木糖酸基聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于木糖酸的应用技术领域，涉及一种木糖酸基聚合物及其制备方法和应用。本发明专利技术的木糖酸基聚合物的制备方法，包括以下步骤：首先将木糖酸与(甲基)丙烯酸酯混合在催化剂作用下制备木糖酸(甲基)丙烯酸酯预聚物；然后将所述预聚物经加热处理制备得到木糖酸基聚合物。本发明专利技术所制备的木糖酸基聚合物具有良好的耐溶剂性能、机械性能和弹性性能，可作为弹性体材料应用于生物、医药和环境等领域；并且其结构中富含羟基基团有利于木糖酸聚合物的进一步修饰转化和功能应用，为实现木糖酸的高值化利用提供了切实可行的方法。

Xylic acid-based polymers and their preparation methods and Applications

The invention belongs to the application technology field of xylic acid, and relates to a xylic acid-based polymer, a preparation method and application thereof. The preparation method of xylic acid-based polymer comprises the following steps: firstly, xylic acid and (methyl) acrylate are mixed to prepare xylic acid (methyl) acrylate prepolymer under the action of catalyst; then, the prepolymer is heated to prepare xylic acid-based polymer. The xylic acid-based polymer prepared by the invention has good solvent resistance, mechanical properties and elastic properties, and can be used as an elastomer material in the fields of biology, medicine and environment; moreover, the structure of the xylic acid-based polymer is rich in hydroxyl groups, which is conducive to further modification, transformation and functional application of the xylic acid-based polymer, and provides a feasible method for realizing high-value utilization of xylic acid.

