CN106317331A

CN106317331A - 一种采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法

Info

Publication number: CN106317331A
Application number: CN201510349071.7A
Authority: CN
Inventors: 施晓旦; 高龙; 李改霞
Original assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd
Current assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd; Shandong Dongsheng New Material Co Ltd
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2017-01-11

Abstract

本发明提供了一种采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，将瓜尔胶原粉与一定配比的丙烯酸丁酯单体、界面剂、引发剂混合均匀，并加入到通用微波化学装置中，在功率为30-150kw的微波辐射条件下反应，此后干燥，粉碎，过200目筛，制得成品。该方法在不通氮气和相对较低的温度下，反应较短时间，就能够得到较高接枝率的产品，提高了瓜尔胶的使用性能，使其在造纸化学品等领域具有广泛的应用。

Description

一种采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法

技术领域

本发明涉及一种高分子材料接枝聚合方法，尤其涉及一种采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法。

背景技术

瓜尔胶是一种天然半乳甘露聚糖胶，从产于印度、巴基斯坦等地的瓜尔豆种子的胚乳中提取得到。瓜尔胶的结构主链由D-甘露糖通过β-1,4-糖苷键链接而成，侧链则是不均匀地由单个D-半乳糖通过α-1,6-糖苷键链接在主链的D-半甘露糖元的C₆上。由于其独特的分子结构特点及天然性，其在食品、医药、石油、造纸等行业中有着广泛的应用，而且，其特别适于作为性能优越的新型环保造纸助剂。

然而，未改性的瓜尔胶存在着水不溶物含量高，滤水困难等缺点，需要进行改性。将瓜尔胶采用丙烯酸丁酯进行接枝聚合反应改性，可以大幅提高瓜尔胶的应用性能。现有技术中，采用丙烯酸丁酯与瓜尔胶进行接枝聚合反应，通常需要氮气保护，并且需在高温恒温反应釜中反应较长时间，而所得产物的接枝率过低。可见，现有技术存在着反应条件苛刻，反应时间长，且接枝率低的缺陷。

相对于化学反应的常规加热方法，新颖的微波加热方法具有很大的优势。微波辐射代替常规加热方法进行反应，有着内部加热、清洁、节能、体系易控制等优点。而且，与紫外线、X射线和电子束等高能辐射源相比，微波辐射对高分子化合物的作用深度更大，并具有运行费用较低、安全、高效、操作简便等优点，备受人们的关注。近年来，微波辐射多应用到高分子材料的改性、加工、固化领域，由于其优异的特性，可得到结构和性能都很优异的高分子聚合物，其优势已被科研人员所广泛认可。

发明内容

为了能够克服上述现有技术中存在的问题，避免在制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的反应中存在反应条件苛刻，反应时间长，且接枝率低的缺陷，本发明提供了一种采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述制备方法中的各组分重量配比如下：

瓜尔胶原粉 100份；

丙烯酸丁酯单体 30-50份；

引发剂 0.5-1.5份；

界面剂 10-30份；

并且，按照上述配比，所述制备方法包括下列步骤：

(1)采用减压蒸馏法，将丙烯酸丁酯单体进行精制；

(2)根据引发剂的种类，采用重结晶法对引发剂进行精制后使用该引发剂，或者不经精制直接使用该引发剂；

(3)将瓜尔胶原粉与上述配比量的界面剂、丙烯酸丁酯单体、引发剂混合均匀，并加入到通用微波化学装置中，在功率为30-150kw条件下，反应10-120分钟；

(4)干燥，粉碎，过200目筛，制得成品。

优选地，所述制备方法中的各组分重量配比如下：

瓜尔胶原粉 100份；

丙烯酸丁酯单体 30-40份；

引发剂 0.8-1.3份；

界面剂 15-25份。

进一步优选地，所述制备方法的步骤(2)为：采用重结晶法对引发剂进行精制后使用该引发剂。

进一步优选地，所述制备方法的步骤(3)为：将瓜尔胶原粉与上述配比量的界面剂、丙烯酸丁酯单体、引发剂混合均匀，并加入到通用微波化学装置中，在功率为80-140kw条件下，反应10-120分钟。

