一种可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体及其制备方法，利用原位开环‑缩合级联聚合的方法，以聚四氢呋喃（PTMO）或聚乙二醇（PEO）等聚醚二醇为引发剂，钛酸酯为催化剂，在较高温度下与三联吡啶修饰的环状寡聚酯反应，得到侧基含有三联吡啶基团的聚醚酯弹性体。在不需要额外的检测仪器和专业知识的情况下，通过材料颜色和机械性能的变化，可简单、快速的检测金属离子，同时也可用于环境中金属离子的去除。

A Polyether Ester Elastomer Coordinating with Metal Ions and Its Preparation and Application

The present invention relates to a polyether ester elastomer which can coordinate with metal ions and its preparation method. By means of in situ ring opening and condensation cascade polymerization, polyether glycol such as polytetrahydrofuran (PTMO) or polyethylene glycol (PEO) is used as initiator, titanate is used as catalyst, and cyclic oligoester modified by tripyridine is reacted with tripyridine at relatively high temperature to obtain side group containing tripyridine group. Aggregated polyether ester elastomers. Without additional testing instruments and professional knowledge, metal ions can be easily and rapidly detected by changing the color and mechanical properties of materials, and metal ions can also be removed from the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体及其制备方法与应用。
技术介绍
随着工业的发展，环境污染问题越来越严重，其中最重要的污染之一就是（重）金属污染。（重）金属污染在我们的生活中随处可见，食物、引用水、土壤、化妆品、玩具……等等。（重）金属污染已经严重威胁着我们的生活，我们的健康，甚至我们的后代。在阻止（重）金属污染进一步发展的同时，我们也应该注意（重）金属离子的检测，从而有效的避开。目前，金属离子检测手段主要有紫外可分光光度法（UV）、原子吸收法（AAS）、原子荧光法（AFS）、电感耦合等离子体法（ICP）、X荧光光谱（XRF）、电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）等等。检测的方法有很多，然而无论哪种方法均对检测仪器和检测人员有较高的要求，专业性较强，普适性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种侧基为三联吡啶基团的聚醚酯弹性体，通过该聚醚酯弹性体与金属离子络合前后的颜色和机械性能的变化就可以简单、快速的对多种金属离子进行检测。为达到上述专利技术目的，本专利技术利用原位开环-缩合级联聚合的方法，以聚醚二醇，比如聚四氢呋喃（PTMO）或聚乙二醇（PEO）等为大分子引发剂，钛酸四丁酯[Ti(n-OC4H9)4]为催化剂，三联吡啶修饰的环状寡聚酯为单体，进行原位开环-缩合级联聚合，得到侧基为三联吡啶基团的聚醚酯弹性体。本专利技术公开的聚醚酯弹性体可与金属离子配位交联，导致弹性体机械性能发生极大改善，同时弹性体与部分金属离子的配合物具有特定颜色，使得弹性体的颜色发生变化，可用于金属离子简单、快速的检测，也可用于环境中金属离子的去除。一种可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体，所述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体具有如下化学结构式：本专利技术还公开了上述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体在去除环境中金属离子中的应用；或者在检测金属离子中的应用；或者在制备聚醚酯金属配位材料中的应用；或者在制备可与金属离子配位交联的聚醚酯材料中的应用。本专利技术中，金属离子为过渡金属离子或者稀土金属离子，比如金属为过渡金属（锰、铁、钴、镍、铜、锌、镉等）或者稀土金属（铕等）。上述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体中，聚醚酯弹性体的性能可以通过调节聚醚二醇的种类和分子量、聚醚和聚酯的相对含量、聚醚酯的总分子量、环状寡聚酯中的二醇的长度等因素进行调节。本专利技术还公开了上述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体的制备方法，包括以下步骤，在钛化合物催化下，用聚醚二醇引发单体聚合反应，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体；所述单体为三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体，或三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体与环状寡聚酯单体的混合物。本专利技术还公开了一种可与金属离子配位交联的聚醚酯材料的制备方法，包括以下步骤，在钛化合物催化下，用聚醚二醇引发单体聚合反应，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体；将可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体经过纺丝、热压、注塑或者挤出，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯材料；所述单体为三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体，或三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体与环状寡聚酯单体的混合物。本专利技术还公开了一种检测或者去除含金属离子体系中金属离子的方法，在钛化合物催化下，用聚醚二醇引发单体聚合反应，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体；将可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体经过纺丝、热压、注塑或者挤出，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯材料；将可与金属离子配位交联的聚醚酯材料与含金属离子体系混合，从而对金属离子进行检测或者去除；所述单体为三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体，或三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体与环状寡聚酯单体的混合物。本专利技术还公开了一种聚醚酯金属配位材料的制备方法，在钛化合物催化下，用聚醚二醇引发单体聚合反应，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体；将可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体经过纺丝、热压、注塑或者挤出，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯材料；将可与金属离子配位交联的聚醚酯材料与金属离子配位交联，得到聚醚酯金属配合物材料；所述单体为三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体，或三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体与环状寡聚酯单体的混合物，可与金属离子配位交联的聚醚酯材料与金属离子进行配位交联后，其机械性能得到提高。本专利技术还公开了上述三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体在制备上述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体中的应用；所述三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体的制备方法为，以溴代环状寡聚酯与三联吡啶化合物为反应物，在碱性环境下，在钯化合物催化下，在溶剂中反应得到三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体。本专利技术中，聚醚二醇为聚四氢呋喃和/或聚乙二醇；钛化合物为钛酸酯；聚合反应的温度为220～270ºC，时间为10～180min。本专利技术中聚醚酯弹性体是由软段和硬段组成的多嵌段型共聚物，在室温下能够表现出橡胶的弹性，在高温下又能够进行加工塑化成型的材料，其中软段提供弹性，硬段之间存在物理交联相互作用，提供强度；以低玻璃化转变温度聚醚为软段，以结晶性高熔点聚酯为硬段，共聚而成的多嵌段共聚物，具有良好的加工性、耐蠕变性、低温韧性、耐疲劳和抗挠曲性能。众多优异的特性使得本专利技术中的可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体与以往文献中所报道的含三联吡啶的聚合物有明显的优势。现有文献中所报道的含有三联吡啶的聚合物的分子链可大致分为以下三类：1）柔性链，比如烷基链和聚乙二醇等，在这类聚合物中，三联吡啶多处于主链的末端，但由于分子链是柔性链，机械性能（模量和强度）较差；2）聚酯类，比如聚甲基丙烯酸甲酯等，这类聚合物，三联吡啶基团多处于分子链的侧基上，但是聚合物的断裂伸长率和韧性较差；3）分子链中存在化学交联键，在这类聚合物中，随着交联密度的增大，模量增加的同时会导致断裂伸长率明显降低，同时，由于化学交联点的存在，导致其加工性能较差。由于现有技术中含三联吡啶基团的聚合物存在缺陷，限制了此类聚合物的实际应用。本专利技术设计合成的含三联吡啶的聚醚酯弹性体则通过分子链的调控很好的解决了这些问题，使其既具有良好的机械性能（适中的模量、强度和优异的断裂伸长率）又有良好的加工性能，因此在工业上具有广泛的应用。本专利技术中，可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体的合成具体可以包括以下步骤：(1)以聚醚二醇，比如聚四氢呋喃（结构式中参数c=4时）或聚乙二醇（结构式中参数c=2时）等为引发剂，钛酸四丁酯[Ti(n-OC4H9)4]为催化剂，在220~270摄氏度（ºC）下，同单体（三联吡啶修饰的环状寡聚酯）发生原位开环-缩合级联聚合得到最终产物，即侧基含有三联吡啶基团的聚醚酯弹性体；（2）可以将步骤（1）中合成的聚醚酯弹性体纺制成纤维，然后将纤维浸泡到含有金属离子的体系（比如含有金属离子的水或有机溶剂体系）中，过一段时间后取出，和原始纤维对比发现，浸泡过金属离子的纤维的机械性能改善很大，颜色发生了明显变化，从而实现了对金属离子的检测，也可用于金属离子的去除。通过现有热压、注塑或者挤出可以得到其他制品，用于金属离子的去除或者检测。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1．本专利技术所述的可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体，其使用方便简单，不需要额外的昂贵的仪器和相应的专业知识，只需将该聚醚酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体，其特征在于，所述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体为侧链含有三联吡啶的多嵌段共聚酯，具有如下化学结构式：

