CN111333532A - N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物及其合成方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了N‑烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物及其合成方法与应用，属于热塑性硫化橡胶的技术领域，能够有效改善现有的TPV中爽滑剂易析出问题。衍生物的结构通式为
，R为烷基基团；其制备方法为：在高温条件下将按1:1的摩尔比溶解于有机溶剂中的邻苯二甲酰胺酸和烷胺进行蒸馏，冷却后减压抽滤，最后干燥制得白色蜡状或微黄色固体的N‑烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物成品。本发明合成的成品可作为爽滑剂用于TPV中，其具有爽滑效果优良、使用过程中耐析出的优点；另外，本发明合成的成品还可作为爽滑剂应用于塑料、橡胶、其他热塑性弹性体以及油墨中，起到爽滑、抗粘合的效果。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性动态硫化橡胶的技术领域，更具体地说，它涉及一种N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物及其合成方法与应用。
背景技术
热塑性硫化橡胶(Thermoplastic Vulcanizate)，英文简称为TPV。TPV主要由两部分组成，一是作为连续相的塑料，二是作为分散相的橡胶。塑料相和橡胶相在熔融共混机硫化后，粒状硫化橡胶相以微区相态稳定地存在于塑料相中，这种独特结构，赋予TPV良好的弹性和耐压缩变形性、应用温度范围广（-60℃～150℃）、软硬度应用范围广(25A～54D)、易染色、易加工、可回收等众多优良性能。
通常TPV在硫化过程中必不可少的会添加各种助剂，用于提高材料的使用性能和加工性能。例如，公开号为CN108299727A的中国专利中公开了热塑性硫化橡胶组合物及热塑性硫化橡胶的制备方法，其添加惰性填料碳酸钙用以增加材料的稳定性，添加炭黑作为着色剂或者作为UV防护剂等。另外，为了降低材料的静、动摩擦系数，减少材料生产时挂壁和便于材料脱模等加工性能，TPV中通常还会添加较为重要的一种助剂，即爽滑剂。
目前，国内常见爽滑剂品种有酰胺类（油酸酰胺和芥酸酰胺）、皂类（硬脂酸钙等）和有机硅类等，如公告号为CN105694213B的中国专利中公开的三元乙丙橡胶/硅橡胶/聚丙烯动态硫化热塑性弹性体，其在热塑性弹性体中引入硅橡胶，可以在制备过程中起到润滑作用。公开号为CN105694237A的中国专利中公开的一种表面爽滑手机线缆用TPV材料及其制备方法，其以重量比为1:1-9的油酸酰胺和芥酸酰胺的混合物作为爽滑剂，用以增强手机线缆的使用手感。
爽滑剂的爽滑功能要求爽滑剂能够在材料中发生迁移，从而析出在材料表面，对材料起到爽滑作用。但是，实验及实际应用表明，现有技术中的酰胺类、皂类和有机硅类等用于TPV材料时，虽然能起到爽滑作用，但是其迁移速度比较快，导致析出严重，影响产品的外观。因此，能够有效减少TPV中作为爽滑剂的材料的析出，无论是对本领域技术人员还是对TPV使用者而言均具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物，其具有结构稳定、与TPV材料相容性优良、能够在TPV中发生迁移的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的合成方法，其具有产率高、产物纯度高的优点。
本发明的第三个目的在于提供一种N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物作为爽滑剂在TPV中的应用及合成的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物作为爽滑剂在TPV中的应用，其具有TPV的动摩擦系数和静摩擦系数低、表面不易析出爽滑剂的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物，所述衍生物的结构通式为：
其中，R表示烷基基团。
通过采用上述技术方案，由于苯环上未杂化的P轨道能够与酰基上未杂化的P轨道形成π-π共轭，因此，使得本方案中N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物具有良好的稳定性。当本N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物应用于TPV橡胶中时，衍生物中由苯环、羧基及酰胺基构成的极性头部，增加了衍生物与TPV材料的相容性，使得本衍生物与TPV的相容性强于现有的爽滑剂与TPV的相容性，从而使得本衍生物不容易脱离TPV而完全析出于TPV表面，应用于TPV中时，能够起到耐析出的效果。因此，本方案合成出的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物作为耐析出的爽滑剂具有良好的应用前景。同时，由于本衍生物具有由烷基基团构成的低极性的碳链尾部，使得本衍生物的烷基基团易于发生迁移，迁移的碳链之间易于相互形成“滑移层”，从而能够对TPV材料起到基本的爽滑作用。
进一步地，所述烷基基团为具有8～28个碳原子的直链烷基基团或具有8～28个碳原子的支链烷基基团。
