【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高分子化學(xué)合成，特別涉及胺化聚乙烯的合成方法，是一種利用可見光誘導(dǎo)下金屬鹽催化實現(xiàn)的聚乙烯類高分子化合物主鏈中碳-氫鍵斷裂、胺化，制備含極性胺基官能團的聚乙烯產(chǎn)物的方法。
技術(shù)介紹
1、聚乙烯類化合物由于其廉價易得，優(yōu)異的物理特性以及耐化學(xué)腐蝕性被廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)療器械和日用品等領(lǐng)域，是三大合成塑料之一，在人類生產(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代的作用。目前商用的聚乙烯結(jié)構(gòu)完全由惰性碳碳鍵、碳氫鍵組成，從而使得其粘附性、相容性、印染性等較差，限制了其在一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用，同時聚乙烯塑料的大量使用也帶來了嚴(yán)重的“白色污染”，回收利用和升級改性廢棄塑料具有重要意義。
2、對聚乙烯類化合物鏈上碳氫鍵進行官能團化修飾是改變其結(jié)構(gòu)、性能和用途的重要途徑，進而可以實現(xiàn)廢棄塑料再利用以及性能再改造，為塑料廢物的循環(huán)可持續(xù)利用提供了很好的解決方案。其中，向聚烯烴主鏈引入碳氮鍵，利用雜原子的極性作用以及潛在的氫鍵作用，可以極大地改變聚乙烯材料的粘度、親水性、力學(xué)性質(zhì)等，然而，傳統(tǒng)的共聚策略卻難以實現(xiàn)含氮官能團聚乙烯的合成，而通過后官能團化策略引入含氮官能團例子也極為稀少，仍需開發(fā)新穎策略向聚乙烯中引入含氮官能團。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對目前技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種可見光誘導(dǎo)金屬鹽催化的聚乙烯類化合物碳-氫鍵胺化的方法，該方法適用于不同分子量和結(jié)構(gòu)的聚乙烯類化合物，包括聚乙烯廢棄塑料。在廉價金屬鹽、添加劑的促進下，在可見光的照射下，聚乙烯類化合物碳氫鍵均裂產(chǎn)生大分子
2、為了達到上述目的，本專利技術(shù)采用胺化聚乙烯的合成方法通過在廉價金屬鹽的作用下，提供溫度和光能，在添加劑、胺化試劑亞硝基苯類化合物存在下，于相應(yīng)的有機溶劑中，實現(xiàn)聚乙烯類化合物中鏈上碳氫鍵斷裂、胺化，進而得到極性胺基官能團化產(chǎn)物。具體合成方法為：在惰性氣體保護下，將聚乙烯類化合物、亞硝基苯類化合物、金屬鹽、添加劑加入有機溶劑中，在加熱及光照射下攪拌反應(yīng)，使聚乙烯類化合物鏈上碳氫鍵斷裂、胺化；反應(yīng)完全后，停止光照，加入乙醇使固體析出，過濾、洗滌、真空干燥，得到胺化聚乙烯。反應(yīng)方程式如下：
3、
4、上述聚乙烯類化合物為任意分子量，包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯類塑料袋、高密度聚乙烯類塑料瓶、低密度聚乙烯保鮮膜等。
5、上述亞硝基苯類化合物的通式為其中r代表苯環(huán)上的單取代或雙取代取代基，選自氫、苯氧基、苯基、c1～c4烷基、氯、氟中任意一種或兩種，具體如：氫、對位苯氧基、苯基、甲基、叔丁基、氯、氟取代，對位間位雙取代甲基、對位甲基間位氯取代等。
6、上述金屬鹽為鎂鹽、鐵鹽、鈰鹽、銅鹽中任意一種；所述鎂鹽為氯化鎂、六水合氯化鎂等；所述鐵鹽選自三價鐵鹽或二價鐵鹽，三價鐵鹽為三氯化鐵、四丁基四氯化鐵、九水合硝酸鐵、乙酰丙酮鐵等，二價鐵鹽為氯化亞鐵、七水合硫酸亞鐵等；所述鈰鹽為氯化鈰、水合氯化鈰等；所述銅鹽為氯化銅、三氟乙酸銅等。
7、上述添加劑包含有機硼化物、有機硅化合物、有機酸化合物中任意一種，其中所述有機硼化物為雙聯(lián)鄰苯二酚硼酸酯、苯硼酸、環(huán)己基硼酸、三溴化硼、雙(頻哪醇合)二硼、甲基硼酸、頻那醇硼烷中任意一種；所述有機硅化合物為二乙基硅烷、三乙基硅烷、苯基硅烷中任意一種；所述有機酸化合物苯甲酸、對甲基苯甲酸、對氯苯甲酸、環(huán)己基甲酸、對甲苯磺酸中任意一種。
