專利名稱：雙二羥基乙烯脲及其衍生物及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型有機化合物和它的多種衍生物分子結構和合成方法，更具體地，本發明涉及雙二羥基乙烯脲及其多種衍生物合成與提純方法，
背景技術：
分子結構中含多個N-CH2OH(氮羥甲基)或N-CH2-OR(氮羥甲基醚)活性基團的脲 /甲醛樹脂，三聚氰胺/甲醛樹脂、雙氰胺/甲醛樹脂、鳥糞胺/甲醛樹脂等以價廉、固化交 聯效果優良等特性，已廣泛用作熱固性丙烯酸樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、環氧 樹脂涂料的交聯劑和棉、麻、絲綢等天然織物纖維抗皺和耐水洗處理劑。是目前使用最廣泛 的交聯劑品種之一，最具代表性的如氰特(CYTEE)公司和孟山都公司系列牌號產品，但這 一類交聯劑，合成時多以甲醛為原料，在與聚合物發生化學反應時均會放出低分子甲醛有 害氣體，導致環境污染或對人體造成傷害。近年來迫于環境保護壓力，這類交聯劑的使用受 到很大限制。開發綠色環保或環境友好的新型交聯劑以替代這類交聯劑產品已勢在必行。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種符合環保要求、無害的雙二羥 基乙烯脲及其衍生物；本發明的另一目的還在于提供一種上述雙二羥基乙烯脲及其衍生物的制備方法 及其應用。本發明是通過如下技術方案來達到上述目的的雙二羥基乙烯脲，其分子式及制備方法為
<formula>formula see original document page 5</formula>該方法包括以下步驟1)、以乙二醛和尿素為原料，在堿性催化劑作用下合成雙二羥基乙烯脲；反應過程 中通過嚴格控制尿素和乙二醛摩爾配比和反應條件，即可合成出收率為98%以上的雙二羥 基乙烯脲產物。2)、以雙二羥基乙烯脲和胺、酰胺等苯酚類化合物為原料，在堿性或酸性催化劑作 用下，合成雙二羥基乙烯脲衍生物。3)、將雙二羥基乙烯脲及其衍生物用作織物纖維整理劑和熱固性聚合物涂料交聯劑。本發明雙二羥基乙烯脲的有機衍生物分子式及合成制備方法如下1、雙二羥基乙烯脲衍生物合成反應原理
<formula>formula see original document page 6</formula>雙二羥基乙烯脲
化學式(1) 尿素 衍生物I化學式(2)
<formula>formula see original document page 6</formula>化學式(1)三聚氰胺H0|HCT TNnZcXnZ^n八CT_CH0H
<formula>formula see original document page 6</formula>衍生物Π 化學式(3)
<formula>formula see original document page 6</formula>化學式(1)雙氰胺衍生物J11化學式(4)<image>image see original document page 7</image>雙二羥基乙烯脲(化學式(1))，可與尿素、三聚氰胺、雙氰胺、鳥糞胺、咪唑等幾乎 所有的胺類或酰胺類化合物，經縮合脫水反應，制得多種衍生物。通過原料摩爾配比的控 制，可制備不同聚合度的衍生物。雙二羥基乙烯脲及其衍生物如化學式(1)、化學式(2)、化 學式(3)、化學式(4)、化學式(5)，分子結構中均帶有多個活性羥基(NH-CH-OH)，這種活性 羥基可與多種含活潑氫的聚合物樹脂(如熱固性丙烯酸酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚 醛樹脂、環氧樹脂等)發生縮合脫水反應而起交聯固化作用，或與棉、麻、絲等天然織物纖 維發生反應，起到抗皺、耐水洗作用。這種交聯化學反應屬于縮聚脫水反應，反應副產物為 水，不產生任何有害的低分子化合物(如甲醛、甲醇等)。其交聯反應機理如下
<image>image see original document page 7</image>