【技术实现步骤摘要】
木糖酸基聚合物及其制备方法和应用
本专利技术属于木糖酸的应用
，具体涉及木糖酸基聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
在木质纤维素生物炼制体系中，以木糖为主要成分的半纤维素的充分利用是限制其工业化生产的关键因素和亟待解决的技术瓶颈问题。木糖酸作为木糖氧化产品，被美国能源部确定为木质纤维资源生物质炼制最具发展前途的30种目标产品或化工基本构件单元之一。近年来，全细胞催化木糖制取木糖酸的技术发展迅速，糖酸产品浓度和转化率分别达到600g/L和98％以上，为木糖的高效转化与利用提供了巨大的发展机遇。当前，木糖酸产品主要以小分子形式应用于水泥减水剂、混凝土增强剂、油井泥浆悬浮剂和工业除垢剂等领域，应用形式和应用范围有限。木糖酸是富含多羟基的羧酸类生物基平台化合物，具备了合成生物基聚酯材料的官能团和分子结构，因此创制木糖酸基生物聚酯材料合成技术对于拓展木糖及半纤维素的高值化转化与应用技术具有重要的理论和实践意义。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种木糖酸基聚合物的制备方法，操作简单，易于实施，可操作性强，所制备的木糖酸基聚合物具有良好的机械性能、弹性性能和耐溶剂性，实现了木糖酸基聚合物材料的制备，为木糖酸的功能化应用奠定基础。本专利技术的另一个目的在于提供一种木糖酸基聚合物，该木糖酸基聚合物具有良好的机械性能、弹性性能和耐溶剂性。本专利技术的又一个目的在于提供一种所述的木糖酸基聚合材料在弹性体材料领域中的应用，以克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种木糖酸基聚合物的制备方法，包括以下步骤：(a)将木糖酸、多官能团丙烯酸酯或多官能团甲基丙烯酸酯与溶剂混合，在催化剂作用下制得预聚物；(b)将所述预聚物进行加热处理，得到木糖酸基聚合物。作为进一步优选技术方案，所述多官能团丙烯酸酯的结构中包含环氧基团和羟基官能团；和/或，所述多官能团甲基丙烯酸酯的结构中包含环氧基团和羟基官能团；优选地，所述多官能团丙烯酸酯包括丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟戊酯和丙烯酸羟己酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述多官能团甲基丙烯酸酯包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟戊酯和甲基丙烯酸羟己酯中的任意一种或至少两种的组合。作为进一步优选技术方案，所述催化剂包括三乙胺、4－二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺、1－(3－二甲氨基丙基)－3－乙基碳二亚胺、1，8－二氮杂二环十一碳－7－烯、吡啶、氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合。作为进一步优选技术方案，所述溶剂包括醇类、酰胺类、砜类和亚砜类中的至少一种；优选地，所述溶剂包括甲醇、N，N－二甲基甲酰胺、N，N－二甲基乙酰胺、N－甲基甲酰胺、N－乙基甲酰胺、N，N－二乙基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种；优选地，所述溶剂包括甲醇、N，N－二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。作为进一步优选技术方案，步骤(a)中添加有阻聚剂；优选地，所述阻聚剂包括对苯二酚、对苯醌、酚噻嗪、β－苯基萘胺、对叔丁基邻苯二酚、1，1－二苯基－2－苦肼和2，2，6，6－四甲基哌啶氮氧自由基中的至少一种；优选地，所述阻聚剂与木糖酸的质量比为0.001～0.1：1。作为进一步优选技术方案，步骤(b)中添加有聚合引发剂；优选地，所述引发剂包括偶氮类、有机过氧类、无机过氧类和氧化还原引发体系类中的至少一种；优选地，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵和过氧化二苯甲酰/N，N－二甲基苯胺中的至少一种；优选地，所述引发剂与木糖酸的质量比为0.001～0.1：1。作为进一步优选技术方案，步骤(a)中，木糖酸与多官能团丙烯酸酯或多官能团甲基丙烯酸酯的摩尔比为1：0.2～5；和/或，木糖酸与催化剂的摩尔比为1：0.01～5；和/或，反应温度为40～100℃；和/或，反应时间为1～24h。作为进一步优选技术方案，步骤(b)中，所述加热为常压加热和/或减压加热；优选地，加热的温度为40～100℃；优选地，加热的时间为1～24h。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种木糖酸基聚合物，采用上述的木糖酸基聚合物的制备方法制备得到；优选地，所述木糖酸基聚合物中木糖酸的质量比例为10％～80％。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种如上所述的木糖酸基聚合物在弹性体材料领域中的应用。有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供的木糖酸基聚合物的制备方法，以木糖酸为原料创造性地与多官能团丙烯酸酯或多官能团甲基丙烯酸酯进行反应，在催化剂作用下制得木糖酸(甲基)丙烯酸酯预聚物，然后通过一步加热聚合的方式制备得到木糖酸基聚合物，实现了木糖酸由小分子到聚合物的转变，为木糖酸的高值化应用拓宽了道路。2、本专利技术的制备方法，操作简单，科学合理，易于实施，可操作性强，易于实现规模化生产。3、本专利技术制备得到的木糖酸基聚合物具有良好的机械性能、弹性性能和耐溶剂性，综合性能优异，使其具有更广阔的应用前景，可以作为弹性体材料在生物、医药和环境领域中得到广泛应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种实施方式提供的木糖酸基聚合物的光学照片；图2为本专利技术一种实施方式提供的木糖酸基聚合物的红外谱图；图3为本专利技术一种实施方式提供的木糖酸基聚合物的应力应变曲线。具体实施方式下面将结合实施方式和实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。第一方面，在至少一个实施例中提供一种木糖酸基聚合物的制备方法，包括以下步骤：(a)将木糖酸、多官能团丙烯酸酯或多官能团甲基丙烯酸酯与溶剂混合，在催化剂作用下制得预聚物；(b)将所述预聚物进行加热处理，得到木糖酸基聚合物。鉴于现有的木糖酸产品均以小分子形式应用于各种领域中，应用形式、应用范围及应用价值受到限制。并且，经检索发现，现阶段对于木糖酸的研究多集中在木糖酸的生产方法或木糖酸产品中杂质的去除方法等，在本申请的申请日之前尚未发现关于木糖酸基聚合物的研究或报道。本专利技术打破本领域技术人员常规思维的禁锢，独辟蹊径，创造性地提出将木糖酸与多官能团(甲基)丙烯酸酯混合，在催化剂作用的条件下制备木糖酸(甲基)丙烯酸酯预聚体，然后通过加热聚合制备得到木糖酸基聚合物。该方法有效缓解了现有技术中木糖酸应用过程中均以小分子形式应用的缺陷，实现了木糖酸基聚合物材料的制备，为木糖酸的功能化、高值化转化与应用拓宽了道路，对于木糖酸基产品的进一步发展具有重要的意义。本专利技术的木糖酸基聚合物的制备方法简单，反应条件温和、易于实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木糖酸基聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)将木糖酸、多官能团丙烯酸酯或多官能团甲基丙烯酸酯与溶剂混合，在催化剂作用下制得预聚物；(b)将所述预聚物进行加热处理，得到木糖酸基聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种木糖酸基聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)将木糖酸、多官能团丙烯酸酯或多官能团甲基丙烯酸酯与溶剂混合，在催化剂作用下制得预聚物；(b)将所述预聚物进行加热处理，得到木糖酸基聚合物。2.根据权利要求1所述的木糖酸基聚合物的制备方法，其特征在于，所述多官能团丙烯酸酯的结构中包含环氧基团和羟基官能团；和/或，所述多官能团甲基丙烯酸酯的结构中包含环氧基团和羟基官能团；优选地，所述多官能团丙烯酸酯包括丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟戊酯和丙烯酸羟己酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述多官能团甲基丙烯酸酯包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟戊酯和甲基丙烯酸羟己酯中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1所述的木糖酸基聚合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括三乙胺、4－二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺、1－(3－二甲氨基丙基)－3－乙基碳二亚胺、1，8－二氮杂二环十一碳－7－烯、吡啶、氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的木糖酸基聚合物的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括醇类、酰胺类、砜类和亚砜类中的至少一种；优选地，所述溶剂包括甲醇、N，N－二甲基甲酰胺、N，N－二甲基乙酰胺、N－甲基甲酰胺、N－乙基甲酰胺、N，N－二乙基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种；优选地，所述溶剂包括甲醇、N，N－二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。5.根据权利要求1～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞娟，杜根来，范一民，陈黄敬一，周鑫，徐勇，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32