8、優(yōu)選地，所述添加劑進一步包含四丁基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基碘化銨中任意一種。
9、上述有機溶劑為芳烴類溶劑、鹵代烴類溶劑、醚類溶劑、腈類溶劑中任意一種。其中，所述芳烴類溶劑為苯、甲苯、三氟甲苯、氯苯等；所述鹵代烴類溶劑為二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳等；所述醚類溶劑為四氫呋喃、1,4-二氧六環(huán)、甲基叔丁基醚、乙醚等；所述腈類溶劑為乙腈、苯甲腈、叔丁基乙腈等。
10、上述合成方法中，進一步優(yōu)選所述金屬鹽為三氯化鐵或四丁基四氯化鐵，所述添加劑為甲基硼酸，所述有機溶劑為氯苯或1,2-二氯乙烷。
11、上述合成方法中，優(yōu)選所述金屬鹽與聚乙烯類化合物中乙烯結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為0.004～0.012:1，亞硝基苯類化合物與聚乙烯類化合物中乙烯結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為0.10～0.30:1；所述添加劑與聚乙烯類化合物中乙烯結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為0.15～0.17:1。
12、上述合成方法中，優(yōu)選所述加熱的溫度為70～150℃，所述光照采用波長為390～460nm的可見光照射，所述攪拌反應(yīng)時間為2～10小時。
13、本專利技術(shù)還進一步提供了一種聚乙烯粘合劑，所述粘合劑為采用上述的合成方法得到的胺化聚乙烯，其具有良好的粘附強度，粘附性能是普通聚乙烯材料的5～10倍。
14、本專利技術(shù)的有益效果如下：
15、1、本專利技術(shù)提供了一種廉價金屬鹽催化劑促進的聚乙烯高分子化合物一步法高效胺化官能團化的方法，得到了通過傳統(tǒng)共聚策略難以獲得的胺化聚乙烯類材料。本專利技術(shù)提供了聚乙烯類廢棄塑料的官能團化方法，可以在提供熱能和光能的條件下，在金屬鹽催化劑、添加劑的作用下，高效快捷地得到相應(yīng)的聚乙烯類衍生物。
16、2、本專利技術(shù)操作簡單，反應(yīng)條件溫和(使用可見光作為光源，低功率的led燈即可實現(xiàn)該反應(yīng))，氧化還原中性，反應(yīng)時間短，產(chǎn)物易分離純化，安全綠色，且反應(yīng)僅需便宜易得的鎂、鐵、銅、鈰等催化劑，無需昂貴金屬，并且適用性廣泛，不同分子量的低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯類塑料袋、高密度聚乙烯類塑料瓶、低密度聚乙烯類保鮮膜等都可以作為底物，連有各種吸電子(氟、氯等基團)、給電子(甲基、苯氧基等)的亞硝基苯類化合物都可以作為胺源，能夠快速簡單合成不同結(jié)構(gòu)胺化的聚乙烯類化合物。
17、3、本專利技術(shù)得到的胺化聚乙烯具有良好的粘附強度，粘附性能是普通聚乙烯材料的5～10倍，適用于廢棄塑料回收和新型塑料粘合劑的開發(fā)。同時胺化的聚乙烯產(chǎn)物還可以進一步衍生制備其他含胺基的聚乙烯材料。本專利技術(shù)方法在工業(yè)生產(chǎn)方面具有較大意義。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：在惰性氣體保護下，將聚乙烯類化合物、亞硝基苯類化合物、金屬鹽、添加劑加入有機溶劑中，在加熱及光照條件下攪拌反應(yīng)，使聚乙烯類化合物鏈上碳氫鍵斷裂、胺化，得到胺化聚乙烯；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述添加劑還包含四丁基氯化銨、四丁基溴化胺、四丁基碘化胺中任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述聚乙烯類化合物為任意分子量，選自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯類塑料袋、高密度聚乙烯類塑料瓶、低密度聚乙烯類保鮮膜中任意一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述亞硝基苯類化合物為其中R代表苯環(huán)上的單取代或雙取代取代基，選自氫、苯氧基、苯基、C1～C4烷基、氯、氟中任意一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述鎂鹽為氯化鎂或六水合氯化鎂；所述鐵鹽選自三價鐵鹽或二價鐵鹽，所述三價鐵鹽為三氯化鐵、四丁基四氯化鐵、九水合硝酸鐵、乙酰丙酮鐵中任意一種，所
