[發明專利]聚乙烯亞胺酰胺化油脂的制備方法和應用

在審

• 申請號: 201610930023.1
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN107987276A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 金立維;楊琳強;王春鵬;儲富祥
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08G73/04
• 分類號: C08G73/04;C08L27/06;C08L97/02;C08L79/02
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技術領域

本發明涉及一種油脂基聚合物多元胺的制備方法，特別涉及一種聚乙烯亞胺酰胺化油脂的制備方法。

背景技術

隨著不可再生的石化資源的日益枯竭，源于石化資源的化工原材料的使用不具有可持續性，使用生物質可再生化合物用于改性或制備復合材料的方法正日益受到重視。聚氯乙烯木塑復合材料由于使用了環保可再生且廉價易得的木粉作為填充基質，減少了對石油資源的使用，具有很高的經濟效益、資源效益和環境效益。木粉主要由纖維素、半纖維素以及木質素構成，其表面富含大量強極性的羥基，與極性較弱的聚氯乙烯(PVC)的相容性較差。此外PVC材料柔韌性差，與剛性的木粉復合后材料的脆性愈發嚴重。為此有必要對聚氯乙烯木塑復合材料進行增韌和增容改性。

油脂化合物按其來源可分為植物油脂和動物油脂，其主要成分一般都是含偶數碳原子的高級脂肪酸的甘油酯，其分子式中的酯鍵結構可進行多種化學反應，如水解反應、還原反應和胺解反應等，利用這些反應可制備多種油脂基化學品。聚乙烯亞胺作為一種聚合物多元胺，其分子中含有大量的活性胺基，可提供極高的陽離密度，極性較強，因其對纖維素擁有較強的附著力，常用于紙張的施膠劑。將油脂化合物直接用于聚氯乙烯木塑復合材料的增韌時，由于油脂分子的極性較小，與木粉的相容性不佳，與聚氯乙烯的分子間作用力也不大，因此這種簡單增韌的方法效果有限，且會明顯降低復合材料的力學強度。

在一定條件下，聚乙烯亞胺分子中的伯胺基與仲胺基可與油脂化合物的酯鍵發生酰胺化反應，使油脂化合物的長鏈脂肪烴通過酰胺鍵鍵接到聚乙烯亞胺分子鏈上。通過控制聚乙烯亞胺與油脂化合物的質量比，可制備出不同分子量和胺基含量的聚乙烯亞胺酰胺化油脂。合成出的該種油脂基多胺分子中胺基數量減少，長鏈烷基數量增加，分子極性較原料聚乙烯亞胺顯著降低。通過改變聚乙烯亞胺與油脂化合物的質量比，可以合成不同胺基取代度和極性的聚乙烯亞胺酰胺化油脂。將該種聚乙烯亞胺酰胺化油脂加入到聚氯乙烯木塑復合材料中，一方面聚乙烯亞胺酰胺化油脂中酰胺基和胺基(包括伯胺基、仲胺基和叔胺基)能與木粉的羥基形成較強的氫鍵作用，胺基能與PVC的氯原子形成離子鍵合作用，使聚乙烯亞胺酰胺化油脂與PVC和木粉具有很好的相容性；另一方面，油脂基的長鏈烷基增加了聚合物分子鏈的柔性，使改性后的聚氯乙烯木塑復合材料獲得增塑和增韌。

聚乙烯亞胺與油脂化合物在超臨界二氧化碳或微波輔助催化的反應條件下，相比傳統的熱致反應的方法，具有反應速度快、轉化率高、副產物較少的優點。在超臨界二氧化碳中的反應還具有原料溶解性好，傳質速率快遞的優點。

發明內容

解決的技術問題：本發明提供了使用聚乙烯亞胺和油脂化合物在超臨界二氧化碳或微波催化條件下制備聚乙烯亞胺酰胺化油脂的方法。所述聚乙烯亞胺酰胺化油脂具有較好的分子柔韌性，可作為聚氯乙烯木塑復合材料的增韌劑。所述聚乙烯亞胺酰胺化油脂分子中同時具有極性的酰胺基、胺基以及弱極性的油脂基長鏈烷基，具備同時親和木粉與PVC的能力，可作為聚氯乙烯木塑復合材料的增容劑。

技術方案：

本發明公開了一種聚乙烯亞胺酰胺化油脂，如式(I)和式(II)所示，

式(I)為以枝化聚乙烯亞胺為原料合成的聚乙烯亞胺酰胺化油脂，其中R₁，R₂，R₃，……，R_x為油脂化合物的長鏈烷基；

式(II)為以線性聚乙烯亞胺為原料合成的聚乙烯亞胺酰胺化油脂，其中R₁，R₂，R₃，……，R_y為油脂化合物的長鏈烷基。

本發明公開了聚乙烯亞胺酰胺化油脂的制備方法，包括以下工藝步驟，

將聚乙烯亞胺和油脂化合物預混合后在超臨界二氧化碳或微波輔助催化條件下進行酰胺化反應，得到聚乙烯亞胺酰胺化油脂。

優選的，所述聚乙烯亞胺為線性聚乙烯亞胺或枝化聚乙烯亞胺，重均分子量為500～10000，其物態為液態或固態。

優選的，所述油脂化合物為具有甘油三酯結構特征的植物油脂或動物油脂，包括蓖麻油、棉籽油、大豆油、桐油、豬油和牛油等，其物態為液態或固態。

優選的，所述反應原料聚乙烯亞胺和油脂化合物的質量比為0.25～3。

優選的，所述聚乙烯亞胺和油脂化合物預混合方法為，

(1)若聚乙烯亞胺和油脂化合物的物態均為液態，則直接常規攪拌混合至透明均一液體；