[發明專利]一種植物油基脂肪酸環氧單體及其制備方法

有效

• 申請號: 201911255313.0
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110950823B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 汪鐘凱;穆世玲;鄧文靜;周江駿
• 申請（專利權）人: 安徽農業大學
• 主分類號: C07D301/14
• 分類號: C07D301/14;C07D303/46;C08F120/36
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明涉及一種植物油基脂肪酸環氧單體及其制備方法。本發明將植物油甘油三酯與單體反應生成不飽和脂肪酸單體，不飽和脂肪酸單體過氧化得到脂肪酸環氧單體。該脂肪酸環氧單體能夠聚合得到分子量更高的脂肪酸環氧高分子，聚合轉化率可達100％。不同植物油甘油三酯的鏈長和飽和度不同，由此制備出不同鏈長和飽和度的脂肪酸環氧單體，進一步拓展了植物油的應用范圍。本發明的原料植物油是生物可再生資源，環氧單體和環氧高分子的制備方法綠色環保，可合成熱固性聚合物和復合材料來替代來源于石油基的環氧樹脂，具有非常廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于可再生資源高分子材料領域，具體涉及生物基脂肪酸環氧單體及其制備方法。

背景技術

隨著環境污染問題的加劇、石化等不可再生資源日益短缺，尋找可再生的生物資源代替石油化工原料的顯得尤為重要。植物油價格低廉、來源廣泛、環保且屬于可再生資源。植物油含有不飽和雙鍵脂肪酸鏈，具有良好的生物相容性，可以替代化石燃料制備具有優異性能的熱固性高分子材料。

目前基于植物油制備的環氧高分子的主要方法是將甘油三酯環氧后制備高分子，或制備植物油聚合物、再將聚合物環氧化后得到植物油環氧高分子聚合物。由于甘油三酯長鏈上具有的雙鍵基團數目不同，在制備環氧高分子時可以控制環氧率，同時三個脂肪酸鏈不具有完全的統一性，制備得到的環氧單體中環氧基團數目不可調控，而且制備過程中損失率較高，效率較低。因此，尋找一種效率高、能夠用植物油為原料制備出不同鏈長和飽和度的脂肪酸環氧高分子的方法，將具有重要的意義。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種植物油基脂肪酸環氧單體及其制備方法。

為了實現本發明的目的，本發明采用了如下技術方案：

一種植物油基脂肪酸環氧單體，該植物油基脂肪酸環氧單體的結構式如下：

其中，R1為所含不飽和烴基團完全被環氧化成環氧基團且碳數為7～23的一種結構，R2為能夠聚合的基團。

優選的，所述脂肪酸環氧單體可以為以下結構中的一種：

其中，1≤n≤5，且n為整數；m和x為大于等于1的整數。

優選的，R1為中的一種。

優選的，R2為環氧基、丙烯酸基、乙烯酯基、酸酐中的一種。

本發明的第二個目的是提供一種植物油基脂肪酸環氧高分子，該植物油基脂肪酸環氧高分子由上述任意一項所述的植物油環氧單體通過自由基聚合或開環易位聚合制備得到。

本發明的第三個目的是提供一種所述的植物油基脂肪酸環氧單體的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，稱取100～140份脂肪酸單體，50～90份過氧化物，10～50份催化劑備用；其中脂肪酸單體的脂肪酸鏈為不飽和脂肪酸鏈，脂肪酸鏈中至少含有一個不飽和碳碳雙鍵且另一端具有可以聚合的雙鍵；

步驟2，稱取500～700份有機溶劑并分成兩份，兩份有機溶劑分別溶解過氧化物和植物油基脂肪酸單體，分別得到過氧化物溶液和植物油基脂肪酸單體溶液，將植物油基脂肪酸單體溶液緩慢滴加到過氧化物溶液中，加入催化劑，混合攪拌均勻；

步驟3，將步驟2中的混合液在冰水浴中靜止反應0.5h～2h，室溫密封條件下反應18～36h；

步驟4，除去步驟3產物中的過氧化物、催化劑、副產物和溶劑，即得到所需產物脂肪酸環氧單體。

優選的：所述過氧化物為3-氯過氧苯甲酸；所述有機溶劑為二氯甲烷、四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、二甲基亞砜或氯仿中的一種；所述催化劑為碳酸鈉或碳酸鉀。