CN107474246B - 一锅法制备双胍聚合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一锅法制备双胍聚合物的方法，属于杀菌剂制备技术领域。该方法包括：将反应原料二胺类有机物与双氰胺的盐溶于水中并加酸调整pH至6‑8，加入催化剂与抗氧化剂，蒸出反应体系中的水后在100‑150℃条件下反应，反应完成后去除杂质得到双胍聚合物。本发明提供的一锅法制备双胍聚合物的方法，原料易得，产物的分子量可以控制在2000‑2500之间，不需要特殊设备，反应温度低，操作简单易行，可得到白色粉末或无色水溶液，收率大于85%，非常适合工业化生产。

Description

一锅法制备双胍聚合物的方法

技术领域

本发明涉及杀菌剂制备技术领域，具体涉及一锅法制备双胍聚合物的方法。

背景技术

双胍盐是由英国EVANS医药公司于1968年推出的杀菌剂，它是一种广谱的水溶性杀菌剂。双胍盐具有强碱性，高稳定性，较好的生物活性等优良特性，被广泛应用在化学医疗、农产品防护、食品和日化等方面，而双胍聚合物与小分子双胍盐相比具有应用范围广，杀菌效果持久的特点，因而受到越来越多的关注，英国Avecia公司研制的聚六亚甲基双胍盐酸盐(PHMB)分子式为(C₈H₁₇N₅)_nxHCl，n=12-16，平均分子量2000-2500，是一种被公认为21世纪最安全高效的广谱抗菌剂，无色无味，抑菌浓度低，广谱低毒，作用速度快，泡沫量低，并且能在物品表面形成一层阳离子持续长时间的抑菌，不会致生成抗菌细菌特性，目前广泛用于医疗器械、公共环境、家居、织物、食品、牛奶、以及护理系列产品等领域。

目前聚合物双胍的制备方法主要有二，一是双氰胺与二胺盐酸盐加热合成法，反应原理如下：

即将一定量的双氰胺与二胺盐酸盐在150-190℃，高温下反应几小时到十几小时，此方案的最大缺点是得到的产品分子量约为1000-1200，升高温度和延长反应时间对增加分子量无效，造成得到的产品熔点较低，而且极易吸水结块。

另一种合成方法是以双氰基胍基烷烃和二胺盐酸盐熔融聚合，原理如下：

此方法为完全的固相合成法，需将两种粉末混合均匀，并升温至150℃以上将原料融化，此方法需要高温，且随着反应的进行，体系粘度逐渐增大难于搅拌，产品颜色逐渐加深，最后生产难于继续进行而且需要采用不易得到的双氰基胍基烷烃为原料。

发明内容

本发明的目的是为了解决聚双胍类杀菌剂制备中出现的分子量较小、产品颜色深、反应温度高、难于搅拌和生产难于操作等问题。所述技术方案如下：

本发明提供了一种一锅法制备双胍聚合物的方法，该方法包括：将反应原料二胺类有机物与双氰胺的盐溶于水中并加酸调整pH至6-8（优选为7），加入催化剂与抗氧化剂，蒸出（优选为真空条件下）反应体系中的水后在100-150℃条件下反应，反应完成后去除杂质（主要是反应生成的盐）得到双胍聚合物。其反应方程式为：

其中，M为Na、Zn或Ca等， R¹为-(CH₂CH₂)_n或Ph等，R²为Cl^-、SO₄ ^2-、PO₄ ^3-、COO^-、CH₂COO^-或CH₂CH₂CH₂COO^-等。

其中，本发明中的二胺类有机物与双氰胺的盐的摩尔比为0.8-1.2:1。

其中，本发明中的水的用量为双氰胺的盐的重量的1-3倍，要求能全部溶解反应原料，但又不能太多以降低后续除水压力。水使反应物充分混合并作为生成盐的溶剂（与酸互溶），而后续又易于分离并能保证后续搅拌反应易于进行。

其中，本发明中的二胺类有机物选自乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、三乙烯二胺、四乙烯三胺、邻苯二胺或对苯二胺等。

其中，本发明中的双氰胺的盐选自双氰胺钠、双氰胺锌或双氰胺钙等。

其中，在本发明中，使用的酸一般选用常见的无机酸如盐酸、硫酸、硝酸、碳酸、磷酸及小分子有机酸如甲酸、乙酸、丙酸、甘醇酸、乳酸或丁酸等，采用不同的酸性物质中和后面得到不同酸的聚双胍盐，这为得到不同应用性能的聚双胍盐提供了很大便利。