小于8个碳原子的烷基基团，由于其碳原子数较少，导致N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物用于TPV中时，能够迁移的碳链尾部较短，使得产生的“滑移层”不容易对TPV起到良好的爽滑效果；而大于28 个碳原子的烷基基团，由于其碳原子数较多，容易过度增加本方案中的衍生物与TPV的交联度、降低TPV的弹性。另一方面，碳原子数越多的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物由于其分子量的增加，导致其合成与分离上的难度会越来越大，不易于实际生产。通过采用上述技术方案8～28个碳原子的直链或支链烷基基团的设置，能够控制N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的碳原子数量，从而使添加有本衍生物的TPV材料具备良好爽滑度的同时，还不容易降低TPV材料的弹性，又易于实际生产上的合成与分离。
进一步地，所述烷基基团为具有22个碳原子的直链烷基基团。
通过采用上述技术方案， 进一步控制N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的碳链长度。一方面，22个碳原子的直链烷基基团使得N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的烷基基团实现对称，进一步降低了本衍生物烷基基团的极性，以便本衍生物使用在TPV中时，其碳链尾部容易迁移，易于对TPV材料起到良好的爽滑效果，并且，相对于小于22个碳原子的直链烷基基团，本方案中的衍生物应用于TPV中时，其能够迁移的碳链较长，产生的“滑移层”易于对TPV材料起到良好的爽滑效果；另一方面，本方案中的衍生物碳原子数量较少，无支链，易于合成，便于实际生产制备；同时，相对于大于22个碳原子的直链烷基基团，本方案中的衍生物的烷基较短，不容易与TPV材料产生过度交联，有利于维持TPV的弹性。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
所述N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物采用如下方法合成：
（1）邻苯二甲酸酐与烷胺按照摩尔量1:1的配比投入有机溶剂中溶解，在有机溶剂中以80℃～120℃的温度蒸馏10min～180min，析出晶体状的粗产物；
（2）将步骤（1）中的粗产物在20℃～30℃的温度下冷却2h～3h后，减压抽滤，分离出固体状的初产品；
（3）将步骤（2）中的初产品在70℃～80℃的温度下干燥，得到成品；
所述烷胺为含有8～28个碳原子的直链烷胺或含有8～28个碳原子的支链烷胺。
本合成方法工艺简单，设备易于获取，操作简便，通过采用上述技术方案，使得实际生产中易于大量合成本方案中的衍生物。
进一步地，所述烷胺为22胺。
通过采用上述技术方案，采用22胺为合成原料，能够通过一次合成反应直接生成含有22个直链碳原子的成品。
进一步地，步骤（2）中所述的减压抽滤重复操作若干次，每次减压抽滤时均加入洗涤剂进行洗涤，每次减压抽滤时所述洗涤剂的用量为步骤（1）中所述有机溶剂用量的1%～3%。
通过采用上述技术方案，通过洗涤和减压抽滤的重复操作，有利于提高产品的纯度。
进一步地，所述有机溶剂选自丙酸或乙酸乙酯。
通过采用上述技术方案，一方面，申请人通过实验证明，本方案中的合成反应在丙酸或乙酸乙酯中进行，获得的产品的产率和纯度均较高。另一方面，丙酸和乙酸乙酯均是易于获得、价格适中的有机溶剂，邻苯二甲酸酐和烷胺易于溶解于丙酸或乙酸乙酯中，在步骤（2）中20℃～30℃的冷却温度下，丙酸和乙酸乙酯均为液体，且初产品在该冷却温度下不溶于丙酸或乙酸乙酯中，有利于初产品的进一步析出分离。并且，丙酸和乙酸乙酯均为低毒，高温蒸馏时，即使有机溶剂挥发产生泄露，也不会对制备环境造成比较大的污染。
进一步地，所述洗涤剂为丙酸或乙酸乙酯。
通过采用上述技术方案，初产品不溶于丙酸或乙酸乙酯中，而原料溶于丙酸或乙酸乙酯中，通过有机类的丙酸或乙酸乙酯作为洗涤剂对初产品进行洗涤，更易于将初产品中混合的未反应的原料洗出，有利于提高最终的产品纯度。
为实现上述第三个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物及采用所述合成方法合成的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物作为爽滑剂应用于TPV材料中。
通过采用上述技术方案，N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物能够取代现有的酰胺类、皂类和有机硅类等作为爽滑剂应用在TPV。N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物利用其结构稳定、能够迁移且与TPV相容性优良而使得添加有N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的TPV材料具有爽滑度的同时，材料表面还不容易析出过多爽滑剂，有助于维持TPV产品的外观。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明中的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物分子结构稳定，同时其具有极性的头部和低极性的尾部，其极性的头部易于与TPV产生良好的相容性，低极性的尾部易于迁移，为本方案中衍生物在TPV中作为耐析出的爽滑剂的应用提供了分子结构上的支撑。
