一种丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法。本发明专利技术所述的合成反应中采用聚乙二醇单端醚、丙烯酸及其衍生物作为反应物，酸类物质作为催化剂，金属盐类和醌醚类等作为阻聚剂，有机烃类、石油醚类作为带水剂采用直接酯化法合成丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物，本合成方法具有合成时间短、原料利用率高、合成途径安全、后处理方法简单、合成的产品产率高、副产物可回收利用的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法，属于化合物合成领域。
技术介绍
丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物由于含有非离子型亲水基团，可以有效提高共聚物亲水性能。通过仔细调节聚乙二醇单端醚分子量和共聚单体在高吸水性树脂中的共聚比，可以调节吸水性和耐电解质性能，使之达到最优的性能平衡。丙烯酸酯聚合物是一类具有非常广泛用途的聚合物材料，广泛用于树脂、粘合剂、涂料、油墨、造纸、皮革、纺织物、油田化学品、油品添加剂等多个领域。近年来随着丙烯酸酯科学和技术的发展以及人们对环保理念和法规的认识，发展水溶性、水分散性、高吸水性和特殊表面活性丙烯酸酯聚合物已成为共识和大力研发的方向，开发分子中含有亲水基团的丙烯酸高级酯类可聚合化合物成为开发这类丙烯酸酯聚合物的关键原材料。目前丙烯酸树脂涂饰剂均朝着水性化方向发展，丙烯酸树脂乳液聚合中乳化剂的选择成为提高其耐水性和耐溶剂性的重要手段。丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物可作为聚合型内乳化剂用于丙烯酸树脂乳液聚合中，可减少外乳化剂的用量，从而提高涂膜耐水及耐溶剂性能，另一方面，在丙烯酸酯单体侧链上引入长而柔软的极性基团，又可以给予涂层良好的柔韧性能。因此，开发可聚合型丙烯酸酯内乳化剂可提高丙烯酸树脂涂饰剂的耐水耐溶剂性能，开发出性能更优良、更全面的涂饰材料。另外丙烯酸聚乙二醇单丁醚酯作为水泥添加剂可以提高水泥砂浆的粘结强度，提高机械性能。是一种优秀的水泥添加剂。近几十年来，世界上由于混凝土耐久性不良而造成的建筑物破坏事例有增无减，尤其是处于海洋环境、腐蚀性环境中的钢筋混凝土构筑物，由于氧气、水分、二氧化碳和腐蚀性气体等的作用引起钢筋周围钝化膜破坏、锈蚀开裂的问题十分严重。采用丙烯酸聚乙二醇单丁醚酯作为其中一种组分开发的一种新型修补加固材料丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆。在施工方便性、适用范围的广泛性、综合性能的优异性(物理、力学和耐久性)和使用时间的长久性诸方面都具有较大优势。通过丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物与其它聚合单体合成共聚聚合物，使高分子中既含有亲水基团又含有憎水基团，具有表面活性性质，可以降低水的表面张力。该性能可使之用于颜料、填料等固体物质表面的润湿，特别有利于这类固体物质在水中的悬浮分散。另一方面，聚乙二醇分子链段与水形成的胶体-水复合体吸附在固体颗粒外表面而形成外壳，使颗粒屏蔽起来免受电解质所引起的絮凝作用，进一步赋予分散体系以稳定性。同样由于共聚聚合物的表面活性性质，当涂膜对水的表面张力降低到一定程度时，就能使水滴在涂膜表面铺展，防止雾滴的形成。这一性质可用于汽车的玻璃防雾。目前压敏胶技术发展的主要动向之一是从有机溶剂型向水乳液型转变，其中丙烯酸系水乳型压敏胶倍受人们重视。丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物作为特殊单体在压敏胶中作为侧链基团可以作为内增塑剂，可以提高压敏胶的初黏力和剥离强度。丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物本身就是一种内乳化剂，它可以减少外乳化剂的用量，使乳化体系更温和，并能节省成本。另外丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物可以改善压敏胶的拉伸强度，用于压敏胶黏剂的交联时，能够提高胶的内聚强度以及耐水性能，提高压敏胶的性能。2008年，航天四十二所在国内首次开展了可化学降解推进剂的研究工作，成功研制出可再生利用废旧推进剂而不污染环境的新方法，诞生了可化学降解推进剂。含填料的推进剂直接与水接触时吸水率较低，不会与水发生反应而导致降解，从而不影响推进剂的长时间贮存和服役寿命。然而由于AP在粘合剂中具有一定的溶解度，并且在粘合剂中能够电离，电离出的NH4+与粘合剂之间形成类似氢键的络合结构，使得羟基失去活性，无法与固化剂反应，从而导致试验配方无法固化。在加入固化促进剂之后，抑制了AP的电离，使得大部分的羟基能够以游离形式存在，能够正常与异氰酸酯反应，从而实现固化。然而由于大量AP的存在，与羟基结合的NH4+数量较多，相当数量的羟基被NH4+络合，而被络合的NH4+又与粘合剂中卷曲的PEG链段形成冠醚状结构，从而导致交联密度不足，网络结构中交联度较低，从而导致在温度较高的情况下会变软。以丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物作为主要反应物合成的固化促进剂以碳链为主链，侧链为含有醚键和氨基的链段，侧链的醚键与氨基相互作用，可以与氧化剂形成氢键，从而抑制氧化剂与可降解粘合剂羟基的络合，消除了对可降解粘合剂羟基的屏蔽效应，从而使推进剂能够顺利实现固化。