其中，在本发明中，使用的催化剂对于催化我们的目标产品具有良好的高效性，能够明显降低反应温度至100-150℃之间。其不但起催化剂作用用于控制反应的进程，还起类似塑料加工中润滑剂的作用，使蒸干水分后的反应物粘度降低易于搅拌。可使用的催化剂包括常见的非离子表面活性剂聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000等及其对应的单甲醚，也可使用常见的阳离子表面活性剂如十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八酰氨乙基二乙基苄基氯化铵、十八酰氨乙基三甲基硫酸铵、十四酰氨丙基二甲基苄基氯化铵等。进一步地，催化剂的用量为反应原料（二胺类有机物与双氰胺的盐）总重量的0.2%-2%。

其中，在本发明中，使用的抗氧剂可选择常见的无机抗氧化剂，如亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠等；也可选用有机抗氧剂，如丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯等，抗氧剂一般使用少量即可达到良好效果，本发明中抗氧剂的使用能够防止原料胺基及产物封端胺基等易氧化成分的氧化变色，最终得到无色产品。进一步地，抗氧化剂的用量为反应原料总重量的0.01%-0.5%。

进一步地，本发明提供的方法还包括：反应完成后，加入一定量的有机溶剂溶解后过滤除去生成的副产物无机盐，将得到的杀菌剂溶液减压蒸馏除去溶剂，得到的产品趁热放出，粉粹得到粉末，并可加入不同量水以配置不同浓度的杀菌剂水溶液。其中，有机溶剂要求能溶解反应产物但是不能溶解生成的副产物盐，具体可以为小分子的醇。

具体地，本发明提供的一锅法制备双胍聚合物的方法包括：

(1)在反应釜中将反应原料二胺类有机物与双氰胺的盐溶于水中；其中，水的用量为双氰胺的盐的重量的1-3倍，二胺类有机物与双氰胺的盐的摩尔比为0.8-1.2:1，二胺类有机物选自乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、三乙烯二胺、四乙烯三胺、邻苯二胺或对苯二胺等，双氰胺的盐选自双氰胺钠、双氰胺锌或双氰胺钙等。

(2)加酸调整pH值至6-8（优选为中性），再加入催化剂与抗氧化剂；其中，催化剂的用量为反应原料总重量的0.2%-2%，抗氧化剂的用量为反应原料总重量的0.01%-0.5%；酸选自硫酸、硝酸、碳酸、磷酸、甲酸、乙酸、丙酸、甘醇酸、乳酸或丁酸等；催化剂选自聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000与聚乙二醇2000及其对应的单甲醚，十二烷基三甲基氯化铵，十二烷基二甲基苄基氯化铵，十六烷基三甲基氯化铵，十八酰氨乙基二乙基苄基氯化铵，十八酰氨乙基三甲基硫酸铵或十四酰氨丙基二甲基苄基氯化铵等；抗氧化剂选自亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、丁基羟基茴香醚或二丁基羟基甲苯等。

(3)在真空条件下，逐渐升温（温度最好小于120℃）蒸出反应釜中的水，真空度为-0.05MPa-0.10MPa。

(4)待水蒸干后升温至100-150℃进行反应，反应1-10小时，检测合格（反应产物的分子量为2000-2500）后加入有机溶剂溶解反应产物并过滤除去反应生成的盐，蒸馏除去有机溶剂。

(5)步骤(4)蒸馏得到的产品趁热放出，粉粹得到粉末，并可加入不同量水以配置不同浓度的杀菌剂水溶液。

进一步地，在步骤(4)中，反应产物的分子量为2000-2500时为合格。 其中，反应产物的分子量可以采用凝胶渗透色谱法或乌氏粘度计测定流出时间法等进行测定，优选采用乌氏粘度计测定流出时间法，该方法通过测定水溶液的流出时间与标准品的流出时间，当其流出时间与标准品的流出时间一致时停止反应得到的产物分子量跟标准品一致，此方法简单易操作，需要时间短，可在车间现场操作，可为生产提供极大便利。

总之，本发明提供的一锅法制备双胍聚合物的方法，原料易得，产物的分子量可以控制在2000-2500之间，不需要特殊设备，反应温度低，操作简单易行，可得到白色粉末或无色水溶液，收率大于85%，非常适合工业化生产。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不限于以下所述内容。

实施例1

往500L中和釜中依次投入己二胺72公斤，水50公斤，双氰胺钠50公斤，搅拌均匀，在30℃下滴加36.5wt%盐酸，至pH值至7，加入PEG400一公斤，亚硫酸钠0.5公斤，在-0.08MPa蒸去绝大部分水，待温度升至120℃后继续反应3小时，取样测试合格后，稍降温至100℃左右加入甲醇250公斤溶解，40℃左右下过滤，滤液转入蒸馏釜，蒸除甲醇后趁热放料，冷却后粉粹即得白色聚六亚甲基双胍盐酸盐125公斤，收率为94.2%，分子量为2200。