第二，本发明中采用含22个碳原子的直链烷基基团作为N-烷基邻苯二甲酰胺酸中的烷基，由于进一步控制了N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的碳原子数量和极性，获得了N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物易于合成、便于迁移、不易于降低TPV弹性的效果。
第三，本发明通过蒸馏和减压抽滤相结合的方法合成N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物，具有工艺简单，设备易于获取，操作简便的效果，易于实际生产中大量合成本方案中的衍生物。
第四，本发明方法中通过采用丙酸或乙酸乙酯作为酰化反应的有机溶剂，有利于获得产率和纯度较高的产品。
第五，通过将N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物及利用本发明中的合成方法合成的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物应用于TPV材料中，一方面够对TPV材料起到爽滑作用，另一方面相对于现有的爽滑剂不容易析出于TPV材料表面，因此，不容易影响TPV产品的外观。
附图说明
图1是本发明实施例3中N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸的红外光谱谱图；
图2是本发明实施例6中N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的红外光谱谱图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中所用的合成反应的原料均为已知化合物，可在市场上购得，或可用本领域已知的方法合成。
实施例1：
N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸的合成
（1）在圆底烧瓶中加入0.01mol邻苯二甲酸酐和0.01mol辛基烷胺，并加入20ml乙酸乙酯（CH3COOCH2CH3），待邻苯二甲酸酐和辛基烷胺完全溶解于乙酸乙酯中，80℃蒸馏，反应时间为10min 。反应结束后，圆底烧瓶底部析出白色至浅黄色晶体状的粗产物；
（2）将装有粗产物的圆底烧瓶放置于25℃的室温或者25℃的恒温箱内冷却2h，使粗产物进一步从乙酸乙酯中析出；
（3）冷却结束后，减压抽滤去除乙酸乙酯，并按照每次20ml的乙酸乙酯用量，用乙酸乙酯洗涤粗产物3次，得到固态的初产品；
（4）洗涤结束后，将装有初产品的圆底烧瓶放入烘箱中烘干，烘干温度80℃，烘干30min后，使用固含量检测仪测定初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，得到白色蜡状或微黄色固体的N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸成品，当初产品固含量小于99.9%时，继续放入烘箱80℃烘干，并每隔10min检测一次初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，停止烘干，收集成品。
按照李巧巧等在果胶酰胺化脱酯技术的研究[J]. 食品工业科技, 2007(5):87-90.中公开的酸碱滴定法，测得本实施例中的产品N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸的酰胺化度为0.998。酰胺化度是流变性能指标，其高低能够反映出化合物的流动性，参考封红梅等在柑橘皮渣中高酯果胶的提取与纯化[J].食品与机械,2011,27(03):59-62.中所述，通常把酯化度/酰胺化度＞50%的果胶称为高酯果胶，可知，本实施例中合成的N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸属于高酰胺化度化合物。
实施例2：
N-6-乙基辛烷邻苯二甲酰胺酸的合成
（1）在圆底烧瓶中加入0.01mol邻苯二甲酸酐和0.01mol 6-乙基辛胺，并加入20ml乙酸乙酯（CH3COOCH2CH3），待邻苯二甲酸酐和6-乙基辛胺完全溶解于乙酸乙酯中，80℃蒸馏，反应时间为10min 。反应结束后，圆底烧瓶底部析出白色至浅黄色晶体状的粗产物；
（2）将装有粗产物的圆底烧瓶放置于25℃的室温或者25℃的恒温箱内冷却2h，使粗产物进一步从乙酸乙酯中析出；
（3）冷却结束后，减压抽滤去除乙酸乙酯，并按照每次20ml的乙酸乙酯用量，用乙酸乙酯洗涤粗产物3次，得到固态的初产品；
（4）洗涤结束后，将装有初产品的圆底烧瓶放入烘箱中烘干，烘干温度80℃，烘干30min后，使用固含量检测仪测定初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，得到白色蜡状或微黄色固体的N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸成品，当初产品固含量小于99.9%时，继续放入烘箱80℃烘干，并每隔10min检测一次初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，停止烘干，收集成品。
按照实施例1中的方法测得，本实施例中的产品N-6-乙基辛烷邻苯二甲酰胺酸的酰胺化度为0.996，属于高酰胺化度化合物。
实施例3：
N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸的合成