含不同活潑氫聚合物樹脂H2N^PoIymer，HO-polymer , Qrpolymer，HO-C-polymer。本發明涉及的雙二羥基乙烯脲及其衍生物屬于一類新型化學結構的有機化合物，可與多種含活性氫的聚合物發生化學交聯反應，從而可替代傳統背景技術中所述類型的交 聯劑。且其特殊的分子化學結構，保證了其與含活性氫聚合物發生化學交聯反應時，無小分 子甲醛等任何有害物質放出。完全滿足環境友好要求，其交聯固化效果也相當令人滿意。本發明可替代傳統內含氮羥甲基或氮羥甲基醚活性官能團的脲/甲醛樹脂，三聚氰胺/甲醛樹脂、雙氰胺/甲醛樹脂、鳥糞胺/甲醛樹脂等，廣泛用作多種含活潑氫的聚合 物樹脂涂料(如丙烯酸酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂等)的熱固性交聯劑，和 棉、麻、絲等天然織物纖維的抗皺處理劑及耐水性處理劑。本發明提供的這類新型有機化合 物特殊的分子結構和交聯固化反應機理，決定了它們在交聯固化使用過程中只釋放出水， 而不放出任何有害的小分子化合物(如甲醛、甲醇等)，屬于環境友好型化學交聯劑新品 種。
具體實施例方式實施例1、雙二羥基乙烯脲合成將60g尿素，290g40%乙二醛(乙二醛和尿素的摩爾比為2 1)，1. 5gNa0H分別 序加入反應三頸瓶中，開動反應攪拌器，充氮氣置換反應三頸瓶中空氣，在氮氣保護下，升 溫至60士2°C，反應2hr，再升溫至80 90°C，反應4hr，就制得固含量為50%的雙二羥基乙 烯脲水溶液。在50%雙二羥基乙烯脲水溶液中，加入50g磺酸型聚苯乙烯離子交換樹脂，攪 拌Ihr后，用濾紙過濾掉離子交換樹脂，即可除掉產物中少量的NaOH。得到純的雙二羥基乙 烯脲水溶液，最后用真空旋轉蒸發器在90士2°C條件下，脫出產物中的溶劑水，既可得到淡 黃色透明液體狀的雙二羥基乙烯脲化合物，該化學反應過程中轉化率和收率都> 99%，產 物純度> 98%，基本上為一不可逆化學反應過程。實施例2雙二羥基乙烯脲衍生物I (化學式(2))的合成實施例1制備的內含Naoh催化劑的50%雙二羥基乙烯脲水溶液350g中加入15g 尿素，在N2保護下，升溫至90士2°C，攪拌反應4hr，即制得52. 3%衍生物I水溶液，在此產 物水溶液中加入50g磺酸型聚苯乙烯離子交換樹脂，常溫攪拌Ihr后，去除溶液里NaOH，用 濾紙過濾掉離子交換樹脂，即得到衍生物I純水溶液，用真空旋轉蒸發器，在90士2°C條件 下，脫出產物中溶劑水，既可制得淺黃色透明粘稠液體狀衍生物I，產物收率在98%以上。實施例3雙二羥基乙烯脲衍生物II (化學式(3))的合成實施例1制備的內含NaOH的50%雙二羥基乙烯脲水溶液350g中加入三聚氰胺 21g，在N2保護下，升溫至90士2°C，攪拌反應4hr，即制得53. 3%衍生物II水溶液，在此水溶 液中加入50g磺酸型苯乙烯離子交換樹脂，室溫攪拌Ihr后，去除溶液中NaOH，然后用濾紙 過濾掉離子交換樹脂，即得到衍生物II純水溶液，用真空旋轉蒸發器，在90士2°C條件下， 脫掉產物中溶劑水，即可得到黃色、透明、粘稠液體狀衍生物II，產物收率在97%以上。實施例4雙二羥基乙烯脲衍生物III (化學式(4))的合成實施例1制備的內含NaOH的50 %雙二羥基乙烯脲水溶液，350g中加入雙氰胺21g，在隊保護下，升溫至90士2°C，攪拌反應5hr，即制得53. 3%衍生物III水溶液，在此水溶液中加入50g磺酸型聚苯乙烯離子交換樹脂，室溫攪拌Ihr后，去除溶液中NaOH，然后用 濾紙過濾掉離子交換樹脂，即制得衍生物III純水溶液。
權利要求
雙二羥基乙烯脲，其特征在于，該有機化合物分子式為FSA00000054987100011.tif
2.一種制備權利要求1所述的有機化合物雙二羥基乙烯脲的方法，其特征在于，它是 以乙二醛和尿素為原料，其摩爾比為2 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合成雙二羥基乙 烯脲。
