一种衣康酸基双吡咯烷酮二羧酸及其有关聚酯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种衣康酸基双吡咯烷酮二羧酸的制备及其有关均聚酯和共聚酯的合成方法。首先以衣康酸和反

【技术实现步骤摘要】
一种衣康酸基双吡咯烷酮二羧酸及其有关聚酯的制备方法


[0001]本专利技术属于可再生资源的绿色合成
，尤其涉及一种基于衣康酸双吡咯烷酮二羧酸单体及其均聚酯和共聚酯的制备方法。

技术介绍

[0002]目前，以石油化工为原料合成的聚合物在我们的日常生活中必不可少，然而，随着化石资源的日益枯竭以及化石原料的利用和消耗带来的环境问题，利用可再生资源开发耐用、高性能的材料变得非常重要和迫切。聚酯是一种综合性能优异的材料，具有良好的热力学性能，广泛应用在各类包装材料、生物医药、以及农业等领域。随着聚酯材料的用量日渐增长，加剧了石油的消耗也带来了严重的环境污染。因此，制备高性能的生物基聚酯材料成为目前聚酯工业的热点问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是提供一种衣康酸基双吡咯烷酮二羧酸单体及其有关均聚酯和共聚酯的制备方法，此方法制备工艺简单，且原料绿色环保、廉价易得，所得聚酯产物也具有较高的玻璃化转变温度以及高熔点等特性。
[0004]为了获得具有较高玻璃化转变温度和高熔点的生物基聚酯，本专利技术提供了一种使用刚性单体N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)和不同碳链长度的二醇进行均聚的聚合方法，获得了一种具有较高的玻璃化转变温度和高熔点的生物基聚酯。
[0005]为了提高传统的聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚己二酸丁二酯(PBA)的热性能和可使用的温度范围，本专利技术提供了一种共聚改性的方法。将N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)和丁二酸、丁二醇或N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)和己二酸、丁二醇进行共聚对传统的PBS、PBA均聚酯进行改性得到了具有高玻璃化转变温度和高熔点的生物基聚酯材料。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于衣康酸双吡咯烷酮二羧酸单体及其均聚酯和共聚酯，所述单体结构式为：
[0008][0009]所述基于双吡咯烷酮二羧酸单体的均聚酯由双吡咯烷酮二羧酸单体及不同的二元醇聚合而成，
[0010]所述二元醇可取可取碳链长度为C2
‑
C10的线性二醇，所述均聚酯的结构式为：
[0011][0012]所述均聚酯的数均分子量均在30kg/mol以上，分子量分布在1.62
‑
2.40之间；
[0013]所述基于双吡咯烷酮二羧酸单体的共聚酯由双吡咯烷酮二羧酸单体及丁二酸或己二酸和丁二醇共聚而成，所述共聚酯由下述Ⅲ、Ⅳ表示的结构单元组成：
[0014][0015]所述共聚酯均为无规共聚酯，数均分子量均在30kg/mol以上，分子量分布在1.73
‑
2.21之间。
[0016]本专利技术提供了基于衣康酸双吡咯烷酮二羧酸单体及其均聚酯和共聚酯的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0017]双吡咯烷酮二羧酸单体的制备：
[0018]1)将衣康酸和反式
‑
1,4
‑
环己二胺溶解在甲醇中，混合物在一定温度下搅拌反应；
[0019]2)反应结束后冷却，过滤混合物后得到白色固体，将白色固体放入真空干燥箱中干燥；白色固体即为N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)；
[0020]均聚酯和共聚酯的制备：3)在惰气保护下，将N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)、二元酸、二元醇或N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)、二元醇加入到反应器中，得到混合物；
[0021]4)混合物先进行预熔，熔融之后再升温至混合物完全澄清后加入催化剂钛酸四丁酯进行酯化；
[0022]5)在步骤4)的温度下进行缩聚；
[0023]6)缩聚结束后得到产物，将产物冷却至室温然后加入二氯甲烷溶解然后加入冷的乙醇中进行沉降、抽滤，收集产物，在真空干燥箱中对产物进行干燥。
