CN113603879A - 一种新型含氟超支化聚缩水甘油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型含氟超支化聚缩水甘油及其制备方法,属于高分子材料领域。本发明方法是将多氟醇与缩水甘油,在甲醇钾作为引发剂条件下,通过阴离子自缩合开环聚合反应得到了支化度比较高的含氟超支化聚缩水甘油。具体步骤如下:将多氟醇与适量甲醇钾加入有机溶剂中,在一定温度下搅拌一段时间后,缓慢滴入一定量的缩水甘油,滴加一段时间后,让其继续反应若干小时,即可得到含氟超支化聚缩水甘油。本发明采用一锅法,条件温和,安全无毒,合成方法简单,可以合成该系列聚合物。

Description

一种新型含氟超支化聚缩水甘油及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种新型含氟超支化聚缩水甘油及其制备方法。
背景技术
超支化聚缩水甘油是一种分子结构内含有醚键、末端有大量的羟基的超支化聚合物。因为结构具有的特点,使其在高分子催化剂、涂料、药物载体等有很好的应用,最近,除了以上的领域的研究外,还开始在自助装材料、功能性材料、交联剂等方面研究有新的突破。所以对于超支化聚缩水甘油的研究也受到研究者们的重视。
另外最近几年对于含氟材料的研究热度很高,因为含氟材料具有低表面能、自清洁性和很好的耐候性等独特的表面性质。对于含氟材料可以分为氟塑料、氟橡胶和其它的含氟材料。现在含氟材料已经广泛应用军事工业、食品、造纸、生活用具、印刷等方面,起到非常重要的作用。对于含氟材料的研究与用受到研究工作者们的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的含氟超支化聚缩水甘油的功能性超支化聚合物材料,本发明的目的还在于提供所述含氟超支化聚缩水甘油的制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现:
一种新型含氟超支化聚缩水甘油,其结构式如下所示:
Figure BDA0003176700870000011
其中,m、n为大于0的整数,如1、2、3、4、......,且m≤2n+1。
所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,为将多氟醇与缩水甘油,在甲醇钾作为引发剂条件下,通过阴离子自缩合开环聚合反应得到了含氟超支化聚缩水甘油,其反应式如下,具体包括以下步骤:
Figure BDA0003176700870000021
将多氟醇A与适量甲醇钾加入有机溶剂S中,在一定温度T下搅拌一段时间t1后,缓慢滴入缩水甘油,滴加一段时间t2后,让其继续反应若干小时t3,得到新型含氟超支化聚缩水甘油。
上述步骤的多氟醇A的结构式为
Figure BDA0003176700870000022
其中的n可为1、2、3、4、......、n,而m可为1、2、3、4、......、m,且m≤2n+1。
上述步骤的有机溶剂S选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲苯或者甲苯。
上述步骤的一定温度T下为60-100℃,搅拌一段时间t1为1-5h。
上述步骤的滴加一段时间t2为1-3h,反应若干小时t3为6-24h。
所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法还包括分离纯化步骤:使用无水甲醇溶解反应产物,随后经盐酸中和,并将溶液滴加进一定体积的丙酮中沉析,再用甲醇溶解粗产物,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到纯化的新型含氟超支化聚缩水甘油。
本发明相对于现有技术具有如下优点和有益效果:本发明合成了一种新型的含氟超支化聚缩水甘油的功能性超支化聚合物材料,可以让其结构不仅具有含氟材料特性而且具有超支化聚缩水甘油的性质,使超支化聚合物材料在各个领域中有更好的利用。本发明采用一锅法,条件温和,安全无毒,合成方法简单,可以合成该系列聚合物。
附图说明
图1为实施例1所制备的含氟超支化聚缩水甘油聚合物的核磁氢图谱。
图2为实施例1所制备的所述的含氟超支化聚缩水甘油聚合物的核磁氟图谱。
图3为实施例4所制备的含氟超支化聚缩水甘油聚合物的核磁氢图谱。
图4为实施例4所制备的所述的含氟超支化聚缩水甘油聚合物的核磁氟图谱。