（1）在圆底烧瓶中加入邻苯二甲酸酐0.03mol和十二胺0.03mol，并加入60ml乙酸乙酯（CH3COOCH2CH3），待邻苯二甲酸酐和十二胺完全溶解于乙酸乙酯中，90℃蒸馏，反应时间为20min 。反应结束后，圆底烧瓶底部析出白色至浅黄色晶体状的粗产物；
（2）将装有粗产物的圆底烧瓶放置于25℃的室温或者25℃的恒温箱内冷却2h，使粗产物进一步从乙酸乙酯中析出；
（3）冷却结束后，减压抽滤去除乙酸乙酯，并按照每次20ml的乙酸乙酯用量，用乙酸乙酯洗涤粗产物3次，得到固态的初产品；
（4）洗涤结束后，将装有初产品的圆底烧瓶放入烘箱中烘干，烘干温度80℃，烘干30min后，使用固含量检测仪测定初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，得到白色蜡状或微黄色固体的N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸成品，当初产品固含量小于99.9%时，继续放入烘箱80℃烘干，并每隔10min检测一次初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，停止烘干，收集成品。
本实施例中合成的N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸的红外光谱谱图如图1所示。
按照实施例1的检测方法测得，本实施例中的产品N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸的酰胺化度为0.999，属于高酰胺化度化合物。
采用已知的毛细管法或显微熔点仪，测得本实施例中的产品N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸的熔点为90℃～92℃，本实施例中合成的N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸熔点变化幅度小，熔程短，参考不同物质的熔点不同，同种物质的熔点相同原理可知，本实施例中合成的N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸纯度较高。
实施例4：
N-十六烷基邻苯二甲酰胺酸的合成
（1）在圆底烧瓶中加入邻苯二甲酸酐0.05mol和0.05mol十六胺，并加入100ml乙酸乙酯（CH3COOCH2CH3），待邻苯二甲酸酐和十六胺完全溶解于乙酸乙酯中，100℃蒸馏，反应时间为20min 。反应结束后，圆底烧瓶底部析出白色至浅黄色晶体状的粗产物；
（2）将装有粗产物的圆底烧瓶放置于25℃的室温或者25℃的恒温箱内冷却2h，使粗产物进一步从乙酸乙酯中析出；
（3）冷却结束后，减压抽滤去除乙酸乙酯，并按照每次20ml的乙酸乙酯用量，用乙酸乙酯洗涤粗产物3次，得到固态的初产品；
（4）洗涤结束后，将装有初产品的圆底烧瓶放入烘箱中烘干，烘干温度80℃，烘干30min后，使用固含量检测仪测定初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，得到白色蜡状或微黄色固体的N-十六烷基邻苯二甲酰胺酸成品，当初产品固含量小于99.9%时，继续放入烘箱80℃烘干，并每隔10min检测一次初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，停止烘干，收集成品。
按照实施例1的检测方法测得，本实施例中的产品N-十六烷基邻苯二甲酰胺酸的酰胺化度为0.998，属于高酰胺化度化合物。
采用实施例3中的方法测得，本实施例中的产品N-十六烷基邻苯二甲酰胺酸的熔点为98℃～99℃，本实施例中合成的N-十六烷基邻苯二甲酰胺酸熔点变化幅度小，熔程短，参考不同物质的熔点不同，同种物质的熔点相同原理可知，本实施例中合成的N-十六烷基邻苯二甲酰胺酸纯度较高。
实施例5：
N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸的合成
（1）在圆底烧瓶中加入0.07mol邻苯二甲酸酐和0.07mol十八胺，并加入140ml乙酸乙酯（CH3COOCH2CH3），待邻苯二甲酸酐和十八胺完全溶解于乙酸乙酯中，110℃蒸馏，反应时间为30min 。反应结束后，圆底烧瓶底部析出白色至浅黄色晶体状的粗产物；
（2）将装有粗产物的圆底烧瓶放置于25℃的室温或者25℃的恒温箱内冷却2h，使粗产物进一步从乙酸乙酯中析出；
（3）冷却结束后，减压抽滤去除乙酸乙酯，并按照每次20ml的乙酸乙酯用量，用乙酸乙酯洗涤粗产物3次，得到固态的初产品；
（4）洗涤结束后，将装有初产品的圆底烧瓶放入烘箱中烘干，烘干温度80℃，烘干30min后，使用固含量检测仪测定初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，得到白色蜡状或微黄色固体的N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸成品，当初产品固含量小于99.9%时，继续放入烘箱80℃烘干，并每隔10min检测一次初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，停止烘干，收集成品。
按照实施例1的检测方法测得，本实施例中的产品N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸的酰胺化度为0.998，属于高酰胺化度化合物。