实施例2

往500L中和釜中依次投入己二胺65.5公斤，水50公斤，双氰胺锌56公斤，搅拌均匀，在40℃下不断通入二氧化碳气体，至pH值至7，加入PEG1000一公斤，硫代硫酸钠0.3公斤，在-0.08MPa蒸去绝大部分水，待温度升至135℃后继续反应3小时，取样测试合格后，降温至110℃加入乙醇300公斤溶解，过滤，滤液转入蒸馏釜，蒸除乙醇后趁热放料，冷却后粉粹得白色聚六亚甲基双胍碳酸盐120公斤，收率为96.3%，分子量为2400。

实施例3

往500L中和釜中依次投入丙二胺40.5公斤，水50公斤，双氰胺钠50公斤，搅拌均匀，在40℃下滴加盐酸，至中性，加入PEG1000 1.5公斤，硫代硫酸钠0.3公斤在-0.09MPa蒸去绝大部分水，待温度升至120℃后继续反应5小时，取样测试合格后，降温至110℃加入乙醇200公斤溶解，过滤，滤液转入蒸馏釜蒸除乙醇后趁热放料，冷却后粉粹得白色聚三亚甲基双胍碳酸盐95公斤，收率为95%，分子量为2100。

实施例4

往500L中和釜中依次投入丁二胺50.5公斤，水50公斤，双氰胺钙48公斤，搅拌均匀，在20℃下滴加乙酸，至中性，加入十六烷基三甲基氯化铵1.5公斤，硫代硫酸钠0.3公斤在-0.09MPa蒸去绝大部分水，待温度升至130℃后继续反应6小时，取样测试合格后，降温至110℃加入丁醇200公斤溶解，过滤，滤液转入蒸馏釜，蒸除丁醇后趁热放料，冷却后粉粹得白色聚四亚甲基双胍乙酸盐101公斤，收率为90.4%，分子量为2250。

实施例5

往500L中和釜中依次投入1，4-苯二胺65公斤，水50公斤，双氰胺锌55公斤，搅拌均匀，在20℃下使用硫酸中和至中性，加入十六烷基三甲基氯化铵 1.5公斤，丁基羟基茴香醚0.2公斤在-0.09MPa蒸去绝大部分水，待温度升至130℃后继续反应5小时，取样测试合格后，降温至110℃加入丁醇200公斤溶解，过滤，滤液转入蒸馏釜蒸除丁醇后趁热放料，冷却后粉粹，得白色聚苯基双胍硫酸盐101公斤，收率为88.6%，分子量为2400。

实施例6

往500L中和釜中依次投入丙二胺42.5公斤，水30公斤，双氰胺钠50公斤，搅拌均匀，在20℃下滴加盐酸，至pH值至6.8，加入聚乙二醇1000单甲醚1.5公斤，亚硫酸钠0.2公斤在-0.09MPa蒸去绝大部分水，待温度升至130℃后继续反应6小时，取样测试合格后，降温至110℃加入甲醇200公斤溶解，过滤，滤液转入蒸馏釜，蒸除甲醇后加水400公斤得20%无色聚三亚甲基双胍盐酸盐的水溶液477公斤，收率为93%，分子量为2150。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一锅法制备双胍聚合物的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)在反应釜中将反应原料二胺类有机物与双氰胺的盐溶于水中，所述水的用量为双氰胺的盐的重量的1-3倍，所述二胺类有机物与双氰胺的盐的摩尔比为0.8-1.2:1，所述二胺类有机物选自乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、三乙烯二胺、邻苯二胺或对苯二胺，所述双氰胺的盐选自双氰胺钠、双氰胺锌或双氰胺钙；

(2)加酸调整pH值至6-8，再加入催化剂与抗氧化剂，所述催化剂的用量为反应原料总重量的0.2%-2%，所述抗氧化剂的用量为反应原料总重量的0.01%-0.5%；所述酸选自硫酸、硝酸、碳酸、磷酸、甲酸、乙酸、丙酸、甘醇酸、乳酸或丁酸；所述催化剂选自聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1000与聚乙二醇2000及其对应的单甲醚，十二烷基三甲基氯化铵，十二烷基二甲基苄基氯化铵，十六烷基三甲基氯化铵，十八酰氨乙基二乙基苄基氯化铵，十八酰氨乙基三甲基硫酸铵或十四酰氨丙基二甲基苄基氯化铵；所述抗氧化剂选自亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、丁基羟基茴香醚或二丁基羟基甲苯；

(3)在真空条件下，逐渐升温蒸出反应釜中的水，真空度为-0.05MPa-0.10MPa；

(4)待水蒸干后升温至100-150℃进行反应，检测合格后加入有机溶剂溶解反应产物并过滤除去反应生成的盐，蒸馏除去有机溶剂得到双胍聚合物。

2.根据权利要求1所述的一锅法制备双胍聚合物的方法，其特征在于，在步骤(4)中，反应产物的分子量为2000-2500时为合格。