CN109563030B - 包含一定水平的生物基碳的化合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及根据式(3)的化合物，其中所述化合物包含28wt.％至100wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于化合物中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866‑12，方法B测量；和其中X+为质子。本发明还涉及通过聚合至少一种所述化合物获得的聚合物，以及与此相关的方法和用途。

Description

包含一定水平的生物基碳的化合物
技术领域
本发明涉及具有一定的生物基碳含量的化合物以及涉及通过聚合至少一种所述化合物获得的聚合物，以及与之相关的方法和用途。
背景技术
用作增稠剂或流变改性剂的许多材料传统上衍生自原油。环境、经济和可持续性问题限制了衍生自这种有限资源的产品的使用：例如合成表面活性剂已被被归咎于环境事故，特别是对于河流和湖泊中的水生问题。因此，需要鉴别更可持续和可生物降解、但温和有效的材料。实际上，消费者对“天然”产品，包括具有高百分比的“天然”化合物和/或衍生自可再生材料的化合物非常感兴趣。消费者认为衍生自天然材料的化合物更温和并且更环境友好。在“生物基”化学品方面的最近的工业开发汇总于例如de Jong等人，“Productdevelopments in the bio-based chemicals arena”,Biofuels,Bioprod.Bioref.6:606–624(2012)中。
最近，已公开了采用可再生原材料生产经典的单体如乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯。US2014/0154758(Arkema)公开了甲基丙烯酸甲酯的制备，其中所述方法包括使用丙酮氰醇作为原材料，所述丙酮氰醇通过在丙酮中缩合氢氰酸来获得，并且使用包括添加甲醇的方法制备甲基丙烯酸甲酯。丙酮和甲醇可以源自可再生原料。DE2655891(DU PONT)公开了从1-丙醇氧化至丙烯酸酯。US4,138,430(DU PONT)公开了1-丙醇的氨氧化，以形成丙烯腈。
用于合成生物基丙烯腈的不同合成途径由M.Olga Guerrero-Péreza和Miguel A.
Figure BDA0001950773960000011
描述于Catalysis Today 239(2015)25–30中。从甘油直接生产丙烯腈的方法最近由M.O.Guerrero-Pérez,M.A.
Figure BDA0001950773960000012
ChemSusChem 1(2008)511和由M.A.
Figure BDA0001950773960000013
M.O.Guerrero-Pérez,Appl.Catal.B(2013)所描述，以及描述于US20100048850A1(Arkema)和WO2009063120A1(CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTíFICAS)中。
可以将生物基丙烯直接用于所谓的SOHIO方法中以形成丙烯腈。US2904580(STANDARD OIL CO)描述了根据所谓的SOHIO方法的丙烯的氨氧化。
WO2014086780(Global Bioenergies)公开了用于若干种烯烃(包括丙烯和异丁烯)的发酵方法。如前所见，可以将丙烯用作用于氨氧化成丙烯腈的原材料。异丁烯是聚异丁烯橡胶和其它下游产品如叔丁醇、异辛醇、支链烷烃或支链醇的重要原材料。WO2016/042011(Global Bioenergies)描述了用于从3-甲基巴豆酰-CoA生产异丁烯的酶法方法。WO2014/004616(Gevo Inc)公开了通过重组酵母微生物合成异丁醇。催化脱水产生异丁烯。
WO2015/034948(MYRIANT CORP)描述了通过1,3-丙二醇的脱水和随后氧化烯丙醇来合成生物基丙烯酸。
然而，适合于用作增稠剂的聚合物的更多的可再生的构件块的可得性高度受限。此外，存在对不仅更加可再生，而且还提供优异性能的增稠剂的需求。因此存在对提供可以提供现代聚合物的优异的性能又来自更可持续的来源的聚合物构建块的需求。
发明内容
在第一方面，本发明涉及根据根据式(3)的化合物，其中所述化合物包含28wt.％至100wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于化合物中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量，
Figure BDA0001950773960000021
并且其中X+为质子。
其它方面涉及与第一方面的化合物有关的化合物、聚合物、方法和用途。
具体实施方式
定义和总体
在该文献中，包括在本发明的所有实施方案和所有方面中，除非另外具体指明，否则适用以下定义。所有百分比按总组合物的重量计(w/w)。“wt.-％”意指重量百分比；“vol.-％”意指体积百分比；“mol.-％”意指摩尔百分比。所有比例为重量比。对“份”的引用，例如1份X和3份Y，为重量比例。“QS”或“QSP”意指对于100％或对于100g的足量。+/-表示标准差。所有范围都是包括性的并且可组合。有效数字的数量既不表示对指示量的限制，也不表示测量的准确性。将所有数字量理解为被词汇“约”修饰。将所有测量理解为在23℃和在环境条件下作出，其中“环境条件”意指在1大气压(atm)的压力和在50％相对湿度。“相对湿度”是指空气的水分含量与在相同温度和压力的饱和的水分水平相比的比例(以百分比表示)。相对湿度可以采用湿度计，尤其是采用来自
Figure BDA0001950773960000031
International的探头湿度计进行测量。在本文中，“min”意指“分”或“分钟”。在本文中，“mol”意指摩尔。在本文中，在数字之后的“g”意指“克”。“Ex.”意指“实施例”。与所列成分有关的所有量均基于活性水平(“固体”)，并且不包括可以包括在商业可得的材料中的载体或副产物。在本文中，“包括/包含”意指另外可以存在其它步骤或其它成分。“包括/包含”涵盖术语“由……组成”和“基本上由……组成”。本发明的组合物、制剂、方法、用途、试剂盒和过程可以包括本文中描述的本发明的要素/元素和限定以及本文中描述的任意另外的或任选的成分、组分/组件、步骤或限定；由本文中描述的本发明的要素/元素和限定以及本文中描述的任意另外的或任选的成分、组分/组件、步骤或限定组成；和基本上由本文中描述的本发明的要素/元素和限定以及本文中描述的任意另外的或任选的成分、组分/组件、步骤或限定组成。尽管没有明确地以组合方式示例，但是除非指明了不相容，否则本文中描述的实施方案和方面可以包括其它实施方案和/或方面的要素/元素、特征或组分/组件，或者可与其它实施方案和/或方面的要素/元素、特征或组分/组件组合。“在至少一个实施方案中”意指本发明一个或更多个实施方案，任选地全部实施方案或一大部分实施方案具有随后描述的特征。当给出量的范围时，将要理解为组合物中的所述成分的总量，或当多于一种物类落入成分定义的范围之内时的组合物中满足该定义的所有成分的总量。例如，如果组合物包含1％至5％的脂肪醇，则包含2％硬脂醇和1％鲸蜡醇并且不包含其它脂肪醇的组合物将会落入该范围。