采用实施例3中的方法测得，本实施例中的产品N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸的熔点为105℃～107℃，本实施例中合成的N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸熔点变化幅度小，熔程短，参考不同物质的熔点不同，同种物质的熔点相同原理可知，本实施例中合成的N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸纯度较高。
实施例6：
N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的合成
（1）在圆底烧瓶中加入0.10mol邻苯二甲酸酐和0.10mol二十二胺，并加入200ml乙酸乙酯（CH3COOCH2CH3），待邻苯二甲酸酐和二十二胺完全溶解于乙酸乙酯中，115℃蒸馏，反应时间为30min。反应结束后，圆底烧瓶底部析出白色至浅黄色晶体状的粗产物；
（2）将装有粗产物的圆底烧瓶放置于25℃的室温或者25℃的恒温箱内冷却2h，使粗产物进一步从乙酸乙酯中析出；
（3）冷却结束后，减压抽滤去除乙酸乙酯，并按照每次20ml的乙酸乙酯用量，用乙酸乙酯洗涤粗产物3次，得到固态的初产品；
（4）洗涤结束后，将装有初产品的圆底烧瓶放入烘箱中烘干，烘干温度80℃，烘干30min后，使用固含量检测仪测定初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，得到白色蜡状或微黄色固体的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸成品，当初产品固含量小于99.9%时，继续放入烘箱80℃烘干，并每隔10min检测一次初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，停止烘干，收集成品。
本实施例合成的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的红外光谱谱图如图2所示。
按照实施例1的检测方法测得，本实施例中的产品N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的酰胺化度为0.998，属于高酰胺化度化合物。
采用实施例3中的方法测得，本实施例中的产品N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的熔点为110℃～113℃，本实施例中合成的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸熔点变化幅度小，熔程短，参考不同物质的熔点不同，同种物质的熔点相同原理可知，本实施例中合成的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸纯度较高。
根据公式：产率=Y/X，其中Y表示按照化学反应式计算出的所有产物完全反应后得到的产物总量，X表示实验实际反应后测得的产物总量，计算得出，本实施例合成的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的产率为98%。
采用高效液相色谱测得，本实施例中合成的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的纯度为99%。
实施例7：
N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸的合成
（1）在圆底烧瓶中加入0.25mol邻苯二甲酸酐和0.25mol二十八胺，并加入500ml乙酸乙酯（CH3COOCH2CH3），待邻苯二甲酸酐和二十八胺完全溶解于乙酸乙酯中，120℃蒸馏，反应时间为180min。反应结束后，圆底烧瓶底部析出白色至浅黄色晶体状的粗产物；
（2）将装有粗产物的圆底烧瓶放置于25℃的室温或者25℃的恒温箱内冷却2h，使粗产物进一步从乙酸乙酯中析出；
（3）冷却结束后，减压抽滤去除乙酸乙酯，并按照每次40ml的乙酸乙酯用量，用乙酸乙酯洗涤粗产物3次，得到固态的初产品；
（4）洗涤结束后，将装有初产品的圆底烧瓶放入烘箱中烘干，烘干温度80℃，烘干30min后，使用固含量检测仪测定初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，得到白色蜡状或微黄色固体的N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸成品，当初产品固含量小于99.9%时，继续放入烘箱80℃烘干，并每隔10min检测一次初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，停止烘干，收集成品。
按照实施例1的检测方法测得，本实施例中的产品N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸的酰胺化度为0.996，粘度高，添加于TPV中时不易降低TPV的强度和柔韧度。
采用实施例3中的方法测得，本实施例中的产品N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸的熔点为126℃～128℃，本实施例中合成的N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸熔点变化幅度小，熔程短，参考不同物质的熔点不同，同种物质的熔点相同原理可知，本实施例中合成的N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸纯度较高。
对比实施例1：