【技术特征摘要】
1.一种可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体，其特征在于，所述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体为侧链含有三联吡啶的多嵌段共聚酯，具有如下化学结构式：式中a为1～3，b为0～6，c为2～4，d为10～100，m为2～13；。2.权利要求1所述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，在钛化合物催化下，用聚醚二醇引发单体聚合反应，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体；所述单体为三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体，或三联吡啶修饰的环状寡聚酯单体与环状寡聚酯单体的混合物。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述聚醚二醇为聚四氢呋喃和/或聚乙二醇；钛化合物为钛酸酯；聚合反应的温度为220～270ºC，时间为10～180min。4.权利要求1所述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体在去除环境中金属离子中的应用；或者权利要求1所述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体在检测金属离子中的应用；或者权利要求1所述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体在制备聚醚酯金属配位材料中的应用；或者权利要求1所述可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体在制备可与金属离子配位交联的聚醚酯材料中的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述金属离子为过渡金属离子或者稀土金属离子。6.一种可与金属离子配位交联的聚醚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，在钛化合物催化下，用聚醚二醇引发单体聚合反应，得到可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体；将可与金属离子配位交联的聚醚酯弹性体经过纺丝、热压、注塑或者挤出，得到可与金属离子配位交联的...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠迎锋，李志凯，王佳斌，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32