其中，所述制备方法的步骤(3)优选为：将瓜尔胶原粉与上述配比量的界面剂、丙烯酸丁酯单体、引发剂混合均匀，并加入到通用微波化学装置中，在功率为80-140kw条件下，反应30-50分钟。

另外，所述瓜尔胶原粉通过200目筛的过筛率优选大于95％。

更进一步优选地，所述引发剂选自以下任一种：过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二月桂酰、2,4-二氯过氧苯甲酰、过氧化二苯甲酰、乙酰丙酮铜、焦磷酸锰、硝酸铈铵。

最优选地，所述引发剂选自以下任一种：过硫酸铵、过氧化二苯甲酰、硝酸铈铵。

更进一步优选地，所述界面剂选自以下任一种：N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、甲醇和乙醇。

最优选地，所述界面剂选自以下任一种：二甲基亚砜、苯、丙酮和乙醇。

采用本发明所述的微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，可以在不通氮气保护和相对较低的反应温度下，得到接枝率较高的丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶。此外，与传统加热方法相比，其反应时间也大幅度降低。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。

一种采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述制备方法中的各组分重量配比如下：

瓜尔胶原粉 100份；

丙烯酸丁酯单体 30-50份；

引发剂 0.5-1.5份；

界面剂 10-30份；

并且，按照上述配比，所述制备方法包括下列步骤：

(1)采用减压蒸馏法，将丙烯酸丁酯单体进行精制；

(4)干燥，粉碎，过200目筛，制得成品。

在一个优选实施例中，所述制备方法中的各组分重量配比如下：

瓜尔胶原粉 100份；

丙烯酸丁酯单体 30-40份；

引发剂 0.8-1.3份；

界面剂 15-25份。

在一个进一步优选的实施例中，所述制备方法的步骤(2)为：采用重结晶法对引发剂进行精制后使用该引发剂。

在一个进一步优选的实施例中，所述制备方法的步骤(3)为：将瓜尔胶原粉与上述配比量的界面剂、丙烯酸丁酯单体、引发剂混合均匀，并加入到通用微波化学装置中，在功率为80-140kw条件下，反应10-120分钟。

另外，所述瓜尔胶原粉通过200目筛的过筛率优选大于95％。

在一个更进一步优选的实施例中，所述引发剂选自以下任一种：过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二月桂酰、2,4-二氯过氧苯甲酰、过氧化二苯甲酰、乙酰丙酮铜、焦磷酸锰、硝酸铈铵。

在一个最优选的实施例中，所述引发剂选自以下任一种：过硫酸铵、过氧化二苯甲酰、硝酸铈铵和硫酸亚铁。

在一个更进一步优选的实施例中，所述界面剂选自以下任一种：N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、甲醇和乙醇。

在一个最优选的实施例中，所述界面剂选自以下任一种：二甲基亚砜、苯、丙酮和乙醇。

实施例1

1.采用减压蒸馏法，将丙烯酸丁酯单体进行精制。

2.采用重结晶法对引发剂硝酸铈铵进行精制。

3.将100g瓜尔胶原粉与20g界面剂二甲亚砜、40g丙烯酸丁酯单体、精制的引发剂硝酸铈铵1.0g混合均匀，加入到通用微波化学装置中，在功率为120kw条件下，反应40分钟。

4.干燥，粉碎，过200目筛，制得成品。

实施例2

1.采用减压蒸馏法，将丙烯酸丁酯单体进行精制。

2.采用重结晶法对引发剂过硫酸铵进行精制。

3.将100g瓜尔胶原粉与25g界面剂苯、45g丙烯酸丁酯单体、精制的引发剂过硫酸铵1.2g混合均匀，加入到通用微波化学装置中，在功率为100kw条件下，反应30分钟。

