CN114957552A - 一种改性乙基纤维素聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种改性乙基纤维素聚合物及其制备方法，该聚合物由甲基丙烯酸酯化乙基纤维素与烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸‑2‑甲氧乙基酯等通过紫外光固化后得到。该聚合物中可形成大量氢键，通过调整各组分比例控制引入到聚合物中氢键的含量，以得到不同力学性能，透明度和自修复性质的乙基纤维素聚合物。此材料在涂料、胶黏剂等领域具有潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于纤维素聚合物改性技术领域，具体涉及一种改性乙基纤维素聚合物及其制备方法。
背景技术
随着石油资源的日益枯竭，化工产品原料的生物质化成为研究热点，近年来以绿色植物为原料的新型聚合物材料层出不穷。更多使用可再生的生物质资源以代替不可再生资源，在减小塑料行业对石油化工产品消耗的同时，减轻由生产带来的环境污染问题，是当前高分子材料的一个重要发展方向。将“绿色经济”和“低碳经济”相结合，具有更高的发展空间。
将植物体内丰富的纤维素以碱处理，能在一定程度上破坏其相对惰性的结构，增加加工性能，在此基础上加以氯己烷进行反应，置换部分羟基为乙氧基，得到的乙基纤维素（Ethyl Cellulose, EC），是一种白色或淡褐色粉末，与树脂、增塑剂等材料具有较好的相容性，具有良好的成膜性，可以被用于涂料、粘合剂、交联剂、药物片剂等。乙基纤维素易溶于四氢呋喃等有机溶剂，溶解度随着纤维素中羟基被乙氧基取代程度而不同，且拥有独特的线性大分子结构，有利于进一步对乙基纤维素进行改性。
甲基丙烯酸酐在常温下是一种无色液体，可以做聚合反应的交联剂用于光固化材料、交联树脂的合成；同时是一种较强的酯化剂，是制备甲基丙烯酸酯必不可少的原料，可以将带羟基的乙基纤维素以丙烯酰化，引入大量双键形成新的交联单元。烯丙基脲、烯丙基硫脲均是是一种化学物质，白色结晶。能溶于有机溶剂，均含有双键与氨基，可通过自由基聚合接枝长链。
将乙基纤维素与高分子材料的改性相结合，有利于推广生物质原料工业化并向多种类、高性能方面发展，同时也有利于提高纤维素产品的附加值，扩大应用范围。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一种改性乙基纤维素聚合物及其制备方法，该材料较乙基纤维素具有可调控的机械性能、自修复性能以及优异的生物相容性和可降解性。
技术方案：一种改性乙基纤维素聚合物的制备方法，步骤为：甲基丙烯酸酯化乙基纤维素与烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯按照质量比5:（0.5-2.5）:（0.5-2.5）:（4-0）混合并加热至30-150℃，在光引发剂催化下，经紫外灯照射固化得到改性乙基纤维素聚合物材料，光引发剂含量为反应体系总质量的1-4 wt.%。
上述甲基丙烯酸酯化乙基纤维素由甲基丙烯酸酐和乙基纤维素通过酯化反应得到。
优选的，上述加热温度为80℃。
优选的，上述反应物烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素的质量比例为0.5:0.5:4:5。
优选的，上述光引发剂含量为反应体系总质量的2 wt.%。
优选的，上述光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
优选的，上述固化时间为5-30 min。
优选的，上述紫外灯光照强度为50-200 w。
上述制备方法制得的改性乙基纤维素聚合物。
有益效果：本发明以甲基丙烯酸酯化乙基纤维素为原料，与烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯经紫外光固化得到改性乙基纤维素聚合物。此类聚合物材料，具有优异的力学性能、自修复性质以及生物相容性、可降解性，当下石油基资源消耗巨大，伴随大量污染。基于生物质原料来开发新型材料对可持续发展具有重要意义。
附图说明
图1为乙基纤维素和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素的核磁氢谱；
图2为乙基纤维素和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素的红外光谱；
图3为改性乙基纤维素聚合物力学性能。
具体实施方式
实施例1
将烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素添加到反应瓶中，反应物重量比为0.5:0.5:4:5，添加光引发剂苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，总量为反应物总质量的2 wt.%；在80℃搅拌30min；然后将混匀的反应物倒入模具中，用50W的紫外线照射10分钟，得到改性乙基纤维素绝聚合物。
实施例2
将烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素添加到反应瓶中，反应物重量比为1:1:3:5，添加光引发剂苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，总量为反应物总质量的2 wt.%；在80℃搅拌30min；然后将均匀混匀的反应物倒入模具中，用50W的紫外线照射10分钟，得到改性乙基纤维素绝聚合物。
实施例3
将烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素添加到反应瓶中，反应物重量比为1.5:1.5:2:5，添加光引发剂苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，总量为反应物总质量的2 wt.%；在80 ℃搅拌30min；然后将混匀的反应物倒入模具中，用50W的紫外线照射10分钟，得到改性乙基纤维素绝聚合物。
实施例4
将烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素添加到反应瓶中，反应物重量比为2:2:1:5，添加光引发剂苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，总量为反应物总质量的2 wt.%；在80℃搅拌30min；然后将混匀的反应物倒入模具中，用50W的紫外线照射10分钟，得到改性乙基纤维素绝聚合物。
实施例5
将烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素添加到反应瓶中，反应物重量比为2.5:2.5:0:5，添加光引发剂苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，总量为反应物总质量的2 wt.%；在80℃搅拌30min；然后将混匀的反应物倒入模具中，用50W的紫外线照射10分钟，得到改性乙基纤维素绝聚合物。
Claims (9)
1.一种改性乙基纤维素聚合物的制备方法，其特征在于，步骤为：甲基丙烯酸酯化乙基纤维素与烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯按照质量比5:（0.5-2.5）:（0.5-2.5）:（4-0）混合并加热至30-150℃，在光引发剂催化下，经紫外灯照射固化得到改性乙基纤维素聚合物材料，光引发剂含量为反应体系总质量的1-4 wt.%。
2.根据权利要求1所述改性乙基纤维素聚合物的制备方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯化乙基纤维素由甲基丙烯酸酐和乙基纤维素通过酯化反应得到。
3.根据权利要求1所述改性乙基纤维素聚合物的制备方法，其特征在于，所述加热温度为80℃。
4.根据权利要求1所述改性乙基纤维素聚合物的制备方法，其特征在于，所述反应物烯丙基硫脲、烯丙基脲、丙烯酸-2-甲氧乙基酯和甲基丙烯酸酯化乙基纤维素的质量比例为0.5:0.5:4:5。
5.根据权利要求1所述改性乙基纤维素聚合物的制备方法，其特征在于，所述光引发剂含量为反应体系总质量的2 wt.%。
6.根据权利要求1所述改性乙基纤维素聚合物的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
7.根据权利要求1所述改性乙基纤维素聚合物的制备方法，其特征在于，所述固化时间为5-30 min。
8.根据权利要求1所述改性乙基纤维素聚合物的制备方法，其特征在于，所述紫外灯光照强度为50-200 w。
9.权利要求1-8任一所述制备方法制得的改性乙基纤维素聚合物。
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