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述金屬鹽與聚乙烯類化合物中乙烯結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為0.004～0.012:1，亞硝基苯類化合物與聚乙烯類化合物中乙烯結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為0.10～0.30:1；所添加劑與聚乙烯類化合物中乙烯結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為0.15～0.17:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述有機溶劑選自芳烴類溶劑、鹵代烴類溶劑、硝基烴類溶劑、醚類溶劑、腈類溶劑中任意一種，其中所述芳烴類溶劑為苯、甲苯、三氟甲苯、氯苯中任意一種，所述鹵代烴類溶劑為二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳中任意一種，所述硝基烴類溶劑為硝基苯、硝基甲烷中任意一種，所述醚類溶劑為四氫呋喃、1,4-二氧六環(huán)、甲基叔丁基醚、乙醚中任意一種，所述腈類溶劑為乙腈、苯甲腈、叔丁基乙腈中任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述加熱的溫度為70～150℃，所述光照采用波長為390～460nm的可見光照射，所述攪拌反應(yīng)時間為2～10小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述金屬鹽為三氯化鐵或四丁基四氯化鐵；所述添加劑為甲基硼酸；所述有機溶劑為氯苯或1,2-二氯乙烷。
10.一種聚乙烯粘合劑，其特征在于：所述粘合劑為采用權(quán)利要求1～9任意一項所述的合成方法得到的胺化聚乙烯。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：在惰性氣體保護下，將聚乙烯類化合物、亞硝基苯類化合物、金屬鹽、添加劑加入有機溶劑中，在加熱及光照條件下攪拌反應(yīng)，使聚乙烯類化合物鏈上碳氫鍵斷裂、胺化，得到胺化聚乙烯；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述添加劑還包含四丁基氯化銨、四丁基溴化胺、四丁基碘化胺中任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述聚乙烯類化合物為任意分子量，選自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯類塑料袋、高密度聚乙烯類塑料瓶、低密度聚乙烯類保鮮膜中任意一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述亞硝基苯類化合物為其中r代表苯環(huán)上的單取代或雙取代取代基，選自氫、苯氧基、苯基、c1～c4烷基、氯、氟中任意一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于：所述鎂鹽為氯化鎂或六水合氯化鎂；所述鐵鹽選自三價鐵鹽或二價鐵鹽，所述三價鐵鹽為三氯化鐵、四丁基四氯化鐵、九水合硝酸鐵、乙酰丙酮鐵中任意一種，所述二價鐵鹽為氯化亞鐵或七水合硫酸亞鐵；所述鈰鹽為氯化鈰或水合氯化鈰；所述銅鹽為氯化銅或三氟乙酸銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胺化聚乙烯的合成方法，其特征在于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾榮，周雙靜，
申請(專利權(quán))人：陜西師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。