CN110078913B - 一种聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备聚六亚甲基双胍盐酸盐的方法,该方法包括以下步骤:(1)缩聚反应:首先将1,6‑己二胺盐酸盐、1,6‑双氰基胍基己烷和水加入高压釜中,通氮气维持釜内一定压力,搅拌升温反应;(2)盐析:降低釜内温度,加入水溶解物料,然后加入氯化钠,搅拌后静置,将下层水层分出,上层聚六亚甲基双胍盐酸盐粗品待用;(3)调pH:上层粗品加入水溶解,用盐酸溶液调节pH值,得到聚六亚甲基双胍盐酸盐水溶液;(4)干燥:将水溶液干燥处理即得固体聚六亚甲基双胍盐酸盐。本发明克服了现有技术溶剂和小分子杂质不易除去的缺点,反应条件温和,制备方法简单,所得产品纯度在98%以上,收率可达96%以上,适合大规模工业化生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,属于胍基聚合物功能材料制备技术领域。
背景技术
自1930年报道胍基聚合物具有杀菌性能以来,其在医药,植保,工业制造,日用品以及食品等方面得到了广泛的应用。美国ICI公司于上世纪70年代首次成功制备了盐酸聚六亚甲基双胍(PHMB)。PHMB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,使用后能在物品表面形成一层阳离子膜持续长时间的抑菌,并且不会致生成细菌抗药特性,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。
PHMB作为一种聚合物功能材料,其分子结构,分子量和分子量分布会直接影响其杀菌效果。具有线型结构的PHMB杀菌效果良好,而带有支链或者交联结构的PHMB杀菌效果较差;PHMB的分子量越大,杀菌效果越好,目前大多数企业将PHMB的分子量定在2500左右;此外,PHMB中的杂质含量越低,有效成分越高,效果越好。
目前,PHMB的合成方法依照起始原料的不同分为三种方法,East等人在Polymer,1997,15,3973-3984中报道了合成PHMB的这三种方法。方法一是以1,6-己二胺盐酸盐与双氰胺为原料;方法二是以1,6-己二胺盐酸盐与二氰胺钠为原料;方法三是以1,6-己二胺盐酸盐与1,6-双氰基胍基己烷为原料。每种方法按照反应条件的不同又可以分为溶液聚合法和熔融聚合法。
李杨,李付刚在《精细化工原料及中间体》,2011,2,27-29报道了PHMB的合成,以1,6-己二胺盐酸盐与双氰胺为原料,正丁醇为溶剂,在170℃反应12小时,蒸除溶剂正丁醇,得到产品。李海龙等人在专利CN200910097552.8中报道了以1,6-己二胺盐酸盐与双氰胺为原料合成PHMB,其过程如下:将等摩尔的DCDA和HmDA.2HCl混合,氮气保护,搅拌30分钟,升温至170-190℃,搅拌3-7个小时,得到PHMB和氯化铵的混合物,趁热将熔融物加入到盛有乙醇的反应器中,搅拌过滤掉氯化铵,滤液蒸干得到PHMB。
上述合成PHMB方法的不足之处在于:熔融聚合法,当反应温度较低时,原料的转化率较低,分子量也较低;当反应温度比较高时,虽然能够提高产物的分子量,也能在一定程度上提高原料转化率,但是容易生产带支链或交联的产物;无论反应温度高低,这些方法都会生成无机铵盐,低聚物或带支链交联的副产物,这些副产物很难用比较经济的方法从产物中完全分离出来,降低了使用效果,增加了使用成本;溶液聚合法,一般添加高沸点的溶剂来做反应溶剂,一定程度可缓解熔融聚合时的交联反应,但是引入的高沸点溶剂不易除去,影响最终产品质量,同时增加能耗成本。
阳年发等在专利CN103396546A中报道了以1,6-己二胺盐酸盐与1,6-双氰基胍基为原料,以高沸点多卤代烃为分散剂在高温下悬浮聚合得到PHMB。该方法需要蒸馏高沸点多卤代烃,能耗大,工艺复杂。王建华在专利CN105778083A中报道了以1,6-己二胍为原料,在催化剂的作用下,进行自缩合得到PHMB。该方法制得的产品容易交联,杂质多,分子量分布广。
发明内容
针对现有技术制备聚六亚甲基双胍盐酸盐存在的缺点,本发明的目的是提供一种新的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法。该方法操作简单,反应条件温和,收率高,制备的产品杂质少,纯度高,不易交联,分子量大。
一种聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,包括以下步骤:
(1)缩聚反应:首先将1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷和水加入高压釜中,通氮气维持釜内一定压力,搅拌升温反应;
(2)盐析:降低釜内温度,加入水溶解物料,然后加入氯化钠,搅拌后静置,将下层水层分出,上层聚六亚甲基双胍盐酸盐粗品待用;
(3)调pH:上层粗品加入水溶解,用盐酸溶液调节pH值,得到聚六亚甲基双胍盐酸盐水溶液;