3.權利要求1所述的雙二羥基乙烯脲在織物纖維整理，熱固型聚合物涂料領域中作為 交聯劑的應用。
4.根據權利要求1所述的雙二羥基乙烯脲的有機衍生物，其特征在于，其雙二羥基乙 烯脲有機衍生物分子式為<formula>formula see original document page 2</formula>
5.一種制備權利要求4所述的有機化合物雙二羥基乙烯脲有機衍生物的方法，其特征 在于，它是以雙二羥基乙烯脲和尿素、摩爾比為4 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合成雙 二羥基乙烯脲即得所述的雙二羥基乙烯脲衍生物。
6.權利要求4所述的雙二羥基乙烯脲有機衍生物，在織物纖維整理熱固型聚合物涂料 領域中作為交聯劑的應用。
7.根據權利要求1所述的雙二羥基乙烯脲的有機衍生物，其特征在于，其雙二羥基乙 烯脲有機衍生物分子式為<formula>formula see original document page 3</formula>
8.一種制備權利要求7所述的有機化合物雙二羥基乙烯脲有機衍生物的方法，其特征 在于，它是以雙二羥基乙烯脲和三聚氰胺、摩爾比為6 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合 成雙二羥基乙烯脲即得所述的雙二羥基乙烯脲衍生物。
9.權利要求7所述的雙二羥基乙烯脲有機衍生物，在織物纖維整理熱固型聚合物涂料 領域中作為交聯劑的應用。
10.根據權利要求1所述的雙二羥基乙烯脲的有機衍生物，其特征在于，其雙二羥基乙 烯脲有機衍生物分子式為<formula>formula see original document page 3</formula>
11.一種制備權利要求10所述的有機化合物雙二羥基乙烯脲有機衍生物的方法，其特 征在于，它是以雙二羥基乙烯脲和雙氰胺、摩爾比為4 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合 成雙二羥基乙烯脲即得所述的雙二羥基乙烯脲衍生物。
12.權利要求10所述的雙二羥基乙烯脲有機衍生物，在織物纖維整理熱固型聚合物涂 料領域中作為交聯劑的應用。
13.根據權利要求4所述的雙二羥基乙烯脲的有機衍生物，其特征在于，其雙二羥基乙 烯脲有機衍生物分子式為<formula>formula see original document page 4</formula>
14.根據權利要求13所述的有機化合物雙二羥基乙烯脲衍生物的方法，其特征在于， 它是以雙二羥基乙烯脲和鳥糞胺、摩爾比為4 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合成雙二 羥基乙烯脲即得所述的雙二羥基乙烯脲衍生物。
15.權利要求13所述的雙二羥基乙烯脲的有機衍生物，在織物纖維整理，熱固型聚合 物涂料領域中作為交聯劑的應用。
全文摘要
本發明提供了一種雙二羥基乙烯脲及多種衍生物及其制備方法和用途，該類化合物分子結構中含有多個高活性羥基，這種活性羥基可與多種內含活潑氫的聚合物發生脫水縮合交聯反應，從而可替代傳統內含氮羥甲基或氮羥甲基醚活性官能團的脲/甲醛樹脂，三聚氰胺/甲醛樹脂、雙氰胺/甲醛樹脂、鳥糞胺/甲醛樹脂等，廣泛用作多種含活潑氫的聚合物樹脂涂料(如丙烯酸酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂等)的熱固性交聯劑，和棉、麻、絲等天然織物纖維的抗皺處理劑及耐水性處理劑。本發明在交聯固化使用過程中只釋放出水，而不放出任何有害的小分子化合物(如甲醛、甲醇等)，屬于環境友好型化學交聯劑新品種。
文檔編號D06M13/432GK101817825SQ201010122529
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者劉濤, 趙志輝 申請人:廣東銀洋樹脂有限公司