蓖麻油基长碳链聚酰胺及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于植物油基高分子材料技术领域，具体涉及一种蓖麻油基长碳链聚酰胺及其制备方法和应用。本发明专利技术的制备方法包括以下步骤：先用脂肪族二胺氨解蓖麻油酸甲酯制备蓖麻油基二元烯，然后将蓖麻油基二元烯与二硫醇进行紫外光点击反应制备蓖麻油基长碳链聚酰胺。本发明专利技术的蓖麻油基长碳链聚酰胺的分子量较大，数均分子量均大于13000g/mol，同时具有优异的拉伸强度和断裂伸长率，而且柔韧性好，吸水率低，符合纺织纤维、涂料、塑料等领域的应用要求。本发明专利技术的工艺流程简单，适于进行规模化生产，实际应用价值高。而且本发明专利技术的原料来源广泛，制得的聚酰胺产物力学性能优异，绿色可降解，可大大减少对环境的污染。大大减少对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
蓖麻油基长碳链聚酰胺及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于植物油基高分子材料
，具体涉及一种蓖麻油基长碳链聚酰胺及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]长碳链聚酰胺(LCPA)是指分子主链上相邻酰胺(—CONH—)基团之间的亚甲基数目大于等于10的聚酰胺。LCPA分子链上的酰胺基团密度较低，因此，其除了具备传统聚酰胺强度高、韧性好的特点外，还具有低吸水率、高断裂伸长率、刚韧平衡、良好的尺寸稳定性和成型加工性能，广泛应用于纺织纤维、汽车用品和涂料等领域。
[0003]目前，现有生产聚酰胺的技术大都是由ω－氨基酸开环、内酰胺缩聚或者二元酸和二元胺缩聚而得，通常需要在高温条件下反应，能耗大，且原料多为石化产品来源的小分子，不符合国家双碳战略。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种蓖麻油基长碳链聚酰胺，其结构式为：
[0005][0006]其中，3≤n≤50，R1为中的任一种，R2为中的任一种。
[0007]根据本专利技术的第二个方面，提供了上述的蓖麻油基长碳链聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：
[0008]先用脂肪族二胺氨解蓖麻油酸甲酯制备蓖麻油基二元烯，然后将蓖麻油基二元烯与二硫醇进行紫外光点击反应制备蓖麻油基长碳链聚酰胺。
[0009]上述两个步骤的反应原理和反应过程是：
[0010]脂肪族二胺和蓖麻油酸甲酯在碱的催化下发生亲核取代的酰胺化反应，负电性的N进攻酯基的C正离子，生成酰胺化的蓖麻油基二元烯和小分子产物甲醇。
[0011]二硫醇和光引发剂在紫外光作用下生成巯基自由基，进攻蓖麻油基二元烯中的不饱和碳碳双键进行自由基加成，得到巯基
‑
烯产物，即蓖麻油基长碳链聚酰胺。
[0012]在一些实施方式中，脂肪族二胺氨解蓖麻油酸甲酯制备蓖麻油基二元烯的步骤为：将溶剂、脂肪族二胺、蓖麻油酸甲酯和催化剂混合均匀，加热至60
‑
90℃，反应15
‑
24h，然后去除溶剂，即得。
[0013]在一些实施方式中，加热温度可以为60
‑
70℃，反应时间可以为18
‑
24h。
[0014]在一些实施方式中，将蓖麻油基二元烯与二硫醇进行紫外光点击反应的步骤为：将蓖麻油基二元烯、二硫醇、有机溶剂、光引发剂混合均匀，置于紫外光下反应5
‑
10h，然后去除有机溶剂，即得。
[0015]在一些实施方式中，反应时间可以为6
‑
8h。
[0016]在一些实施方式中，脂肪族二胺为1,3
‑
丙二胺、1,6
‑
己二胺、1,8
‑
辛二胺中的至少一种，溶剂为丙酮、四氢呋喃、丁酮、甲苯中的至少一种，催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠中的至少一种。
[0017]在一些实施方式中，脂肪族二胺和蓖麻油酸甲酯的摩尔比为1：(1.5
‑
2.5)，溶剂的用量为蓖麻油酸甲酯和脂肪族二胺总质量的1
‑
3倍，催化剂的用量为蓖麻油酸甲酯和脂肪族二胺总质量的0.5
‑
3wt％。
[0018]在一些实施方式中，脂肪族二胺和蓖麻油酸甲酯的摩尔比可以为1:2。
[0019]在一些实施方式中，二硫醇为3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
二硫醇、1,6
‑
己二硫醇、1,3
‑
丙二硫醇、1,5
‑
戊二硫醇中的至少一种，有机溶剂为丙酮、四氢呋喃、丁酮、甲苯中的至少一种，光引发剂可以为任意裂解型自由基光引发剂，如：1173(2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑
苯基丙酮)，651(二甲基苯偶酰缩酮)，184(1
‑
羟基
‑
环己基苯甲酮)，TPO(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦)中的任一种或几种。