具体实施方式
本发明新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,包括以下步骤:将多氟醇A与适量甲醇钾加入有机溶剂S中,在60-100℃下搅拌1-5h后,缓慢滴入一定量的缩水甘油,滴加1-3h后,让其继续反应6-24h,反应停止,使用无水甲醇溶解反应产物,随后经盐酸中和,并将溶液滴加进一定体积的丙酮中沉析,再用甲醇溶解粗产物,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到含氟超支化聚缩水甘油。
其中,多氟醇A的结构式为
Figure BDA0003176700870000031
其中的n可为1、2、3、4、......、n,而m可为1、2、3、4、......、m,且m≤2n+1。有机溶剂S选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲苯或者甲苯。
在下述实施例中,多氟醇A分别选择为2,2,3,3-四氟丙醇和2,2,3,3,4,4,4-七氟-1-丁醇,即结构式中n为3和4,m为4和7。相应的,新型含氟超支化聚缩水甘油的合成路线为:
Figure BDA0003176700870000032
Figure BDA0003176700870000041
以下实施例用于进一步说明本发明,但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
将0.9g 2,2,3,3-四氟丙醇与0.5g甲醇钾加入20mL N,N-二甲基甲酰胺中,在70℃下搅拌3h后,缓慢滴入5g缩水甘油,1h后滴加完,让其继续在70℃下反应6h,反应停止,使用20mL无水甲醇溶解反应产物,随后经1mL盐酸中和,并将溶液滴加进150mL丙酮中沉析,再用甲醇溶解粗产物,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到含氟超支化聚缩水甘油。
图1为本实施例所制备的含氟超支化聚缩水甘油的1H NMR谱图,化学位移为3.53-3.59ppm处吸收峰是末端基团上-CH2OH的亚甲基的质子峰,化学位移为3.70ppm处吸收峰是超支化链段上-CH-的次甲基的质子峰,化学位移为3.35-3.60ppm处吸收峰是超支化链段上-CH2-的亚甲基的质子峰。以及化学位移为6.28ppm处的吸收峰是四氟丙醇上CH-的末端次甲基的质子峰,化学位移为3.67ppm处的吸收峰是四氟丙醇上-CH2-的亚甲基的质子峰。而化学位移为4.80ppm处的吸收峰是-OH的特征峰。
图2为本实施例所制备的含氟超支化聚缩水甘油的19F NMR谱图,显示出两个不同的峰。化学位移为127.5ppm处的吸收峰是-CF2-上氟质子的共振吸收峰,化学位移约为142.6ppm处的吸收峰是-CF2H上氟的质子峰。
实施例2
将0.9g 2,2,3,3-四氟丙醇与0.5g甲醇钾加入20mL四氢呋喃中,在80℃下搅拌3h后,缓慢滴入5g缩水甘油,2h滴加完后,让其继续反应12h,反应停止,使用20mL无水甲醇溶解反应产物,随后经1mL盐酸中和,并将溶液滴加进150mL丙酮中沉析,再用甲醇溶解粗产物,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到含氟超支化聚缩水甘油。
实施例3
将0.9g 2,2,3,3-四氟丙醇与0.5g甲醇钾加入20mL甲苯中,在90℃下拌3h后,缓慢滴入5g缩水甘油,滴加3h后,让其继续反应24h,反应停止,使用20mL无水甲醇溶解反应产物,随后经1mL盐酸中和,并将溶液滴加进150mL丙酮中沉析,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到含氟超支化聚缩水甘油。
实施例4
将1.4g 2,2,3,3,4,4,4-七氟-1-丁醇与0.5g甲醇钾加入20mL N,N-二甲基甲酰胺中,在70℃下搅拌3h后,缓慢滴入5g缩水甘油,1h后滴加完,让其继续反应6h,反应停止,使用20mL无水甲醇溶解反应产物,随后经1mL盐酸中和,并将溶液滴加进150mL丙酮中沉析,再用甲醇溶解粗产物,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到含氟超支化聚缩水甘油。