[0024]上述技术方案中，进一步的，所述步骤1)中衣康酸与反式
‑
1,4
‑
环己二胺的摩尔比为2.27:1。
[0025]所述二元醇为乙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,5
‑
戊二醇、1,6
‑
己二醇、1,7
‑
庚二醇、1,8
‑
辛二醇、1,9
‑
壬二醇、1,10
‑
癸二醇、异山梨醇、顺
‑2‑
丁烯
‑
1,4二醇。
[0026]上述技术方案中，进一步的，所述步骤1)中反应温度为45℃，反应时间为24h。
[0027]上述技术方案中，进一步的，所述步骤2)中干燥温度为40℃，干燥时间为24h，得到
得N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)的熔点(T
m
)为197℃。
[0028]上述技术方案中，进一步的，所述步骤3)中N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)与除丁二醇外的二元醇摩尔比为1.1:1，N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)与丁二醇的摩尔比为1.2:1。
[0029]上述技术方案中，进一步的，所述步骤3)中N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)与二元醇(除丁二醇)、二元酸的摩尔比为1.1:1，丁二醇与二元酸的摩尔比为1.2：1，所述惰气为氮气。
[0030]上述技术方案中，进一步的，所述步骤4)中N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)与催化剂钛酸四丁酯的摩尔比为10：1，所述预熔的温度为160℃，升温后的温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于衣康酸双吡咯烷酮二羧酸单体及其均聚酯和共聚酯，其特征在于，所述单体结构式为：所述基于双吡咯烷酮二羧酸单体的均聚酯由双吡咯烷酮二羧酸单体及不同的二元醇聚合而成。所述二元醇可取碳链长度为C2
‑
C10的线性二醇以及异山梨醇、顺
‑2‑
丁烯
‑
1,4二醇，所述均聚酯的结构式为：所述均聚酯的数均分子量均在30kg/mol以上，分子量分布在1.62
‑
2.40之间；所述基于双吡咯烷酮二羧酸单体的共聚酯由双吡咯烷酮二羧酸单体及丁二酸或己二酸和丁二醇共聚而成，所述共聚酯由下述Ⅲ、Ⅳ表示的结构单元组成：所述共聚酯均为无规共聚酯，数均分子量均在30kg/mol以上，分子量分布在1.73
‑
2.21之间。2.一种基于衣康酸双吡咯烷酮二羧酸单体及其均聚酯和共聚酯的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：双吡咯烷酮二羧酸单体的制备：1)将衣康酸和反式
‑
1,4
‑
环己二胺溶解在甲醇中，混合物在一定温度下搅拌反应；2)反应结束后冷却，过滤混合物后得到白色固体，将白色固体放入真空干燥箱中干燥；白色固体即为N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)；均聚酯和共聚酯的制备：3)在惰气保护下，将N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)、二元酸、二元醇或N,N
′‑
反
‑
1,4
‑
环己烷
‑
双(吡咯烷酮
‑4‑
羧酸)、二元醇加入到反应器中，得到混合物；4)混合物先进行预熔，熔融之后再升温至混合物完全澄清后加入催化剂钛酸四丁酯进
行酯化；5)在步骤4)的温度下进行缩聚；6)缩聚结束后得到产物，将产物冷却至室温然后加入二氯甲烷溶解然后加入冷的乙醇中进行沉降、抽滤，收集产物，在真空干燥箱中对产物进行干燥。3.根据权利要求2所述的一种基于衣康酸双吡咯烷酮二羧酸单体及其均聚酯和共聚酯的制备方法，其特征在于，所述二元醇为乙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,5
‑
戊二醇、1,6
‑
己二醇、1,7
‑
庚二醇、1,8
‑
辛二醇、1,9
‑
壬二醇、1,10
‑
癸二醇、异山梨醇、顺
‑2‑
丁烯
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，刘思啸，刘欢，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：