[發(fā)明專利]一種稀土生物基功能材料及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310019171.4
• 申請(qǐng)日: 2013-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN103058966A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 頡二旺;張維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金驕特種新材料（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號(hào): C07D307/68
• 分類號(hào): C07D307/68;C07C69/704;C07C67/30;C07F9/117;C07C69/96;C07C68/06;C10L1/19;C10L1/26;C10M129/76;C10M137/06;C10M129/84;C08K5/1535;C08K5/11
• 代理公司: 包頭市專利事務(wù)所 15101
• 代理人: 張少華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種稀土生物基功能材料，特別涉及一種二元或多元酸單酯稀土生物基功能材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

稀土元素獨(dú)特的電子層及物理化學(xué)性質(zhì)，為其廣泛的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。稀土元素具有獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)、大的原子磁矩、很強(qiáng)的自旋偶合等特性，與其他元素形成稀土配合物時(shí)，配位數(shù)可在6-12之間變化，并且稀土化合物的晶體結(jié)構(gòu)也是多種多樣的，致使稀土元素及其化合物無論是在傳統(tǒng)領(lǐng)域還是高技術(shù)新材料領(lǐng)域都得到極為廣泛的應(yīng)用，使用稀土的傳統(tǒng)材料和新材料已深入到國民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，并有力的促進(jìn)了這些領(lǐng)域的發(fā)展。?

稀土有機(jī)材料是泛指稀土金屬摻雜或鍵合于有機(jī)分子中的化合物。這類稀土有機(jī)分子材料，一方面是利用稀土元素電子結(jié)構(gòu)的特殊性，具有諸多其他元素不具備的光、電、磁等特性；另一方面是利用合成有機(jī)分子所具有的原料豐富、合成方便、成型加工容易、抗沖擊力強(qiáng)、質(zhì)量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)。稀土有機(jī)分子材料分為兩大類型：一是稀土化合物作為摻雜劑均勻的分散到有機(jī)化合物中，制成以摻雜方式存在的稀土有機(jī)分子，用其制成的材料稱之為摻雜型稀土有機(jī)分子材料；二是稀土化合物以單體形式參與或稀土化合物配位在有機(jī)化合物側(cè)鏈上，獲得以鍵合方式存在的含稀土有機(jī)化合物，用其制成的材料稱之為鍵合型稀土有機(jī)分子材料。?

兩種類型相比，鍵合型稀土有機(jī)分子易制備高稀土含量、高透光率以及優(yōu)異性能的稀土有機(jī)分子材料，所以這種方法一直是科研人員開展工作的方向。將稀土離子直接鍵合在有機(jī)分子鏈上而獲得鍵合型稀土高分子有以下三種途徑：①稀土離子與大分子鏈上反應(yīng)性官能團(tuán)如羥基、羧基等反應(yīng)；②稀土離子與鏈上含有配位基的有機(jī)分子配體配位，這些配位基主要有β-二丙酮、羧基、磺酸基、吡啶基等；③含稀土金屬的單體均聚、共聚或縮聚等。?

鍵合型稀土有機(jī)分子的研究歷史還較短，目前研究主要側(cè)重在合成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上。目前文獻(xiàn)和專利報(bào)道的各類稀土有機(jī)分子材料，在合成工藝上大都以稀土金屬的水溶性鹽(如氯化稀土、硝酸鹽稀土)為原料，采用皂化法間接合成技術(shù)；也有文獻(xiàn)報(bào)道利用氧化輕稀土和碳酸稀土鹽為原料，與一種或兩種有機(jī)酸或有機(jī)酯熔融反應(yīng)直接獲得。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于提供一種生產(chǎn)周期短、產(chǎn)率高，有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的稀土生物基功能材料及其制備方法和應(yīng)用。?

本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的：?

本發(fā)明稀土生物基功能材料，以生物質(zhì)衍生的二元或多元酸與生物質(zhì)衍生的一元醇為原料，或以生物質(zhì)衍生的二元或多元酸酯與生物質(zhì)衍生的一元醇為原料，經(jīng)酯化或酯交換反應(yīng)、皂化及復(fù)分解反應(yīng)制成的，其分子結(jié)構(gòu)如下：?

A=C元素、P元素或S元素；?

R=一元醇；?

RE=稀土元素；?

當(dāng)A為C元素時(shí)，X不存在，當(dāng)A為P元素時(shí)，X為O-R或OH，R為一元醇(同上)，當(dāng)A為S元素時(shí)，X為=O。?

即：所述稀土生物基功能材料，A為碳元素時(shí)，分子結(jié)構(gòu)如下：?

所述一元醇為C₄～C₁₀的生物質(zhì)衍生一元醇，如2-辛醇、戊醇、丁醇、糠醇。?

所述稀土元素優(yōu)選輕稀土La、Ce、Pr、Nd或Y。?

所述生物質(zhì)為農(nóng)林植物剩余物，包括玉米芯、葵花殼、棉籽殼、甘蔗渣、農(nóng)作物秸稈、灌木林平茬物等。?

本發(fā)明的上述稀土生物基功能材料的制備方法是：以生物質(zhì)衍生的二元或多元酸與生物質(zhì)衍生的一元醇為原料，或以生物質(zhì)衍生的二元或多元酸酯與生物質(zhì)衍生的一元醇為原料，首先由生物質(zhì)衍生的二元或多元酸與生物質(zhì)衍生的一元醇經(jīng)酯化反應(yīng)制備出單酯，或由生物質(zhì)衍生的二元或多元酸酯與生物質(zhì)衍生的一元醇經(jīng)酯交換反應(yīng)制備出單酯，二元酸或多元酸與一元醇的摩爾比為1:0.8～1.5，二元或多元酸酯與一元醇的摩爾比為1:1～2；采用酯化反應(yīng)，溫度?為120～220℃，絕對(duì)壓力2～10MPa，反應(yīng)時(shí)間10～30min；采用酯交換反應(yīng)，溫度100～200℃，絕對(duì)壓力0.1～2MPa，反應(yīng)時(shí)間10～30min；然后，制備出單酯在攪拌狀態(tài)下加入皂化劑LiOH，控制反應(yīng)溫度40～90℃，常壓，反應(yīng)時(shí)間1～10min；皂化后的溶液中加入草酸稀土鹽進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)溫度40～90℃，常壓，反應(yīng)時(shí)間為20～40min；最后用60-～70℃的溫水洗滌，分層，制得二元或多元酸單酯稀土生物基功能材料。?

本發(fā)明的方法中生物質(zhì)衍生酸優(yōu)選二元酸，生物質(zhì)衍生酸酯優(yōu)選二元酸酯。?