N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的合成
本对比实施例与实施例6的不同之处在于，本对比例中的有机溶剂采用丙酸（CH3CH2COOH）。
在圆底烧瓶中加入0.10mol邻苯二甲酸酐和0.10mol二十二胺，并加入200ml丙酸（CH3CH2COOH），待邻苯二甲酸酐和二十二胺完全溶解于丙酸中，115℃蒸馏，反应时间为30min 。反应结束后，圆底烧瓶底部析出白色至浅黄色晶体状的粗产物。将装有粗产物的圆底烧瓶放置于25℃的室温或者25℃的恒温箱内冷却2h，使粗产物进一步从丙酸中析出。冷却结束后，减压抽滤去除乙酸乙酯，并按照每次20ml的乙酸乙酯用量，用乙酸乙酯洗涤粗产物3次，得到固态的初产品。洗涤结束后，将装有初产品的圆底烧瓶放入烘箱中烘干，烘干温度80℃，烘干30min后，使用固含量检测仪测定初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，得到白色蜡状或微黄色固体的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸成品，当初产品固含量小于99.9%时，继续放入烘箱80℃烘干，并每隔10min检测一次初产品的固含量，当初产品固含量达到99.9%时，停止烘干，收集成品。
根据公式：产率=Y/X，其中Y表示按照化学反应式计算出的所有产物完全反应后得到的产物总量，X表示实验实际反应后测得的产物总量，计算得出，本实施例合成的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的产率为80%～85%。
采用高效液相色谱测得，本实施例中合成的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的纯度为95%。
将实施例6和本对比实施例对比可知，采用丙酸为有机溶剂均能够实现N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的合成，但在与实施例6相同用量和相同的反应条件下，采用丙酸为有机溶剂进行的合成反应其产率和纯度均低于采用乙酸乙酯为有机溶剂进行的合成反应，因此，乙酸乙酯作为有机溶剂能够达到更佳的产率和纯度。从丙酸和乙酸乙酯的结构推断，由于丙酸的羧基与合成反应的原料烷胺存在反应的可能性，会导致初产品中的副产物增加，产率减小，因此，相对乙酸乙酯，采用丙酸作为有机溶剂的产率和纯度较低。
实施例8：
N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸作为爽滑剂在TPV中的应用
含有N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV，由以下质量份数的原料熔融挤出制成：
EPDM橡胶32份，PP树脂23份，矿物油34份，聚四氟乙烯1份，聚二甲基硅氧烷5份，爽滑剂0.6份，交联剂0.8份，助交联剂0.8份，抗UV剂0.15份，抗氧剂0.15份，着色剂1.5份，矿物填料1份，
其中，PP树脂为市售产品，此处为中国台湾福聚牌号7633产品。
EPDM橡胶为市售产品，此处为陶氏牌号4770R产品。
矿物油为环烷油，为现有市售产品。
聚四氟乙烯为市售产品，其分子量为10000-30000，此处为美国杜邦生产牌号为MP1200的粉剂产品，粉剂粒径为9±0.5μm。
聚二甲基硅氧烷为超高分子量聚二甲基硅氧烷微粉，粒径为9±0.5μm，为美国道康宁公司产品。
爽滑剂为实施例1合成的N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸。
交联剂为溴化辛基酚醛硫化树脂SP- 1055，为美国圣莱科特市售产品。
助交联剂为N，N-间苯撑双马来酰亚胺。
抗UV剂为2-(2′-羟基-3′，5′-二叔丁基苯基)-5-氯化苯并三唑。
抗氧剂为巴斯夫上海工厂货号basf-168产品。
着色剂为炭黑。
矿物填料为粒径≤10μm的滑石粉。
上述含有N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV的制备方法：
（1）按质量份数称取PP树脂、EPDM橡胶、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、爽滑剂、抗UV剂、抗氧剂、矿物填料、着色剂，并加入高速混合机中进行搅拌混合10min，混合均匀得到混合原料；
（2）将（1）所得的混合原料加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，同时按质量份数称取矿物油通过计量泵按比例加入到双螺杆挤出机中与熔融物料进行混合，挤出造粒温度为200℃，螺杆转速3000RPM/分钟，得到TPV母粒；
（3）将（2）所得的TPV母粒加入交联剂、助交联剂，再一同加入高速混合机中进行搅拌混合10min，混合均匀后得到混合物料；
（4）将（3）所得的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出造粒温度220℃，螺杆转速3000RPM/分钟，25℃冷却后得到含有N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV。
实施例9：
本实施例与实施例8的不同之处在于，爽滑剂采用实施例3合成的N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸。
实施例10：
