CN111154092A - 一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，涉及超支化聚醚合成领域，包括反应釜，所述合成方法包括以下步骤：（1）、向反应釜内投入蔗糖、催化剂1及缩水甘油醚；（2）、步骤（1）抽真空，加热反应；（3）、步骤（2）解除真空，加入反应物并加热反应；（4）、步骤（3）压入封端剂，加入催化剂2，并降温反应。本合成方法采用生物基材料及其衍生物为底物，合成了超支化聚醚，可以取代不环保的、具有环境激素性质的壬基酚系列产物。
Description
技术领域
本发明涉及超支化聚醚合成领域，具体涉及一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法。
背景技术
目前我国表面活性剂合成市场处于低端产能过程，高端研发不足的状态，迫切需要研发新产品与新方法，传统的表面活性剂以壬基酚为首的石化原料以及脂肪醇如月桂醇、肉豆蔻醇为主，前者是广为人知的环境激素，后者并不能较好的替代前者。
普通的聚醚多元醇是基于甘油、丙二醇，乙二醇等原料作为不同功能性的底物，在酸性催化剂或碱性催化剂的作用下对环氧乙烷或者环氧丙烷进行开环并链增长，从而合成一系列具有不同功能性的非离子型表面活性剂，工艺繁琐。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，采用生物基材料蔗糖为底物，以缩水甘油为主要单体，环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷为次要单体，以功能化缩水甘油醚为封端剂，在碱催化下，通过多段加料工艺控制反应，合成了一系列具有不同特性的超支化聚醚，可以取代不环保的、具有环境激素性质的壬基酚系列产物。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，包括反应釜，所述合成方法包括以下步骤：
（1）、向反应釜内投入蔗糖、催化剂1及缩水甘油醚；
（2）、步骤（1）抽真空，加热反应；
（3）、步骤（2）解除真空，加入反应物并加热反应；
（4）、步骤（3）压入封端剂，加入催化剂2，并降温反应。
作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中蔗糖与缩水甘油醚的分量比为1:8，所述催化剂1为甲醇钾与三苯甲基钾混合物。
作为本发明的一种改进，所述三苯甲基钾在催化剂1中含量为1%—10%，所述甲醇钾加入量为蔗糖加入量的25%—55%。甲醇钾为余量且以K+计。
作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中加热温度为45-110℃。
作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中加热反应时间为2h，加热温度为55℃。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中反应物为环氧乙烷。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中反应物为环氧丙烷。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中反应物为环氧丁烷。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）加热温度为100-200℃，所述催化剂2为甲醇钾与甲醇锂混合物，所述步骤（4）温度为10—20℃。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）加热温度为150℃，所述步骤（3）反应时间为2h，所述催化剂2中甲醇钾用量为1%—5%，所述步骤（4）反应温度为15℃，所述步骤（4）反应时间大于3小时。甲醇钾为余量且以K+计。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：采用生物基材料蔗糖为底物，以缩水甘油为主要单体，环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷为次要单体，以功能化缩水甘油醚为封端剂，在碱催化下，通过多段加料工艺控制反应，合成了一系列具有不同特性的超支化聚醚，可以取代不环保的、具有环境激素性质的壬基酚系列产物。本方法所合成的超支化聚醚具有表面能、乳化性可控以及低粘度的特性，并可以在聚醚合成完毕后，通过不同取代基的缩水甘油醚进行封端，从而得到不同性能和的功能化产物，可作为反应性乳化剂、分散剂等应用于纺织、印染以及涂料与聚合物领域。
具体实施方式
实施例：
向反应釜中投入1mol的蔗糖，加入3%的三苯甲基钾与97%甲醇钾混合物0.25mol，缓慢滴加缩水甘油醚8mol，抽真空，升温至55℃，反应2h，得到蔗糖-缩水甘油化产物，随后解除真空。
向反应釜中继续投入催化剂0.25mol，其中含有2.5%的甲醇锂与97.5%的甲醇钾，升温至150℃，反应2h。
向反应釜中投入催化剂甲醇钾0.25mol，抽真空后，缓慢滴加烯丙基缩水甘油醚进行烯丙基封端，反应温度为15℃，反应时间大于3h。
最后再精致聚醚。
在步骤（3）中，不会增加聚醚的支链数，但可以增长超支化聚醚中醚键的数目，不同的环氧化合物的组合可以改变聚醚的HLB值。当选用环氧乙烷作为醚化试剂时，主要赋予超支化聚醚亲水性，可以获得超支化的类聚乙二醇聚醚，主要用于合成超支化聚氨酯；当选用环氧丙烷作为醚化试剂时，主要赋予聚醚一定亲水性与乳化性；当使用环氧丁烷为醚化试剂时，赋予超支化聚醚亲油性，待反应釜温度下降时，说明反应已经完成。
步骤（4）压入封端剂，加入催化剂甲醇钾并降温继续反应，利用功能化缩水甘油醚与超支化聚醚的端羟基发生反应，对超支化聚醚进行封端。
在步骤（1）中蔗糖-缩水甘油化产物与投料比相关，其中投料比可以控制该步骤中蔗糖与缩水甘油的比例，可以决定起始剂的每摩尔中羟基含量，在该反应步骤中，n蔗糖:n缩水甘油=1:8时，每摩尔物料中所含羟基为16，当反应结束，反应釜降温时，继续压入额外2摩尔缩水甘油，可以令底物进一步增加一倍羟基数量，此时为32，以此类推。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，包括反应釜，其特征在于，所述合成方法包括以下步骤：
（1）、向反应釜内投入蔗糖、催化剂1及缩水甘油醚；
（2）、步骤（1）抽真空，加热反应；
（3）、步骤（2）解除真空，加入反应物并加热反应；
（4）、步骤（3）压入封端剂，加入催化剂2，并降温反应。
2.根据权利要求1所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）中蔗糖与缩水甘油醚的分量比为1:8，所述催化剂1为甲醇钾与三苯甲基钾混合物。
3.根据权利要求2所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述三苯甲基钾在催化剂1中含量为1%—10%，所述甲醇钾加入量为蔗糖加入量的25%—55%。
4.根据权利要求1所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤（2）中加热温度为45-110℃。
5.根据权利要求4所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤（2）中加热反应时间为2h，加热温度为55℃。
6.根据权利要求3或5中所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）中反应物为环氧乙烷。
7.根据权利要求3或5中所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）中反应物为环氧丙烷。
8.根据权利要求3或5中所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）中反应物为环氧丁烷。
9.根据权利要求1所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）加热温度为100-200℃，所述催化剂2为甲醇钾与甲醇锂混合物，所述步骤（4）温度为10—20℃。
10.根据权利要求9所述的一种基于蔗糖为底物的新型超支化聚醚的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）加热温度为150℃，所述步骤（3）反应时间为2h，所述催化剂2中甲醇钾用量为1%—5%，所述步骤（4）反应温度为15℃，所述步骤（4）反应时间大于3小时。
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