在本文中使用以下首字母缩略词：ACDMT＝丙烯酰二甲基牛磺酸盐；AM＝丙烯酰胺；AN＝丙烯腈；tBAM＝叔丁基丙烯酰胺；IBSA＝异丁烯磺酸；IBDSA＝2-次甲基-1,3-丙烯二磺酸。
除非另外指明，否则使用Brookfield粘度计，型号LV、RVT DV-II或LVT DV-II采用10-90％扭矩在20rpm，在20℃以厘泊(cP)或mPa.s计的粘度来测量“粘度”。
除非另外指明，否则“分子量”或“M.Wt.”、“Mw”、“Mw”或“MW”和语法等价物意指重均分子量。还与分子量分布的测定相关的是数均分子量“Mn”、“Mn”和语法等价物，以及多分散性“D”或“PD”。
重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测量，这也被称为尺寸排阻色谱法(SEC)。聚合物的分子量及其测量描述于教科书Georg Odian的“Principles ofPolymerization”，第三版，Wiley-Interscience,New York，第1-4张，第19至24页，ISBN 0-471-61020-8中。测定重均分子量的过程详细描述于Bernd Tieke的MakromolekulareChemie的第三章：引言，Wiley-VCH，第2次完全修订和扩展版(2010年第3次重印)，ISBN-13:978-3-527-31379-2，第259-261页中。
通过GPC测定ACDMT样品的分子量和分布在以下条件下确定。
柱：PSS Suprema
Figure BDA0001950773960000041
10μm，300mm x 8mm
检测器：RID
炉温：23℃
流速：1ml/min
注射体积：20μl
洗脱液：0.07mol/l磷酸氢二钠于水中
校正方法：常规聚(苯乙烯磺酸)钠盐校正
样品分离：将大约10mg样品称重至10ml 0.07mol/l在水中的磷酸氢二钠中并且摇动15min。
“水溶性”是指充分地溶于水中以在25℃形成在水中的0.1重量％材料浓度的对肉眼清澈的溶液的任意材料。术语“水不溶性”是指并非“水溶性”的任意材料。
“基本上没有”或“基本上不含”意指小于1％，或小于0.8％，或小于0.5％，或小于0.3％，或约0％，按组合物或制剂的总重量计。
“单体”意指离散的、非聚合的化学结构部分，其能够经历在引发剂存在下的聚合以及产生大分子的任意合适的反应，例如缩聚，加聚，自由基、阴离子或阳离子聚合。“单元”意指已经聚合的单体，即，其为聚合物的一部分。
“聚合物”意指由两种或更多种单体的聚合形成的化学品。术语“聚合物”应当包括通过单体聚合制成的所有材料以及天然聚合物。将由仅一种类型的单体制成的聚合物称为均聚物。在本文中，聚合物包含至少两个单体。将由两种或更多种类型的单体制成的聚合物称为共聚物。不同的单体的分布可以是随机的、交替的或嵌段的(即，嵌段共聚物)。本文中所使用的术语“聚合物”包括任意类型的聚合物，包括均聚物和共聚物。
“发烟硫酸”在本文中意指三氧化硫在硫酸中的溶液。发烟硫酸也被称为oleum并且由CAS号8014-95-7识别，并且可以由式H2SO4.xSO3描述，其中x为游离三氧化硫的摩尔含量。
“基于生物的含量”报道于ASTM D6866-12，方法B中(参见ASTM D6866-12的第3.3.9节)。“基于生物的碳含量”、“基于生物的含量”、“生物源碳含量”、“生物基含量”、“生物质衍生的碳”在本文中是指同样的事情并且全部以wt.％测量。在本文中使用术语“生物基碳含量”。ASTM D6866-12，方法B实验室结果报道了生物基碳含量相对于总碳的百分比，并且不是样品的总质量或分子量。关于生物基碳含量计算的评论：目前ASTM D6866-12，方法B(ASTM D6866-12的第9节)要求将现代的碳值百分比(pMC)报告为乘以修正因子0.95，以说明由于核武器试验导致的大气中的过量碳-14。然而，由于过量的大气14CO2的持续减少，正在对ASTM D6866-12，方法B进行修正，以将修正因子更新为0.98。出于准确性的目的，经常例如由供应商现场报告新的修正因子0.98。通常不会影响低于～20％的生物基碳的结果。然而，接近100％的结果将会在使用因子0.98时比使用0.95高～2-3％的生物基碳。介于～20-90％之间的结果将会升高0-3％。因此，本文中所使用的术语“生物基碳含量”通过以下方程式定义：
生物基碳含量＝pMC*0.95(％)
对用于生物质基化学品和塑料的生物基碳含量的测量方法的回顾由MassaoKunioka在Radioisotopes,62,901-925(2013)中给出。
本发明的解释和由本发明提供的益处
现已出人意料地发现，可以以可接受的收率合成良好品质的生物基ACDMT。事实上，当考虑用于产生生物基ACDMT的基因工程微生物时，目前尚无这样的微生物是商业上可得的。ACDMT本身并不类似于典型的微生物会自然产生的任意其它产品。此外，很少存在能够转化磺酸基团的天然微生物途径。因此，本领域技术人员自然会在其观念中产生偏见：鉴于其更合成类型的化学结构部分，将会难于产生生物基ACDMT。然而，本领域技术人员可能考虑丙烯酸与牛磺酸的反应，因为生物基材料可以形成相应的丙烯酰-酰氨基牛磺酸盐/酯化合物，其是与ACDMT相比类似的结构。然而，反应物将会优先反应而形成迈克尔加合物，而不是丙烯酰-酰氨基牛磺酸盐/酯化合物。因此，本领域技术人员已知的是合成生物基ACDMT并非平常的事情。
Bianca等人(Appl Microbiol Biotechnol(2012)93:1377–1387)指出，当合成生物基异丁烯时产生高水平的杂质(2/3二氧化碳)。WO2014086780A2在第5和6页上提及可以由合成生物基异丁烯产生的各种各样的副产物和杂质。事实上，在WO2014086780A2的第14页上，其指出“发酵废气(即，源自发酵罐的气流)典型地包含烃作为期望的产物和中间体连同另外的气态组分。通常，发酵废气中的期望的产物如异丁烯以及中间体如丙酮的总含量在3至30vol.％，优选3至20vol.％范围内”。换言之，本领域中已知的是，当使用已知的生物基异丁烯合成过程时导致非常低的收率以及产生显著水平的副产物。事实上，在常规合成技术中使用一般至少98％，典型地至少99.5％纯度的异丁烯。出人意料地，尽管使用生物基组分(其鉴于产生生物基组分的微生物由于它们的天然酶促作用产生副产物而典型地是不纯的)，但也可以产生生物基ACDMT。