本实施例与实施例8的不同之处在于，爽滑剂采用实施例5合成的N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸。
实施例11：
本实施例与实施例8的不同之处在于，爽滑剂采用实施例6合成的N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸。
实施例12：
本实施例与实施例8的不同之处在于，爽滑剂采用实施例7合成的N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸。
对比例1：
本对比例与实施例8的不同之处在于，爽滑剂采用油酸酰胺，为市售产品。
对比例2：
本对比例与实施例8的不同之处在于：爽滑剂采用芥酸酰胺，为市售产品。
性能检测试验1：
参考编号为HG 2729-1995的标准中公开的方法，对对比例1制备的含有油酸酰胺的TPV、对比例2中制备的含有芥酸酰胺的TPV、实施例8制备的含有N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV、实施例9制备的含有N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸、实施例10制备的含有N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV、实施例11制备的含有N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV及实施例12制备的含有N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV的静摩擦系数和动摩擦系数进行检测，检测结果列于表1。
表1. 含有不同种类爽滑剂的TPV 的摩擦系数
| 样品 | 静摩擦系数 | 动摩擦系数 |
| 对比例1 | 0.522 | 0.374 |
| 对比例2 | 0.548 | 0.365 |
| 实施例8 | 0.532 | 0.388 |
| 实施例9 | 0.552 | 0.398 |
| 实施例10 | 0.558 | 0.393 |
| 实施例11 | 0.489 | 0.359 |
| 实施例12 | 0.474 | 0.352 |
从表1可以看出，由于静摩擦系数、动摩擦系数越小，材料的爽滑性能越好，因此，N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸、N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸、N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸、N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸和N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸均能够对TPV材料起到良好的爽滑效果。并且，从表1可以推断，碳数为8～18的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物均能够对TPV材料起到与现有技术中的油酸酰胺和芥酸酰胺效果相当的爽滑作用，而N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸和N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸均能够明显降低TPV的静摩擦系数和动摩擦系数，因此，可以推断碳数为22～28的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物能够对TPV起到优于现有的油酸酰胺和芥酸酰胺的爽滑效果。
另外，通过比较N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸和N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸的静摩擦系数和动摩擦系数，可以看出，在8～18个碳原子数内，碳原子数越少的烷基越容易迁移，从而越容易对TPV材料起到良好的爽滑效果。
进一步，由表1可知，以N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸作为爽滑剂的TPV相比于以N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸作为爽滑剂的TPV而言，其静摩擦系数降低了12.37%，动摩擦系数降低了8.65%。以N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸作为爽滑剂的TPV相比于以N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸作为爽滑剂的TPV而言，其静摩擦系数降低了3.07%，动摩擦系数降低了1.95%，可以判断，虽然N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸的静摩擦系数和动摩擦系数均低于N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸，但是从22碳开始，N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的爽滑性能的增长率开始降低。
性能检测试验2：