现在丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的制备技术原料易得，操作安全，而且在某些方面还具有特殊的优点，为其在军用民用等方面的应用创下了很好的条件。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有文献报道技术途径的不足，采用自行合成的乙二醇单端醚和工业丙烯酸及其衍生物为反应物，金属盐类和醌醚类等作为阻聚剂，有机烃类、石油醚类作为带水剂采用直接酯化法合成丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物，本方案具有合成时间短、原料利用率高、合成途径安全、后处理方法简单、合成的产品产率高、副产物可回收利用的特点。本专利技术下述所述的技术方案中，合成方法所制备的丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物分子结构为：其中R可以是CH3,C2H5,C3H7,C4H9…,CxH(2x-1),(x≤8),R'可以是H,CH3,C2H5所使用到的聚乙二醇单端醚分子结构为：R-O(CH2CH2O)nH其中R可以是CH3,C2H5,C3H7,C4H9…,CxH(2x+1),(x≤8),丙烯酸及其衍生物的分子结构为：其中R'可以是H,CH3,C2H5本专利技术所述丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法中的反应原理为：采用聚乙二醇单端醚、丙烯酸及其衍生物作为反应物，酸类物质作为为催化剂，金属盐类和醌醚类等作为阻聚剂，有机烃类、石油醚类作为带水剂采用直接酯化法合成丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物。其中丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物合成方程式为：其中R可以是CH3,C2H5,C3H7,C4H9…,CxH(2x+1),(x≤8),R'可以是H,CH3,C2H5本专利技术采用的技术方案是：采用自行合成的乙二醇单端醚和工业丙烯酸及其衍生物为原材料，金属盐类和醌醚类等作为阻聚剂，有机烃类、石油醚类作为带水剂采用直接酯化法合成丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物。丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成反应采用直接酯化法合成步骤分为两步：1.酯化反应的进行：在装有冷凝管，油水分离器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法，其特征在于：采用聚乙二醇单端醚、丙烯酸及其衍生物作为反应物，酸类物质作为为催化剂，金属盐类和醌醚类等作为阻聚剂，有机烃类、石油醚类作为带水剂采用直接酯化法合成丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物。

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法，其特征在于：采用聚乙二醇单端醚、丙烯酸及其衍生物作为反应物，酸类物质作为为催化剂，金属盐类和醌醚类等作为阻聚剂，有机烃类、石油醚类作为带水剂采用直接酯化法合成丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法，其特征在于：反应中所用聚乙二醇单端醚为自行合成的系列化合物，丙烯酸类物质包括丙烯酸、甲基丙烯酸等丙烯酸类衍生物；作为催化剂的酸类物质为稳定性好不易挥发的强酸，优选为硫酸或、苯磺酸等，阻聚剂包括选自硫酸铜、硫酸铁、氯化铁、氯化铜、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、氢醌单甲醚中的一种或多种，带水剂为环己烷或石油醚；。
3.根据权利要求1所述的丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法，其特征在于：反应的基准物为聚乙二醇单端醚，其中聚乙二醇单端醚与丙烯酸类的物质的量之比为1:1～1:3，催化剂用量为聚乙二醇单端醚用量的0.2％～5％，阻聚剂用量为聚乙二醇单端醚用量的0.1％～2％，带水剂与聚乙二醇单端醚的质量比为1:3～2:1。
4.根据权利要求2所述的丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法，其特征在于：合成反应所采用的聚乙二醇单端醚分子量为200～1000。
5.根据权利要求1所述的丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法，其特征在于：在装有冷凝管，油水分离器以及尾气接收装置和搅拌装置的反应器中加入聚乙二醇单端醚、丙烯酸及其衍生物、阻聚剂、催化剂以及带水剂，在搅拌状态下升温并在80℃～95℃下进行反应，反应生成的水被带水剂带出，水和带水剂在油水分离器中分层，水位于下层，不断放出油水分离器中的水，测量出水量来判断酯化反应程度，待体系不再出水结束反应。
6.根据权利要求1所述的丙烯酸聚乙二醇单端醚酯系列化合物的合成方法，其特征在于：反应结束的后处理方法为：在反应结束之后温度降至室温，在搅拌状态下向反应体系中加入弱碱性物质以除去其中的酸，反应完毕过滤除去固体残留物，而后将滤液加入到分液漏斗，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，杜芳，王涛，刘建红，黄凌，李延波，罗薇，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42