本发明尤其涉及生物基丙烯酰二甲基牛磺酸盐(ACDMT)和包含至少一个来自生物基ACDMT的单元的聚合物。本发明的特征在于，其碳的至少一部分是生物学来源的，并且更具体地在于，其含有介于38wt.％与100wt.％之间的生物基碳含量，关于根据ASTM D6866-12，方法B标准的总碳重量计。制备方法典型地包括使用丙烯腈、异丁烯以及硫酸和包含三氧化硫的发烟硫酸的混合物。优选地，原材料、丙烯腈或异丁烯的至少一者具有生物基来源。生物基ACDMT适合于制备包含源自其生物基ACDMT份额的生物基碳含量的聚合物。
ACDMT(参见式[3])由若干碳原子组成。优选地，ACDMT分子的最少三个，优选四个并且最优选所有七个碳原子可以变成可再生的生物基碳原子。以该方式，高份额的由生物基单体ACDMT制成的生物基和/或生物可降解的(聚合物)产物是可回收的并且是天然碳循环的一部分。如果使这些种类的产物焚烧或生物降解，则排放的二氧化碳的量对应于在生物质生长期间通过光合作用固定的量。
迄今为止，若干高性能水溶性或水可溶胀性聚合物，如用于建筑和(油或气)井建造工业的滤失添加剂(Fluid Loss Additive)以及流变改性剂包含ACDMT。与它们的应用中的优异性能无关，这样的聚合物迄今为止全部由石油化学基、化石烃基ACDMT制成。本发明提供了新的生物基ACDMT，因此获取包含生物基ACDMT的聚合物。
在下文提供本发明的细节以及其方面。
第一方面
第一方面涉及根据式(3)的化合物，其中所述化合物包含28wt.％至100wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于化合物中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量，
Figure BDA0001950773960000081
并且其中X+为质子。
化合物包含28wt.％至100wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于化合物中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量。在至少一个实施方案中，化合物包含35wt.％，优选40wt.％，更优选54wt.％，甚至更优选57wt.％至100wt.％，最优选约100wt.％按质量计的生物基碳含量，所述碳含量相对于化合物中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量。
优选地，根据式(3)的化合物为ACDMT。
相对于化合物中的碳的总质量计的生物基碳含量根据标准ASTM D6866-12，方法B测量。用于测定生物基碳含量的分析程序的更多细节：所提供的样品材料并不经历任何预处理程序并且被转化成石墨，如使用以下程序：
取决于估计的碳含量的量，典型地将几毫克样品材料在元素分析仪(EA)中燃烧。清洁所得到的气体混合物，并且使用吹扫和捕获技术通过EA自动分离CO2。将剩余的CO2转移至定制的石墨化系统中，以催化方式使用H2和铁粉催化剂转化成碳(石墨)。在Klaus-Tschira考古定年学中心处使用MICADAS型加速器质谱仪(AMS)(在ETH苏黎世，瑞士开发)进行石墨的14C测定。
第二方面
第二方面涉及衍生自异丁烯的根据式(3)的化合物，其中所述异丁烯具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于异丁烯中的碳的总质量计并且根据标准ASTMD6866-12，方法B测量，
Figure BDA0001950773960000091
并且其中X+为质子。在本文中，“衍生自异丁烯”意指通过使用异丁烯，例如为了合成化合物而使用异丁烯作为反应物获得所述化合物。
第二方面还涉及衍生自丙烯腈的根据式(3)的化合物，其中所述丙烯腈具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于丙烯腈中的碳的总质量计并且根据标准ASTMD6866-12，方法B测量；
Figure BDA0001950773960000092
并且其中X+为质子。在本文中，“衍生自丙烯腈”意指通过使用丙烯腈，例如为了合成化合物而使用丙烯腈作为反应物获得所述化合物。
在至少一个实施方案中，化合物衍生自异丁烯和丙烯腈二者，其中所述异丁烯具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于异丁烯中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量；和其中所述丙烯腈具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于丙烯腈中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量；
Figure BDA0001950773960000093
并且其中X+为质子。在本文中，“衍生自异丁烯和丙烯腈二者”意指通过使用丙烯腈和异丁烯二者，例如为了合成化合物而使用丙烯腈和异丁烯作为反应物获得所述化合物。
在至少一个实施方案中，异丁烯具有至少95wt.％，优选约100wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于异丁烯中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量。在至少一个实施方案中，异丁烯由经基因修饰的微生物，优选由经基因修饰的大肠杆菌(Escherichia coli.)获得。在至少一个实施方案中，异丁烯衍生自3-甲基巴豆酰-CoA。在至少一个实施方案中，丙烯腈具有至少95wt.％，优选约100wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于丙烯腈中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量。
在至少一个实施方案中，从使丙烯腈、发烟硫酸和异丁烯在合适的溶剂中反应而获得根据式(3)的化合物，其中异丁烯具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于异丁烯中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量；和/或其中丙烯腈具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于丙烯腈中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量。