(4)干燥:将水溶液干燥处理即得固体聚六亚甲基双胍盐酸盐。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(1)中1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷、水的摩尔比为1.0~1.1∶0.9~1∶3.0~10.0,优选为1.0∶0.9~1∶3~6。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(1)中通氮气维持釜内压力0.1~5MPa。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(1)中通氮气维持釜内压力0.5~1MPa。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(1)升温至150~180℃反应5~24h。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(1)优选升温至150~180℃反应10~14h。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(2)降低釜内温度至80~120℃。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(2)加入水溶解物料时的加水量为1.0~4.0倍1,6-己二胺盐酸盐的质量。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(2)加入氯化钠,优选加入氯化钠的质量为步骤(1)和步骤(2)所加总水质量的24~28%。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(2)搅拌至少1h后静置。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(3)加入水溶解,加水量为粗品质量的1.0~4.0倍。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(3)用盐酸溶液调节pH值,调节溶液pH至3.0~4.5。
所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,步骤(4)采用喷雾干燥或真空干燥的方式;将水溶液干燥处理至含水量<1%,即得固体聚六亚甲基双胍盐酸盐。
本发明具有以下优点:
1、本发明采用水作为反应的溶剂,克服了现有溶液聚合法溶剂残留不易除去的缺点。
2、本发明的工艺采用加压缩聚反应,缩短了反应时间,反应平稳,不发生交联反应,提高了产品收率,收率可达96%以上。
3、本发明采用盐析的方法,能够进一步去除小分子杂质,提升了产物的纯度,产品纯度可达98%以上,应用范围广。
4、本发明制备方法操作简单,反应条件温和,成本低,本发明的产品为固体,具有运输、储存、使用方便的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1:
将1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷、水投入高压釜中,其中n(1,6-己二胺盐酸盐)∶n(1,6-双氰基胍基己烷)∶n(水)=1.0∶0.9∶4.0,通氮气维持釜内压力0.5MPa,搅拌升温至150℃反应10h。降低釜内温度至80℃,加入1.0倍1,6-己二胺盐酸盐质量的水溶解釜内物料,得到澄清溶液,然后加入总水质量25%的氯化钠,搅拌1h后静置,将下层水层分出,上层聚六亚甲基双胍盐酸盐粗品待用。加入1.0倍粗品质量的水溶解粗品,用18%盐酸溶液调节pH值,调节溶液pH至3.0,120℃真空干燥溶液至含水量<1%得到固体聚六亚甲基双胍盐酸盐产品。产品纯度98.2%,收率96.6%,M=2565。
实施例2:
将1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷、水投入高压釜中,其中n(1,6-己二胺盐酸盐)∶n(1,6-双氰基胍基己烷)∶n(水)=1.0∶0.95∶4.0,通氮气维持釜内压力0.7MPa,搅拌升温至160℃反应12h。降低釜内温度至90℃,加入2.0倍1,6-己二胺盐酸盐质量的水溶解釜内物料,得到澄清溶液,然后加入总水质量26%的氯化钠,搅拌1h后静置,将下层水层分出,上层聚六亚甲基双胍盐酸盐粗品待用。加入2.0倍粗品质量的水溶解粗品,用18%盐酸溶液调节pH值,调节溶液pH至3.0,120℃真空干燥溶液至含水量<1%得到固体聚六亚甲基双胍盐酸盐产品。产品纯度98.8%,收率97.4%,M=2672。
实施例3:
将1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷、水投入高压釜中,其中n(1,6-己二胺盐酸盐)∶n(1,6-双氰基胍基己烷)∶n(水)=1.0∶1.0∶5.0,通氮气维持釜内压力0.8MPa,搅拌升温至170℃反应12h。降低釜内温度至100℃,加入3.0倍1,6-己二胺盐酸盐质量的水溶解釜内物料,得到澄清溶液,然后加入总水质量27%的氯化钠,搅拌1h后静置,将下层水层分出,上层聚六亚甲基双胍盐酸盐粗品待用。加入3.0倍粗品质量的水溶解粗品,用18%盐酸溶液调节pH值,调节溶液pH至3.0,120℃真空干燥溶液至含水量<1%得到固体聚六亚甲基双胍盐酸盐产品。产品纯度99.1%,收率98.3%,M=2886。