图3为本实施例所制备的含氟超支化聚缩水甘油的1H NMR谱图,化学位移为3.53-3.59ppm处吸收峰是末端基团上-CH2OH的亚甲基的质子峰,化学位移为3.70ppm处吸收峰是超支化链段上-CH-的次甲基的质子峰,化学位移为3.35-3.60ppm处吸收峰是超支化链段上-CH2-的亚甲基的质子峰。以及化学位移为3.67ppm处的吸收峰是全氟丁醇上-CH2-的亚甲基的质子峰。而化学位移为4.80ppm处的吸收峰是-OH的特征峰。
图4为本实施例所制备的含氟超支化聚缩水甘油的19F NMR谱图,显示出三个不同的峰。化学位移为82.5ppm处的吸收峰是-CF3上氟质子的吸收峰,-CF2-上的氟质子出现同分异构体现象,因此出现两个共振吸收峰,分别在化学位移为122.0ppm、128.1ppm处。
实施例5
将1.4g 2,2,3,3,4,4,4-七氟-1-丁醇与0.5g甲醇钾加入20mL四氢呋喃中,在80℃下搅拌3h后,缓慢滴入5g缩水甘油,2h滴加完后,让其继续反应12h,反应停止,使用20mL无水甲醇溶解反应产物,随后经1mL盐酸中和,并将溶液滴加进150mL丙酮中沉析,再用甲醇溶解粗产物,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到含氟超支化聚缩水甘油。
实施例6
将1.4g 2,2,3,3,4,4,4-七氟-1-丁醇与0.5g甲醇钾加入20mL甲苯中,在90℃下拌3h后,缓慢滴入5g缩水甘油,3h滴加完后,让其继续反应24h,反应停止,使用20mL无水甲醇溶解反应产物,随后经1mL盐酸中和,并将溶液滴加进150mL丙酮中沉析,再用甲醇溶解粗产物,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到含氟超支化聚缩水甘油。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型含氟超支化聚缩水甘油,其特征在于:结构式如下所示:
Figure FDA0003176700860000011
其中,m、n为大于0的整数,如1、2、3、4、......,且m≤2n+1。
2.权利要求1所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,其特征在于:所述的制备方法为将多氟醇与缩水甘油,在甲醇钾作为引发剂条件下,通过阴离子自缩合开环聚合反应得到了含氟超支化聚缩水甘油。
3.根据权利要求2所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:将多氟醇A与适量甲醇钾加入有机溶剂S中,在一定温度T下搅拌一段时间t1后,缓慢滴入一定量的缩水甘油,滴加一段时间t2后,让其继续反应若干小时t3,得到新型含氟超支化聚缩水甘油。
4.根据权利要求3所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,其特征在于:所述的多氟醇A的结构式为
Figure FDA0003176700860000012
式中m、n为大于0的整数,且m≤2n+1。
5.根据权利要求3所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,其特征在于:所述的有机溶剂S选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲苯、甲苯。
6.根据权利要求3所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,其特征在于:所述的一定温度T下为60-100℃,一段时间t1为1-5h。
7.根据权利要求3所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,其特征在于:所述的一段时间t2为1-3h,若干小时t3为6-24h。
8.根据权利要求2-7任一项所述的新型含氟超支化聚缩水甘油的制备方法,其特征在于:还包括分离纯化步骤:使用无水甲醇溶解反应产物,随后经盐酸中和,并将溶液滴加进丙酮中沉析,再用甲醇溶解粗产物,使用旋转蒸发仪除去甲醇,得到黄色透明的黏稠液体,经透析袋透析处理,冷冻干燥,得到纯化的新型含氟超支化聚缩水甘油。
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