第三方面
第三方面涉及通过使根据第一方面或第二方面的至少一种化合物聚合获得的聚合物。在至少一个实施方案中，将根据第一方面或第二方面的化合物用碱中和，然后聚合。
在至少一个实施方案中，将聚合物在聚合之后使用碱中和。在至少一个实施方案中，聚合物包含至少一个根据式(1)的重复单元，其中R1和R2为H；A为–C(CH3)2-H2C；和Q+为阳离子；
Figure BDA0001950773960000101
在至少一个实施方案中，Q+为H+、NH4 +、吗啉、有机铵离子[NHR5R6R7]+，其中R5、R6和R7彼此独立地为氢，具有1至22个碳原子的直链或支链的烷基，具有2至22个碳原子的直链或支链的、单不饱和或多不饱和的烯基，C6-C22烷基酰氨基丙基，具有2至10个碳原子的直链单羟基烷基或具有3至15个碳原子的直链或支链二羟基烷基，和其中基团R5、R6和R7的至少一个不是氢，或X+为Li+、Na+、K+、1/2Ca++、1/2Mg++、1/2Zn++、1/3Al+++或其组合。优选地，Q+为H+、NH4 +或Na+。更优选地，Q+为Na+。在至少一个实施方案中，Q+为NH4 +。在至少一个实施方案中，Q+选自单烷基铵、二烷基铵、三烷基铵和/或四烷基铵盐，其中胺的烷基取代基可以彼此独立地为(C1至C22)-烷基基团或(C2至C10)-羟烷基基团。
在至少一个实施方案中，根据式(1)的重复单元具有介于0mol-％与100mol-％之间的中和程度。在至少一个实施方案中，根据式(1)的重复单元具有介于50.0mol-％与100mol-％之间，优选80mol-％至100mol-％，更优选90.0至100mol-％，甚至更优选95.0至100mol-％的中和程度。特别优选的是大于80％，更优选大于90％，甚至更优选大于95％的中和程度。
在至少一个实施方案中，聚合物具有至少700g/mol，优选700g/mol至10,000,000g/mol的重均分子量。
在至少一个实施方案中，聚合物基本上不含不是其中R1和R2为H；A为–C(CH3)2-H2C；和Q+为阳离子的根据式(1)的那些单元。在至少一个实施方案中，聚合物为均聚物。
在至少一个实施方案中，聚合物为其中R1和R2为H；A为–C(CH3)2-H2C；和Q+为阳离子的根据式(1)的那些单元与至少一种另外的单元的共聚物。
在至少一个实施方案中，聚合物为流变改性剂或增稠剂，或适合于用于流变改性剂或增稠剂。
第四方面
第四方面涉及用于合成根据式(3)的化合物的方法，包括使丙烯腈、发烟硫酸和异丁烯在合适的溶剂中反应；其中异丁烯具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于异丁烯中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量；和/或其中丙烯腈具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于丙烯腈中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量；
Figure BDA0001950773960000121
并且其中X+为质子。
所述方法中存在合适的溶剂。“在合适的溶剂中”可以意指丙烯腈本身充当溶剂。替代地，不是丙烯腈的化合物可以充当溶剂。在优选的实施方案中，丙烯腈本身充当溶剂。在至少一个实施方案中，溶剂选自非质子极性溶剂。在至少一个实施方案中，溶剂选自：四氢吡喃、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、二甲基酮、乙基甲基酮、甲基叔丁基酮、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二噁烷乙酸酐、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺及其混合物。优选地，溶剂选自：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲基酮、乙基甲基酮、甲基叔丁基酮、2-甲基四氢呋喃、乙酸酐、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺及其混合物。更优选地，溶剂选自：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲基酮、乙基甲基酮、甲基叔丁基酮、乙酸酐、乙酸乙酯及其混合物。最优选地，溶剂选自乙酸酐和乙酸乙酯或其混合物。
在至少一个实施方案中，以wt.％计的溶剂的水平高于根据式(3)的化合物的水平。
在至少一个实施方案中，以按总混合物重量计5至80wt.-％，优选10至70wt.-％，更优选20wt.-％至60wt.-％的浓度使用溶剂。“总混合物”在此意指总反应混合物并且因此包括丙烯腈、发烟硫酸和异丁烯。
在至少一个实施方案中，所述方法包括：
(a)第一步骤：混合发烟硫酸与丙烯腈，以产生丙烯腈和发烟硫酸在非质子极性溶剂中的混合物；
(b)第二步骤：使在第一步骤中产生的混合物与异丁烯接触，以获得根据式(3)的化合物的非质子极性溶剂的浆料
Figure BDA0001950773960000122
其中X+为质子；
(c)任选的第三步骤：使在第二步骤中获得的浆料经历固液分离以获得粗的根据式(3)的化合物的块状物，然后用块状物的至少两倍质量的非质子极性溶剂的洗涤块状物，和
(d)任选的第四步骤：干燥在第三步骤中洗涤的块状物。
在至少一个实施方案中，第一步骤在-50℃至10℃的温度进行。在至少一个实施方案中，第二步骤在10℃至70℃的温度进行。
在至少一个实施方案中，所述方法随后包括分离根据式(3)的化合物；
Figure BDA0001950773960000131
其中X+为质子；然后任选地将所述化合物用于合成聚合物。
在至少一个实施方案中，所述方法以间歇方法或以连续方法进行。
可以有利地控制形成生物基ACDMT的反应，以形成和分离反应的有用的副产物。有用的副产物包括例如生物基丙烯酰胺和/或生物基叔丁基丙烯酰胺。可以将两种物质分离，并且两种物质都是有用的单体。在至少一个实施方案中，叔丁基丙烯酰胺包含28wt.％至100wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于叔丁基丙烯酰胺中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量。在其中使用具有至少90wt.％生物基含量的生物基丙烯腈的至少一个实施方案中，所产生的丙烯酰胺包含90wt.％至100wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于叔丁基丙烯酰胺中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量。