实施例4:
将1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷、水投入高压釜中,其中n(1,6-己二胺盐酸盐)∶n(1,6-双氰基胍基己烷)∶n(水)=1.0∶0.95∶6.0,通氮气维持釜内压力1.0MPa,搅拌升温至180℃反应14h。降低釜内温度至110℃,加入4.0倍1,6-己二胺盐酸盐质量的水溶解釜内物料,得到澄清溶液,然后加入总水量28%的氯化钠,搅拌1h后静置,将下层水层分出,上层聚六亚甲基双胍盐酸盐粗品待用。加入4.0倍粗品质量的水溶解粗品,用18%盐酸溶液调节pH值,调节溶液pH至3.0,120℃真空干燥溶液至含水量<1%得到固体聚六亚甲基双胍盐酸盐产品。产品纯度99.4%,收率98.4%,M=3043。
对比例1(没有进行压力下的反应):
将1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷、水投入高压釜中,其中n(1,6-己二胺盐酸盐)∶n(1,6-双氰基胍基己烷)∶n(水)=1.0∶0.9∶4.0,通氮气保护,搅拌升温至150℃反应10h。降低釜内温度至80℃,加入1.0倍1,6-己二胺盐酸盐质量的水溶解釜内物料,得到澄清溶液,然后加入总水质量25%的氯化钠,搅拌1h后静置,将下层水层分出,上层聚六亚甲基双胍盐酸盐粗品待用。加入1.0倍粗品质量的水溶解粗品,用18%盐酸溶液调节pH值,调节溶液pH至3.0,120℃真空干燥溶液至含水量<1%得到固体聚六亚甲基双胍盐酸盐产品。产品纯度93.2%,收率81.4%,M=1834。
对比例2(没有进行盐析):
将1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷、水投入高压釜中,其中n(1,6-己二胺盐酸盐)∶n(1,6-双氰基胍基己烷)∶n(水)=1.0∶0.9∶4.0,通氮气维持釜内压力0.5MPa,搅拌升温至150℃反应10h。降低釜内温度至80℃,加入1.0倍粗品质量的水溶解粗品,用18%盐酸溶液调节pH值,调节溶液pH至3.0,120℃真空干燥溶液至含水量<1%得到固体聚六亚甲基双胍盐酸盐产品。产品纯度75.6%,收率80.7%,M=2132。
Claims (7)
1.一种聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)缩聚反应:首先将1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷和水按照摩尔比为1.0~1.1∶0.9~1∶3.0~10.0,加入高压釜中,通氮气维持釜内压力0.5~1 MPa,搅拌升温至150~180℃反应5~24h;
(2)盐析:降低釜内温度,加入水溶解物料,然后加入氯化钠,质量为步骤(1)和步骤(2)所加总水质量的24~28%,搅拌后静置,将下层水层分出,上层聚六亚甲基双胍盐酸盐粗品待用;
(3)调pH:上层粗品加入水溶解,用盐酸溶液调节pH值至3.0~4.5,得到聚六亚甲基双胍盐酸盐水溶液;
(4)干燥:将水溶液干燥处理即得固体聚六亚甲基双胍盐酸盐。
2.根据权利要求1所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,其特征在于,
步骤(1)中1,6-己二胺盐酸盐、1,6-双氰基胍基己烷、水的摩尔比为1.0∶0.9~1∶3~6。
3.根据权利要求1所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,其特征在于, 步骤(1)升温至150~180℃反应10~14h。
4.根据权利要求1所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,其特征在于,步骤(2)降低釜内温度至80~120℃。
5.根据权利要求1所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,其特征在于,步骤(2)加入水溶解物料时的加水量为1.0~4.0倍1,6-己二胺盐酸盐的质量。
6.根据权利要求1所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,其特征在于,步骤(3)加入水溶解,加水量为粗品质量的1.0~4.0倍。
7.根据权利要求1所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐的制备方法,其特征在于,步骤(4)采用喷雾干燥或真空干燥的方式,将水溶液干燥处理至含水量<1%,即得固体聚六亚甲基双胍盐酸盐。
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