一種三羥端基擴鏈劑及其制備方法與流程

本發明屬于化工產品領域，主要涉及一種三羥端基擴鏈劑及其制備方法，以及該擴鏈劑在聚酯和聚氨酯材料領域的應用。

背景技術：

利用普通的縮聚反應合成聚酯和聚氨酯，一般產物達不到預期的相對分子質量。雖然可以采用固相聚合進一步提高產物的分子量，但反應溫度過高，操作繁瑣，成本較高。因此，作為提高產物相對分子質量的重要方法之一，在反應體系中加入擴鏈劑，可以快速完成提高產物相對分子質量。

目前，擴鏈劑已經成為聚酯和聚氨酯合成中必要的試劑，研發一種既可提高聚酯和聚氨酯材料相對分子質量又可提高其性能的新型擴鏈劑，已成為該領域研究的重點之一。擴鏈劑是含多羥基官能團或者多氨基官能團的分子質量較小的醇類或者氨類化合物，其反應活性比較活潑，能夠有效的調節體系的反應速率，并且使反應體系快速進行交聯，提高其粘度，進一步提高產物的相對分子量和支化度，從而改善其性能。

目前，應用于聚酯和聚氨酯合成的擴鏈劑主要是1,4-丁二醇，乙二胺等二官能團的化合物，以及三羥甲基丙烷(TMP)，季戊四醇等以碳為核心的多官能團化合物。但這些擴鏈劑制備方法復雜，合成成本較高。因此，有待于研究一類新型的、經濟高效的以及合成簡單的擴鏈劑。

技術實現要素：
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為解決上述技術目的，本發明提供一種三羥端基擴鏈劑及其制備方法，其制作過程簡單，并能有效降低聚酯和聚氨酯樹脂的合成成本，簡化其合成過程。

為實現上述技術目的，本發明采取的具體的技術方案為，一種三羥端基擴鏈劑，所述擴鏈劑具有如下化學結構：

作為本發明改進的技術方案，所述擴鏈劑是丙烯酸羥乙酯與乙醇胺在有機溶劑中發生反應制成。

作為本發明改進的技術方案，所述乙醇胺與丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:(2～2.2)。

作為本發明改進的技術方案，所述有機溶劑為丙酮、甲醇或者乙醇。

作為本發明改進的技術方案，所述三羥端基擴鏈劑可應用于聚酯的合成與聚氨酯的合成。

本發明的另一目的是提供一種三羥端基擴鏈劑的制備方法，包括如下步驟：S1、將丙烯酸羥乙酯溶于有機溶劑中，得到丙烯酸羥乙酯溶液；S2、在氮氣的保護下，將乙醇胺逐滴加入丙烯酸羥乙酯溶液中，在40～50℃下，磁力攪拌反應7～8小時；S3、在90～95℃下抽真空蒸餾除去有機溶劑和過量的丙烯酸羥乙酯，即得到三羥端基擴鏈劑；其中，所述乙醇胺與丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:(2～2.2)。

有益效果

本發明的擴鏈劑具有三個位于不同平面的羥基，在用于聚酯合成與聚氨酯合成時，能增加聚酯或聚氨酯的相對分子質量和支化度，并能夠改善現有聚酯或者聚氨酯的結構與性能；同時擴鏈劑中同時含有酯基、羥基使得擴鏈劑能溶于各類有機溶劑中，也使得采用本文中擴鏈劑所制備的聚酯或聚氨酯能溶于大多數有機溶劑中，有效改善現有技術中聚氨酯或聚酯只能采用特定的有機溶劑溶解的情況。

本發明擴鏈劑制備原料來源廣、價格便宜、毒性較低，且制備方法簡單，能通過Michael加成反應一步得到產物，易于工業化；且制備過程副產物少，制備過程回收的溶劑或者原料可以直接重復利用，也可進行簡單的分離后重復利用。

附圖說明

附圖1本發明一種三羥端基擴鏈劑的紅外光圖譜。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的和技術方案更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明三羥端基擴鏈劑的合成方法包括以下步驟：

1)將丙烯酸羥乙酯溶于有機溶劑中，得到丙烯酸羥乙酯溶液；

(2)在氮氣的保護下，緩慢將乙醇胺滴加到上述丙烯酸羥乙酯溶液中，在40～50℃下，磁力攪拌反應7～8小時；

(3)在90～95℃下抽真空除去有機溶劑和過量的丙烯酸羥乙酯，即得到三羥端基擴鏈劑；其中，所加入的乙醇胺和丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:(2～2.2)。在本申請中，該擴鏈劑的化學命名為N—羥乙基—N,N—丙酸羥乙酯，其化學結構為：

其中所述有機溶劑為丙酮、甲醇或者乙醇。

實施例1：

(1)稱取0.1mol丙烯酸羥乙酯溶于20mL丙酮中，得到透明溶液；

(2)在氮氣的保護下，緩慢將0.05mol乙醇胺滴加到上述丙烯酸羥乙酯丙酮溶液中，并在40℃下，磁力攪拌反應7小時；

(3)在90℃下抽真空蒸餾除去丙酮和過量的丙烯酸羥乙酯，即得到三羥端基擴鏈劑；其中，所加入的乙醇胺和丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:2。

實施例2：

(1)稱取0.1mol丙烯酸羥乙酯溶于20mL甲醇中，得到透明溶液；

(2)在氮氣的保護下，緩慢將0.05mol乙醇胺滴加到上述丙烯酸羥乙酯甲醇溶液中，在50℃下，磁力攪拌反應8小時；

(3)在95℃下抽真空蒸餾除去甲醇和過量的丙烯酸羥乙酯，即得到三羥端基擴鏈劑；其中，所加入的乙醇胺和丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:2。

實施例3：

(1)稱取0.105mol丙烯酸羥乙酯溶于20mL乙醇中，得到透明溶液；

(2)在氮氣的保護下，緩慢滴加0.05mol乙醇胺到上述丙烯酸羥乙酯的乙醇溶液中，在50℃下，磁力攪拌反應7.5小時；

(3)在93℃下抽真空蒸餾除去乙醇和過量的丙烯酸羥乙酯，即得到三羥端基擴鏈劑；其中，所加入的乙醇胺和丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:2.1。

實施例4：

(1)稱取0.110mol丙烯酸羥乙酯溶于20mL丙酮中，得到透明溶液；

(2)在氮氣的保護下，緩慢將0.05mol乙醇胺滴加到上述丙烯酸羥乙酯丙酮溶液中，在50℃下，磁力攪拌反應7.2小時；

(3)在91℃下抽真空蒸餾除去丙酮和過量的丙烯酸羥乙酯，即得到三羥端基擴鏈劑；其中，所加入的乙醇胺和丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:2.2。

圖1為本發明三羥基端基擴鏈劑及其原料的紅外光圖譜，其中a為丙烯酸羥乙酯，b為乙醇胺，c為N—羥乙基—N,N—丙酸羥乙酯。在c圖中，1642cm^-1處的碳-碳雙鍵伸縮振動峰消失，說明雙鍵和NH₂發生反應。3400cm^-1處出現較寬的O-H伸縮振動吸收峰，2925cm^-1、2886cm^-1處是CH₂的伸縮振動吸收峰。以上分析可以初步推斷產物是N—羥乙基—N,N—丙酸羥乙酯，即本發明的三羥端基擴鏈劑。

本發明制備的三羥端基擴鏈劑可以直接應用于聚酯和聚氨酯材料領域，也可以作為功能單體和交聯劑等。

以上僅為本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些均屬于本發明的保護范圍。