第五方面
第五方面涉及第一或第二方面的化合物作为用于合成聚合物的单体的用途。
第六方面
第六方面涉及根据第三方面的聚合物作为增稠剂和/或流变改性剂的用途。例如，可以将增稠剂和/或流变改性剂用作石油和采矿业中的添加剂，例如以增加分离原油的方法的效率。
第七方面
第七方面涉及包含第一或第二方面的化合物的组合物。在至少一个实施方案中，组合物包含至少50wt.％的所述化合物。在替代的组合物中，组合物包含根据第三方面的聚合物。在至少一个实施方案中，组合物包含至少50wt.％的聚合物。
第八方面
第八方面涉及使根据第三方面的聚合物聚合的方法。在至少一个实施方案中，所述方法使用溶液聚合。在至少一个实施方案中，所述方法使用沉淀聚合。在至少一个实施方案中，沉淀聚合为在叔丁醇溶剂中。
实施例
以下实施例旨在说明本发明的主题，而不是将本发明的主题限制至所述实施例。
所使用的异丁烯样品：
石油基异丁烯的组成不同于生物基异丁烯。生物基异丁烯排他地含有当代的碳并且具有与化石的、石油化学基碳相比不同的碳同位素分布。数百万年来从天然碳平衡中切断了化石碳并且所有天然14C已经降解，因此14C的浓度在化石碳源中为零。由活的有机体产生的当代碳是大气碳同位素平衡的一部分。在大气中通过宇宙射线与大气氮的相互作用持续产生14C或放射性碳。所产生的放射性碳与大气氧组合以形成放射活性的二氧化碳，其通过光合作用引入植物中；然后动物通过进食植物获得14C。当动物或植物死亡时，其停止与其环境交换碳，并且从那时起，随着14C经历放射性衰变，它所含的14C量开始减少。因此，在现代碳中，14C的浓度处于10-10％量级。Masao Kunioka最近在Radioisotopes,62,901-925(2013)中描述了“Measurement Methods of Biobased Carbon Content for Biomass-based Chemicals and Plastics”。
有趣的是，基于生物基和石油化学基异丁烯的化学组成在若干方面也是不同的。表1显示了用于本发明中的异丁烯样品的组成方面的差异。石油化学基异丁烯含有少量的石油化学副产物，如丙烷、丙烯、丁烷和异丁烷，但是其不含有任何痕量的代谢产物(石油(Petro)型，IB1)。与石油化学异丁烯相反，生物基样品含有二氧化碳和少量乙醇作为来自微生物的代谢产物(生物(Bio)型，样品IB2至IB5)。生物基异丁烯样品不含有任何丙烷、丙烯、丁烷或异丁烷。
Figure BDA0001950773960000161
与石油化学获得的异丁烯的特质相比，生物基异丁烯中的杂质的量明显更高并且组成不同。特别是，IB4含有仅21.94％的异丁烯和18％的二氧化碳。已出人意料地发现，可以基于具有高水平的杂质的异丁烯以高的纯度合成ACDMT。
表2：所使用的丙烯腈样品特质
丙烯腈样品 类型 丙烯腈 本来的H<sub>2</sub>O 干燥之后的H<sub>2</sub>O 4-甲氧基苯酚
单位 ppm
AN1 石油 99.2 0.41 19 43
AN2 生物 99.1 0.53 21 56
来自Sigma-Aldrich的≥99％的丙烯腈含有35-45ppm的单甲基醚氢醌作为抑制剂，在干燥之前含有0.41％的水。通过添加50g来自Merck Millipore,Merck KGaA的0.4nm分子筛将其干燥。丙烯腈的残余水含量为19ppm，通过Karl-Fischer滴定法(DIN 51777)测量。以生物方式获得的丙烯腈在化学组成方面相对类似于以石油化学方式获得的丙烯腈。使用Green Chemistry,2011,13,807中所描述的方法在两个步骤中经由的氧化脱羧和随后的3-氰基丙酸的脱羰基消除以形成丙烯腈，获得所使用的丙烯腈。
对比实施例1(CompEx1)，在间歇方法中使用常规石油化学原材料：
反应器为5颈250ml圆底烧瓶，其配备有顶部搅拌器、热电偶、液面下气体注入管、强效冷凝器和具有压力补偿的滴液漏斗。冷凝器的头部配备有含有50g的4埃分子筛的干燥管。将具有精确玻璃接头密封的PTFE板式搅拌器连接至顶部搅拌器。将150ml干燥的丙烯腈计量添加至反应器。在150rpm搅拌下将丙烯腈用由300g冰和100g NaCl的混合物组成的浴冷却。只要反应器温度达到-10℃，就缓慢计量添加39.30g100％硫酸。将温度保持在-10至-7.5℃的范围内。计量添加硫酸的时间为40分钟。液体保持清澈。
然后移除冰浴并且用在21℃的水浴替换。以10L/h的速率计量添加9.9L异丁烯。使温度快速攀升，但是加以控制以在计量添加的过程稳定在40℃。在大约35min.之后，细的白色晶体开始沉淀。在完成计量添加之后，将反应混合物在40℃搅拌一小时。然后将反应混合物在搅拌下冷却30min.至20℃。反应混合物为细的白色悬浮液。将固体通过在玻璃纤维过滤器上真空过滤分离，与50g新制丙烯腈在250ml Erlenmeyer烧瓶中使用磁力搅拌器、PTFE涂覆的搅拌子搅拌10分钟并且用玻璃盖覆盖。再次通过在玻璃纤维过滤器(Whatman GradeGF/D)上真空过滤除去悬浮液的固体。将固体在实验室旋转蒸发仪中在60℃的浴温，以300mbar的压力开始，干燥4小时。在30分钟之后，使压力在3h中降至10mbar。
以85wt.％的收率分离ACDMT，其纯度为95.9wt.％。实测0.3wt.％的丙烯腈、0.6wt.％的丙烯酰胺、2.9％的叔丁基丙烯酰胺和0.3wt.％的2-甲基丙-2-烯-1-磺酸。
以相同的方式进行对比实施例CompEx2至CompEx3，但是增加三氧化硫过量。请参见表3。
对比实施例4(CompEx4)(参见US2010/0274048)，采用常规石油化学原材料的连续方法：
将各自提供有搅拌器、入口管道和出口管道的两个玻璃反应器彼此连接。将丙烯腈和硫酸通过蠕动泵进料至第一反应器中。以47.1g/h的流速泵送硫酸和以22.36g/h的流速泵送20％商业发烟硫酸和以161.1g/h的流速泵送干燥的丙烯腈。所述硫酸浓度为97％。选择发烟硫酸中的三氧化硫浓度以补偿通过原材料丙烯腈和异丁烯携带的水。将第一反应器中的反应混合物的温度保持在-10±2.5℃。平均停留时间为90分钟。将磺酸与丙烯腈混合并且将其混合流体进料至第二反应器中。第二反应器为三颈250ml圆底反应器，侧颈经修改以允许反应器溢流至烧杯。将其与顶部搅拌器，具有PTFE搅拌器叶片的玻璃搅拌器和强效冷凝器连接。在第二反应器中，将异丁烯气体(IB1)在液面下以30.8g/h的流速吹入混合的流体，以合成ACDMT。在40±2.5℃的温度以90分钟的平均停留时间连续进行反应(合成)。在11h连续进行的反应之后，提取和分析反应混合物的样品。
使用玻璃过滤器吸滤在上述生产中获得的ACDMT浆料，以在玻璃过滤器上获得块状物。相对于块状物的质量，将表5中所示的量(质量)的丙烯腈倾倒至块状物上。再次进行吸滤以用丙烯腈洗涤块状物。
将经洗涤的块状物用旋转蒸发仪在降低的压力在80℃的温度干燥360分钟。施加400mbar的真空30分钟。然后使压力在2小时内降低至10mbar并且保持在10mbar直至完成干燥。
测定的收率与抽取的样品量有关。通过HPLC分析获得的ACDMT粉末，以测量丙烯腈(缩写为AN)、丙烯酰胺(缩写为AM)、叔丁基丙烯酰胺(缩写为tBAM)、2-甲基-2-丙烯基-l-磺酸(缩写为IBSA)的浓度。
对比实验的结果示于表6中。
实施例1
反应器为5颈250ml圆底烧瓶，其配备有顶部搅拌器、热电偶、液面下气体注入管、强效冷凝器和具有压力补偿的滴液漏斗。冷凝器的头部配备有含有50g的4埃分子筛的干燥管。将具有精确玻璃接头密封的PTFE板式搅拌器连接至顶部搅拌器。将150ml干燥的丙烯腈计量添加至反应器。在150rpm搅拌下将丙烯腈用由300g冰和100g NaCl的混合物组成的浴冷却。替代地，可以将混合物用丙酮与干冰的组合冷却。一旦反应器温度达到-10℃，就缓慢计量添加49.30g的100％硫酸。控制三氧化硫的过量，以补偿原材料异丁烯和丙烯腈的水含量。过程条件的改变记录在表3中。将温度保持在-10至-7.5℃的范围内。计量添加硫酸的时间为40分钟。液体保持清澈。
然后移除冰浴并且用在21℃的水浴替换。以10L/h的速率计量添加9.9L生物基异丁烯。使温度保持快速攀升，但是加以控制以在计量添加的过程保持在40℃。在大约25min.之后，细的白色晶体开始沉淀。在完成计量添加之后，将反应混合物在40℃搅拌一小时。然后将反应混合物在搅拌下冷却30min.至20℃。反应混合物为细的白色悬浮液。将固体通过在玻璃纤维过滤器上真空过滤分离，与50g新制丙烯腈在250ml Erlenmeyer烧瓶中使用磁力搅拌器、PTFE涂覆的搅拌子搅拌10分钟并且用玻璃盖覆盖。再次通过在玻璃纤维过滤器(Whatman Grade GF/D)上真空过滤除去悬浮液的固体。将固体在实验室旋转蒸发仪中在80℃的浴温，以300mbar的压力开始，干燥4小时，在30分钟之后，使压力在3h中降至10mbar。
表3：间歇反应的反应条件
实验 AN 原料 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>，100％ 发烟硫酸20％SO<sub>3</sub> 异丁烯 原料 流速 T1 T2
单位 [g] [g] [g] [g] [L/h] [℃] [℃]
CompEx1 150 AN1 49.3 0.0 28.1 IB1 10 -10 40
CompEx2 150 AN1 49.1 0.10 28.1 IB1 10 -10 40
CompEx3 150 AN1 48.9 0.2 28.1 IB1 10 -10 40
1 150 AN1 49.2 0.08 28.1 IB2 10 -10 40
2 150 AN1 49.2 0.09 30.5 IB3 11 -10 40
3 150 AN1 48.6 0.56 128 IB4 23 -10 40
4 150 AN1 49.2 0.08 28.8 IB5 10 -10 40
5 50 AN2 16.4 0.03 9.6 IB5 10 -10 40
对比实验和描述本发明的实验的结果汇总于表4中。
实验证明，ACDMT的沉淀在生物基异丁烯的情况下开始得比石油化学生产的异丁烯更早。还已发现，使用生物基异丁烯适合于制备生物基ACDMT。出人意料地，与对比实验1至3相比，生物基ACDMT的纯度更高。尤其是减少了杂质t-BAM和IBSA。潜在的副产物IBSA和IBDSA用于调节(控制)自由基聚合中的分子量。因此，本领域技术人员会预期，在更大量的调节剂存在下的聚合物分子量将比在采用更少量的调节剂的相同条件下聚合的聚合物分子量更小。由于IBDSA标准不是可得的，所以没有对IBDSA的量进行定量。
本发明的出人意料的有利之处在于，可以以与石油化学制造的异丁烯相比更低的量将生物基异丁烯用于ACDMT生产过程中，以产生一样好或更佳品质的ACDMT。
为了测试生物基含量，根据ASTM D6866-12，方法B研究三个样品。CompEx1采用常规的石油化学原材料进行。因此可以预期所有碳都是化石碳。因此应当不发现14C并且生物基碳含量应当为零。在该实验中，研究实际上反馈了0wt.％的生物基碳含量。在实验1中使用生物基异丁烯(IB2)的样品。由于七个ACDMT碳原子中的四个被生物基碳替换，所以理论上应当实测到57wt.％的生物基碳。实验提供了55wt.％的生物基碳含量。理论值的偏差可以通过原料的杂质和方法的2％的分析误差来解释。
表4：关于间歇过程的实施例的结果
Figure BDA0001950773960000211
关键字：ND＝未检测到；ACDMT＝丙烯酰二甲基牛磺酸盐；AM＝丙烯酰胺；AN＝丙烯腈；tBAM＝叔丁基丙烯酰胺；IBSA＝异丁烯磺酸。
实施例6
将各自提供有搅拌器、入口管道和出口管道的两个玻璃反应器彼此连接。将丙烯腈和硫酸通过蠕动泵进料至第一反应器中。以47.1g/h的流速泵送硫酸和以22.36g/h的流速泵送20％商业发烟硫酸和以161.1g/h的流速泵送干燥的丙烯腈。所述硫酸浓度为97％。选择发烟硫酸中的三氧化硫浓度以补偿通过原材料丙烯腈和异丁烯携带的水。将第一反应器中的反应混合物的温度保持在-10±2.5℃。平均停留时间为90分钟。将磺酸与丙烯腈混合并且将其混合流体进料至第二反应器中。第二反应器为经修改的三颈250ml圆底反应器，其与顶部搅拌器，具有PTFE搅拌器叶片的玻璃搅拌器和强效冷凝器连接。在第二反应器中，将异丁烯气体(IB2)在液面下以30.8g/h的流速吹入混合的流体，以合成ACDMT。在40±2.5℃的温度以90分钟的平均停留时间连续进行反应(合成)。在11h连续进行的反应之后，提取和分析反应混合物的样品。
使用玻璃过滤器吸滤在上述生产中获得的ACDMT浆料，以在玻璃过滤器上获得块状物。相对于块状物的质量，将表5中所示的量(质量)的丙烯腈倾倒至块状物上。再次进行吸滤以用丙烯腈洗涤块状物。将固体在实验室旋转蒸发仪中在80℃的浴温在400mbar的压力开始干燥2小时，在30分钟之后在1h内将压力降低至10mbar。
反应运行12h，评价在11h运行时间时抽取的样品。测定的收率与抽取的样品有关。
通过HPLC分析获得的ACDMT粉末，以测量丙烯腈的浓度。
对比实验的结果示于表6中。
根据相同方法运行实施例7至10。参数汇总于表5中。
Figure BDA0001950773960000231