采用温度为85℃、湿度为85%的双八五实验，测试对比例1制备的含有油酸酰胺的TPV、对比例2中制备的含有芥酸酰胺的TPV、实施例8制备的含有N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV、实施例9制备的含有N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸、实施例10制备的含有N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV、实施例11制备的含有N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV及实施例12制备的含有N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸的TPV，检测各组爽滑剂的析出情况，检测结果列于表2。
表2.不同种类的爽滑剂在TPV中的析出情况
| 样品 | 析出情况 |
| 对比例1 | 较明显析出 |
| 对比例2 | 明显析出 |
| 实施例8 | 较明显析出 |
| 实施例9 | 不明显析出 |
| 实施例10 | 不明显析出 |
| 实施例11 | 不析出 |
| 实施例12 | 不析出 |
从表2可以看出， N-辛基烷基邻苯二甲酰胺酸具有与现有的油酸酰胺效果相当的耐析出性能，N-十二烷基邻苯二甲酰胺酸 、N-十八烷基邻苯二甲酰胺酸、N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸、N-二十八烷基邻苯二甲酰胺酸具有优于现有的油酸酰胺和芥酸酰胺的耐析出性能，因此可以判断，碳数为22～28的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物可作为耐析出的爽滑剂使用。综合考虑性能试验1的结果与N-烷基邻苯二甲酰胺酸合成时的能耗以及合成和分离的难度，为了使N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物能够对TPV起到良好的爽滑效果，又耐析出，同时还易于生产，因此，本申请中将N-二十二烷基邻苯二甲酰胺酸优选为耐析出的爽滑剂应用于TPV材料中，起到爽滑和耐析出的效果。
除本实施例8、实施例9、实施例10、实施例11、实施例12所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物作为耐析出性爽滑剂应用于TPV中，对TPV起到爽滑效果外，本申请中的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物还可作为耐析出性爽滑剂广泛地应用于TPE、TEO、TPU、氟橡胶等热塑性弹性体中； CPP、BOPP、LDPE、PP、PE等塑料中；橡胶中以及油墨中，起到爽滑、抗粘合的效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物，其特征在于，所述衍生物的结构通式为：
其中R表示烷基基团。
2.一种N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物，其特征在于，所述烷基基团为具有8～28个碳原子的直链烷基基团或具有8～28个碳原子的支链烷基基团。
3.根据权利要求2所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物，其特征在于，所述烷基基团为具有22个碳原子的直链烷基基团。
4.如权利要求1-3任一项所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）邻苯二甲酸酐与烷胺按照摩尔量1:1的配比投入有机溶剂中溶解，在有机溶剂中以80℃～120℃的温度蒸馏10min～180min ，析出晶体状的粗产物；
（2）将步骤（1）中的粗产物在20℃～30℃的温度下冷却2h～3h后，减压抽滤，分离出固体状的初产品；
（3）将步骤（2）中的初产品在70℃～80℃的温度下干燥，得到成品；
所述烷胺为含有8～28个碳原子的直链烷胺或含有8～28个碳原子的支链烷胺。
5.根据权利要求4所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的合成方法，其特征在于：所述烷胺为22胺。
6.根据权利要求4所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的合成方法，其特征在于，步骤（2）中所述的减压抽滤重复操作若干次，每次减压抽滤时均加入洗涤剂进行洗涤，每次减压抽滤时所述洗涤剂的用量为步骤（1）中所述有机溶剂用量的1%～3%。
7.根据权利要求4所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酸或乙酸乙酯。
8.根据权利要求6所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的合成方法，其特征在于，所述洗涤剂为丙酸或乙酸乙酯。
9.一种N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物的应用，其特征在于：权利要求1-3任一项所述的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物或权利要求4-6任一项所述的合成方法合成的N-烷基邻苯二甲酰胺酸衍生物作为爽滑剂应用于TPV材料中。
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