4.干燥，粉碎，过200目筛，制得成品。

实施例3

1.采用减压蒸馏法，将丙烯酸丁酯单体进行精制。

2.采用重结晶法对引发剂过氧化二苯甲酰进行精制。

3.将100g瓜尔胶原粉与15g界面剂丙酮、30g丙烯酸丁酯单体、精制的引发剂过氧化二苯甲酰1.3g混合均匀，加入到通用微波化学装置中，在功率为140kw条件下，反应45分钟。

4.干燥，粉碎，过200目筛，制得成品。

对比例

以传统加热方法制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法如下：

1.采用减压蒸馏法，将丙烯酸丁酯单体进行精制。

2.采用重结晶法对引发剂硝酸铈铵进行精制。

3.将100g瓜尔胶原粉与20g界面剂二甲亚砜、40g丙烯酸丁酯单体、精制的引发剂硝酸铈铵1.0g混合均匀，通氮气保护，在恒温反应釜中，控制温度在110℃，反应150分钟。

4.干燥，粉碎，过200目筛，制得成品。

采取如下方法测定实施例1-3与对比例制得的成品的接枝率：

以丙酮为溶剂，在索氏抽提器中抽提至少36h以上至恒重，以除去均聚物。由下式计算接枝率G:

G = \frac{m - m_{0}}{m_{0}} \times 100 %

式中，m为产物干燥至恒重的质量，kg；m₀为瓜尔胶质量，kg。所得样品接枝率如下：

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					接枝率(％)	28	26	22	15

表1

由上表可知，采用本发明所述微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法可以有效提高最终产品的接枝率；此外，比较实施例1-3与对比例的具体步骤，可知实施例1-3所采用的本发明所述的方法明显减少了反应时间，并且无需氮气保护，反应温度也较低。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述制备方法中的各组分重量配比如下：

瓜尔胶原粉 100份；

丙烯酸丁酯单体 30-50份；

引发剂 0.5-1.5份；

界面剂 10-30份；

并且，按照上述配比，所述制备方法包括下列步骤：

(1)采用减压蒸馏法，将丙烯酸丁酯单体进行精制；

(2)使用引发剂；

(3)将瓜尔胶与上述配比量的界面剂、丙烯酸丁酯单体、引发剂混合均匀，并加入到通用微波化学装置中，在功率为30-150kw条件下，反应10-120分钟；

(4)干燥，粉碎，过200目筛，制得成品。

2.根据权利要求1所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述制备方法中的各组分重量配比如下：

瓜尔胶原粉 100份；

丙烯酸丁酯单体 30-40份；

引发剂 0.8-1.3份；

界面剂 15-25份。

3.根据权利要求2所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述制备方法的步骤(2)为：采用重结晶法对引发剂进行精制后使用该引发剂。

4.根据权利要求2所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述制备方法的步骤(3)为：将瓜尔胶原粉与上述配比量的界面剂、丙烯酸丁酯单体、引发剂混合均匀，并加入到通用微波化学装置中，在功率为80-140kw条件下，反应10-120分钟。

5.根据权利要求4所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述制备方法的步骤(3)为：将瓜尔胶原粉与上述配比量的界面剂、丙烯酸丁酯单体、引发剂混合均匀，并加入到通用微波化学装置中，在功率为80-140kw条件下，反应30-50分钟。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述瓜尔胶原粉通过200目筛的过筛率大于95％。

7.根据权利要求6所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述引发剂选自以下任一种：过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二月桂酰、2,4-二氯过氧苯甲酰、过氧化二苯甲酰、乙酰丙酮铜、焦磷酸锰、硝酸铈铵。

8.根据权利要求7所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述引发剂选自以下任一种：过硫酸铵、过氧化二苯甲酰、硝酸铈铵。

9.根据权利要求6所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述界面剂选自以下任一种：N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、甲醇和乙醇。

10.根据权利要求9所述的采用微波辐射制备丙烯酸丁酯接枝瓜尔胶的方法，其特征在于，所述界面剂选自以下任一种：二甲基亚砜、苯、丙酮和乙醇。