连续过程提供与间歇过程相比全部更清洁的ACDMT。在稳定运行所述过程11h之后抽取所评价的样品，因为具有180和230分钟的组合的平均停留时间的连续过程，例如10和11，需要约9h达到稳定状态。表6汇总了结果。研究了对比实验4，实验6、7、11和12的生物基碳含量。根据ASTM 6866-12方法B，考虑原材料的选择、原材料的纯度和所使用的方法的精确度，可预期结果。在对比实施例4中，使用以石油化学方式获得的原材料。在实验6、7和11中，使用生物基异丁烯品质IB3和IB4。因此，14C方法导致56和57wt.％的生物基碳。对于合成的最纯的ACDMT，达到57wt.％的生物基碳。在实验12中，使用生物基原材料AN2和IB3二者。因此，样品中的所有碳都是生物基的，反映在99wt.-％的生物基碳的发现中。
表6：来自连续过程的结果
实验 收率 ACDMT AM AN t-BAM IBSA 生物基碳
[wt.-％] [wt.-％] [wt.-％] [wt.-％] [wt.-％] [wt.-％]
CompEx4 88 96.1 0.311 0.267 0.135 0.184 0
6 93 99.5 0.097 0.085 0.103 0.124 56
7 92 99.4 0.075 0.071 0.090 0.094 56
8 94 99.5 0.051 0.048 0.081 0.098 ND
9 95 99.6 0.047 0.044 0.079 0.053 ND
10 95 99.5 0.035 0.027 0.063 0.022 ND
11 96 99.7 0.033 0.027 0.062 0.018 57
12 95 99.7 0.035 0.035 0.065 0.015 99
从连续过程获得的结果显示，使用生物基异丁烯达到了高的收率和高的纯度。显然，使用生物异丁烯与石油化学ACDMT ACDT相比导致更纯的ACDMT。聚合实验特别显示了，具有较低含量的IBSA的ACDMT样品与具有较高IBSA含量的ACDMT样品相比导致更高分子量的聚合物。
聚合过程A：在水中的ACDMT的溶液均聚物。
在配备有顶部搅拌器和锚式搅拌器、pH探头、液面下氮气注入管、滴液漏斗、强效冷凝器和气体出口阀的1-L五颈圆底烧瓶中填充450g蒸馏水。溶解50g ACDMT(实施例1中产生的ACDMT)。将搅拌器设定至以200rpm旋转。用水浴在20℃冷却，将溶液用大约19g的50％氢氧化钠溶液中和至7±0.5的pH值。在中和之后，将反应混合物加热至50℃±0.5℃温度。在加热阶段期间，将氮气以60l/h的流速吹扫通过溶液。使温度稳定并且氮气吹扫继续60分钟。在该60分钟之后，将氮气计量添加至液体表面上方，并且通过添加0.10g 2,2'-偶氮双(2-甲基丙脒)二盐酸盐(Wako Specialty Chemicals的V-50)引发聚合。
在反应开始10分钟之后，将吹扫降低至6l/h。在达到温度最大值之后，将浴温在50℃维持1小时。然后将浴温升高至80℃维持2h，然后冷却至室温。在25℃，20rpm，使用提供最大标度的20至80％的值的转子测量溶液的Brookfield粘度。
还测定Fickenscher k值。
聚合过程B：通过在叔丁醇中的沉淀聚合的ACDMT的均聚物
在配备有回流冷凝器、液面下气体注入管、内部温度传感器和顶部搅拌器的1升Quickfit圆底烧瓶中计量添加400g叔丁醇。装入100g根据本发明的ACDMT。通过在液面上方注入气态氨将ACDMT中和至7至8的pH。将温度保持在低于40℃。在200rpm搅拌下在液面下注入氮气1h。在该时间期间，借助于水浴提高反应混合物的温度并且稳定至60℃。在60℃将pH重新调节至7至8的pH。然后通过计量添加1.0g的2,2'-偶氮双(异丁腈)引发反应。
在几分钟之后，聚合开始由于升高温度和聚合物的沉淀而变得明显。在达到温度最大值之后，加热反应混合物以温和回流2小时。然后将聚合物冷却至室温并且在60℃在150mbar的真空下干燥。
得到的聚合物粉末为0.5％溶于水中，并且测量Fickenscher k值。
聚合过程C：通过在叔丁醇中沉淀聚合的ACDMT和丙烯酰胺的共聚物
在配备有回流冷凝器、液面下气体注入管、内部温度传感器和顶部搅拌器的1升Quickfit圆底烧瓶中计量添加400g叔丁醇。装入70g的ACDMT。通过在液面上方注入气态氨将ACDMT中和至7至8的pH。将温度保持在低于40℃。然后将30g丙烯酰胺溶于反应混合物中。在200rpm搅拌下在液面下注入氮气1h。在该时间期间，借助于水浴提高反应混合物的温度并且稳定至60℃。在60℃将pH重新调节至7至8的pH。然后通过计量添加1.0g的2,2'-偶氮双(异丁腈)引发反应。
在几分钟之后，聚合开始由于升高温度和聚合物的沉淀而变得明显。在达到温度最大值之后，加热反应混合物以温和回流2小时。然后将聚合物冷却至室温并且在60℃在150mbar的真空下干燥。
得到的聚合物粉末为0.5％溶于水中，并且测量Fickenscher k值。
Figure BDA0001950773960000271
500ml来自Sigma-Aldrich的≥99％的丙烯腈含有35-45ppm的单甲基醚氢醌作为抑制剂，含有0.41％的水。通过添加50g来自Merck Millipore,Merck KGaA的0.4nm分子筛将其干燥。丙烯腈的残余水含量为19ppm，通过Karl-Fischer滴定法(DIN 51777)测量。
所使用的分析方法
通过气相色谱法测定二氧化碳：
为Agilent GC 7890气相色谱配备1ml气体回路并且连接至传热检测器和火焰离子化检测器。分离柱为30m长并且具有0.32mm的直径和具有固定相GAS Pro GSC。使第一温度恒定5分钟，然后以10℃/min的加热速率加热至240℃。将240℃保持恒定2分钟。进样器温度为130℃和检测器温度为200℃。载气氦气具有50kPa的柱前压和1.2ml/min流速。将系统通过在1L空气中的0.2ml丙烷/丁烷混合物校准。空气中的CO2的量为300ppm和20ppm丙烷/丁烷混合物。
采用配备有Agilent 5972型质量敏感检测器的Agilent 6890GC检测样品的面积百分比分布。分离柱为Agilent GS-Gaspro 30m x 320μm(113-4332)。在130℃使用分流/不分流进样口。采用气密性注射器进行手动进样。分流模式为1:10分流流12.5ml/min，柱前压6kPa。
柱参数：载气为具有1.2ml/min恒定流速的氦气。
温度程序：60℃维持5min，温度斜率为10℃/min，将柱加热至240℃并且在240℃恒定保持10min。
以Mz18-270的扫描模式运行质量敏感检测器。
通过气相色谱法测定异丁烯中的醇：
所使用的设备为具有Deans切换的Agilent 7890A。
分离柱为Restek的30m Stabilwax柱，具有0.32mm内径和0.25μm膜厚度。
温度程序为50℃维持3min稳定，然后斜率10℃/min至220℃，在220℃稳定2min。
进样器温度处于130℃，火焰离子化检测器(FID)处的温度为240℃。
燃烧气体为20ml/min的氢气，350ml/min的合成空气，以及补足气体为恒定流速10ml/min的氮气(柱+补足)
以1:20分流的分流模式运行进样器。
跨Deans切换使用0.64bar的柱前压和1.15ml/min氦气流速。通过使用外部标准将结果定量。
通过使限定体积的异丁烯流过Draeger管(
Figure BDA0001950773960000292
Wasserdampf0,1，订单号(德国：Bestellnummer)：CH 23 401)并且计算以μg/L异丁烯气体计的水蒸气浓度测量水含量。使2L/h的气流流过Draeger管2分钟。将读数乘以30以计算1L异丁烯的结果。根据制造商，该方法的标准偏差在10至15％量级(参见
Figure BDA0001950773960000293
&CMS-Handbuch，第17版，2015年3月)
通过高效液相色谱法测定反应产物并且样品中的未知组分的鉴定使用LC/MS偶联仪器进行测定：
HPLC与质量选择性检测器偶联；Agilent Technologies；Series 1100；MSD G1956B
HPLC参数：
Figure BDA0001950773960000291
Figure BDA0001950773960000301
2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、丙烯酰胺、丙烯腈和2-甲基丙-2-烯-1-磺酸的测定：
Figure BDA0001950773960000302
Figure BDA0001950773960000311
N-叔丁基丙烯酰胺的测定：
Figure BDA0001950773960000312
Figure BDA0001950773960000321
Fickenscher k值的测定：
将该方法用于根据DIN EN ISO 1628-1测定某些聚合物的k值。
k值测量是间接分析聚合物的分子量/尺寸的方式。与具有相同组成和通过相同方法制成的聚合物相比，相对较高的K值对应于较大的分子量/尺寸。
通过测量从Ubbelhode粘度计的毛细管中穿过的溶剂的穿过时间(t0)和聚合物溶液的穿过时间(tc)，测定相对粘度。
Figure BDA0001950773960000322
从相对粘度z，可以根据以下计算k值
Figure BDA0001950773960000323
在该情况下
Figure BDA0001950773960000324
k值＝1000k
在此定义：
Figure BDA0001950773960000325
相对粘度，
ηc为溶液的动态粘度，
ηo为溶剂的动态粘度，和
c聚合物在溶液中以g/cm3计的质量浓度。
替代地，可以通过由设备的生产商提供的列表估计k值。
在通过采用CEM Smart 5在120℃微波干燥测定聚合物溶液的质量浓度之后，制备20ml的0.5％聚合物溶液。在Ubbelhode毛细管粘度计中在25℃测量16至18ml溶液。选择Ubbelhode粘度计，以具有100至120s的穿过时间。在与CT 1150Thermostate和流动冷却器CK 100组合的Schott AVS粘度计中进行测量。IT单元计算k值。
在1％溶液中的Brookfield粘度：
采用Brookfield粘度计型号LV、RVT DV-II或LVT DV-II测定Brookfield粘度。
在600ml烧杯中，将4g干燥聚合物溶于394g蒸馏水中。将溶液在20℃用通过顶部搅拌器以200rpm驱动的指型搅拌器搅拌2h。然后将不含夹带的空气的聚合物溶液在20℃回火16h。选择转子以在标度的20至80％之间以20rpm进行测量。
在原样溶液中的Brookfield粘度。
采用Brookfield粘度计型号LV、RVT DV-II或LVT DV-II测定Brookfield粘度。
在600ml烧杯中，将不含夹带的空气的聚合物溶液在20℃回火2h。选择转子以在标度的20至80％之间以20rpm进行测量。
根据ASTM 6866-12，方法B测定生物基含量的分析程序：
提供的样品材料并不经历任何预处理程序并且使用以下程序使其转变成石墨。
取决于碳含量的估计量，典型地使几毫克样品材料在元素分析仪(EA)中燃烧。清洁得到的气体混合物并且使用吹扫和阱技术通过EA自动分离CO2。
将剩余的CO2转移至定制的石墨化系统中，以催化方式使用H2和铁粉催化剂转变成碳(石墨)。在Klaus-Tschira考古定年学中心处使用MICADAS型加速器质谱仪(AMS)(在ETH苏黎世，瑞士开发)进行石墨的碳-14测定。

Claims (5)

1.用于合成根据式(3)的化合物的方法，包括使丙烯腈、发烟硫酸和异丁烯在合适的溶剂中反应；其中所述异丁烯具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于异丁烯中的碳的总质量计并且根据标准ASTM D6866-12，方法B测量；和/或其中所述丙烯腈具有至少90wt.％的生物基碳含量，所述碳含量相对于丙烯腈中的碳的总质量计并且根据标准ASTMD6866-12，方法B测量；
Figure FDA0003546669800000011
并且其中X+为质子。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
(a)第一步骤：混合发烟硫酸与丙烯腈，以产生丙烯腈和发烟硫酸在非质子极性溶剂中的混合物；
(b)第二步骤：使在第一步骤中产生的混合物与异丁烯接触，以获得根据式(3)的化合物的非质子极性溶剂浆料
Figure FDA0003546669800000012
其中X+为质子；
(c)任选的第三步骤：使在第二步骤中获得的浆料经历固液分离以获得粗的根据式(3)的化合物的块状物，然后用所述块状物的至少两倍质量的非质子极性溶剂的洗涤所述块状物，和
(d)任选的第四步骤：干燥在第三步骤中洗涤的块状物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一步骤在-50℃至10℃的温度进行。
4.根据权利要求2和3任一项所述的方法，其中第二步骤在10℃至70℃的温度进行。
5.根据权利要求1所述的方法，然后包括分离根据式(3)的化合物；
Figure FDA0003546669800000021
其中X+为质子；和然后任选地将所述化合物用于合成聚合物。
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