[0020]在一些实施方式中，有机溶剂可以为四氢呋喃。
[0021]在一些实施方式中，蓖麻油基二元烯中的双键与二硫醇中的巯基的摩尔比为1:(0.8
‑
1.2)，有机溶剂用量为蓖麻油基二元烯和二硫醇总质量的1
‑
3倍，光引发剂的用量为蓖麻油基二元烯和二硫醇总质量的2
‑
5wt％，紫外光的照射功率为300
‑
500W，波长为260
‑
400nm。
[0022]在一些实施方式中，蓖麻油基二元烯中的双键与二硫醇中的巯基的摩尔比为1:1。
[0023]在一些实施方式中，光引发剂的用量可以为蓖麻油基二元烯和二硫醇总质量的2wt％。
[0024]在一些实施方式中，紫外光的照射功率可以为350
‑
450W，波长可以为365nm。
[0025]根据本专利技术的第三个方面，提供了上述的蓖麻油基长碳链聚酰胺在制备纺织纤维、涂料、塑料中的应用。
[0026]本专利技术的有益效果包括：
[0027](1)本专利技术采用由可再生资源蓖麻油制得的蓖麻油酸甲酯制备聚酰胺，制得的蓖麻油基聚酰胺不仅保留了蓖麻油自身长碳链结构，还具备优异的力学性能，并且本专利技术采用紫外光点击反应，制备过程不需要高温高压，工艺简便，反应条件温和，对水、氧不敏感。
[0028](2)本专利技术的蓖麻油基长碳链聚酰胺的分子量较大，数均分子量均大于13000g/mol，同时具有优异的拉伸强度和断裂伸长率，而且柔韧性好，吸水率低，符合纺织纤维、涂料、塑料等领域的应用要求。
[0029](3)本专利技术的工艺流程简单，适于进行规模化生产，实际应用价值高。
[0030](4)本专利技术的原料来源广泛，制得的聚酰胺产物力学性能优异，绿色可降解，可大大减少对环境的污染。
具体实施方式
[0031]下面对本专利技术作进一步详细的说明，值得说明的是，以下实施例只是为了更好地解释本专利技术的内容，并不对本专利技术保护的范围做限制。实施例中未公开的工艺步骤为现有技术。若无特殊说明，以下原料均为市购。
[0032]实施例1
[0033]本实施例的蓖麻油基长碳链聚酰胺的制备方法，包括如下步骤：
[0034](1)将0.74g 1,3
‑
丙二胺、3.12g蓖麻油酸甲酯、5mL四氢呋喃和0.05g氢氧化钾加入烧瓶中，加热至65℃反应20h，然后去除四氢呋喃，得到蓖麻油基二元烯。
[0035](2)将3.22g蓖麻油基二元烯，1.82g 3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
二硫醇，0.12g光引发剂1173和10g丙酮混合均匀，置于300W、365nm的紫外光下反应8h，然后旋蒸去除丙酮，得到蓖麻油基长碳链聚酰胺。
[0036]实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.蓖麻油基长碳链聚酰胺，其特征在于，其结构式为：其中，3≤n≤50，R1为中的任一种，R2为中的任一种。2.权利要求1所述的蓖麻油基长碳链聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先用脂肪族二胺氨解蓖麻油酸甲酯制备蓖麻油基二元烯，然后将蓖麻油基二元烯与二硫醇进行紫外光点击反应制备蓖麻油基长碳链聚酰胺。3.根据权利要求2所述的蓖麻油基长碳链聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述脂肪族二胺氨解蓖麻油酸甲酯制备蓖麻油基二元烯的步骤为：将溶剂、脂肪族二胺、蓖麻油酸甲酯和催化剂混合均匀，加热至60
‑
90℃，反应15
‑
24h，然后去除溶剂，即得。4.根据权利要求2所述的蓖麻油基长碳链聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述将蓖麻油基二元烯与二硫醇进行紫外光点击反应的步骤为：将蓖麻油基二元烯、二硫醇、有机溶剂、光引发剂混合均匀，置于紫外光下反应5
‑
10h，然后去除有机溶剂，即得。5.根据权利要求3所述的蓖麻油基长碳链聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述脂肪族二胺为1,3
‑
丙二胺、1,6
‑
己二胺、1,8
‑
辛二胺中的至少一种，所述溶剂为丙酮、四氢呋喃、丁酮、甲苯中的至少一种，所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠中的至少一种。6.根据权利要求5所述的蓖麻油基长碳链聚酰胺的制备方法，其特征在于，所述脂肪族二胺和蓖麻油酸甲酯的摩尔比为1：(1.5
‑
2.5)，所述溶剂的用量为蓖麻油酸甲酯和脂肪族二胺总质量的1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓鸿，李朋松，胡洋，余林梁，张婧怡，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：