到旋转蒸发仪中继续反应,直达体系中无气泡生成为止,制得端羧基超支化聚合物,再将其配成20%~70%水溶液中间体备用;
步骤二:超支化聚合物鞣剂的合成:
在锥形瓶中加入步骤一(3)的中间体水溶液10-40g,加入无机金属盐1-15g,常温下混合后,使用稀盐酸溶液调节pH为1-5,在20-70℃的水浴恒温振荡器中振荡10-30h后,使用氢氧化钠溶液调节pH为3.0-5.5,蒸去多余水分,烘干,得到超支化聚合物-Al/Fe盐络合物。
2.根据权利要求1所述的超支化聚合物-Al/Fe盐络合物的制备方法,其特征在于:
步骤一(1)中的溶剂为甲醇、N,N–二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
3.根据权利要求1或2所述的超支化聚合物-Al/Fe盐络合物的制备方法,其特征在于:
步骤一(3)中的催化剂为对甲苯磺酸、苯磺酸或磷钨酸。
4.根据权利要求3所述的超支化聚合物-Al/Fe盐络合物的制备方法,其特征在于:
步骤二中的无机金属盐为硫酸铁、氯化铁、硫酸铝、氯化铝或硫酸亚铁。
5.一种超支化聚合物-Al/Fe盐络合物在皮革加工过程中作为鞣剂的应用。
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |