一种不加催化剂合成支化聚乙烯亚胺的方法技术

本发明专利技术公开一种不加酸催化剂制备聚乙烯亚胺的方法。该方法的工艺步骤和条件为：将1摩尔份的EI溶于水中，使其质量浓度为10％～50％,加入0～0.1摩尔份的含活泼氢的化合物，在50～120℃反应12～36小时；所述含活泼氢的化合物为乙二胺、乙醇胺、哌嗪、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种；然后将所得反应混合物减压脱水、真空干燥得到透明粘稠液体状产品。液体状产品。液体状产品。

【技术实现步骤摘要】
一种不加催化剂合成支化聚乙烯亚胺的方法


[0001]本专利技术涉及高分子合成
，具体涉及一种制备聚乙烯亚胺的方法。

技术介绍

[0002]聚乙烯亚胺(Polyethylenimines，简称PEI)是一种广泛使用的高性能材料，其分子结构中含有伯胺、仲胺、叔胺等基团，是目前已知的胺基密度最高的高分子，质子化后形成阳离子密度最高的有机高分子。PEI在生物医学领域、环保领域、电子领域、聚氨酯泡沫领域等方面均有重要的应用。
[0003]目前PEI生产方法主要是通过乙烯亚胺(EI)在酸性条件下开环聚合而得。通常使用的酸为盐酸，聚合完成后需要加碱中和所加的酸，生成少量的盐(如氯化钠)，这需要通过透析、膜分离等技术脱盐，造成成本上升。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种不需要外加催化剂合成聚乙烯亚胺的新方法。
[0005]本专利技术人通过研究发现，EI水溶液在高温下，EI自身可以开环聚合得到PEI的聚合物，由此奠定了本专利技术的基础。同时，其他一些含活泼氢的化合物，如乙醇胺、乙二胺、哌嗪等等，在高温下也可以引发EI的开环聚合。
[0006]为了达到本专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007](1)将1摩尔份的EI溶于水中，使其质量浓度为10％～50％,加入0～0.1摩尔份的含活泼氢的化合物，在50～120℃反应12～36小时；所述含活泼氢的化合物为乙二胺、乙醇胺、哌嗪、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种；
>[0008](2)将第(1)步所得混合物通过减压脱水、真空干燥等步骤得到透明粘稠液体状产品。
[0009]在上述技术方案的第(2)步中减压脱水和真空干燥都是一些常规的操作。如果某些应用只是需要PEI水溶液(如PEI絮凝剂)，则第一步合成的产品冷却后即可得到产品。
[0010]在上述方案中加入含活泼氢化合物主要是为了得到端胺基的PEI，如果不加含活泼氢的化合物；所得PEI应该含有乙烯亚胺环、哌嗪环、或者更大的含亚乙基胺的环。
[0011]本专利技术与现有技术相比，具有以下积极效果：本专利技术合成PEI不需要催化剂，省去了PEI传统合成方法中的催化剂的去除步骤，所得产品纯度高、成本更低，更易于工业化生产。
附图说明
[0012]图1为实施例1、2制备的聚乙烯亚胺核磁共振氢图谱。
[0013]图2为实施例1、2制备的聚乙烯亚胺核磁共振碳图谱。
[0014]图3为实施例1制备的聚乙烯亚胺低分辨质谱图。斜体数值为理论值。
[0015]图4为实施例2制备的聚乙烯亚胺低分辨质谱图。斜体数值为理论值。
具体实施方式
[0016]以下通过实施例对本专利技术作进一步说明，实施例仅用来说明本专利技术的实施方法和效果，并不以任何形式限制本专利技术。
[0017]实施例1
[0018]将1摩尔EI(43.07g)溶于水中，使其质量浓度为45％,在100℃反应24小时，所得混合物减压除去水分，50℃继续真空干燥24h，得到透明油状粘稠物，采用乌氏粘度法测得分子量为25k Da。
[0019]实施例2
[0020]将1摩尔EI(43.07g)溶于水中，质量浓度为30％,加入乙二胺0.1摩尔，在50℃反应36h，所得混合物减压除去水分，50℃继续真空干燥24h，得到透明油状粘稠物，采用乌氏粘度法测得分子量为6.2k Da。
[0021]实施例3
[0022]将1摩尔EI(43.07g)溶于水中，质量浓度约为20％,加入乙醇胺0.01摩尔，在80℃反应36小时，所得混合物减压除去水分，50℃继续真空干燥24h，得到透明油状粘稠物，采用乌氏粘度法测得分子量为10.5k Da。
[0023]实施例4
[0024]将1摩尔EI(43.07g)溶于水中，质量浓度约为10％,,加入哌嗪0.02摩尔，在120℃反应12小时，所得混合物减压除去水分，50℃继续真空干燥24h，得到透明油状粘稠物，采用乌氏粘度法测得分子量为8.3k Da。
[0025]实施例5
[0026]将1摩尔EI(43.07g)溶于水中，质量浓度约为50％,加入二乙烯三胺0.06摩尔，在110℃反应12小时，所得混合物减压除去水分，50℃继续真空干燥24h，得到透明油状粘稠物，采用乌氏粘度法测得分子量为4.5k Da。
[0027]所得聚合物的分子量通过乌氏粘度法测得，乌氏粘度计的内径采用0.4
–
0.5mm，测试条件：用0.5M氯化钠溶液溶解聚合物，使聚合物浓度为2
–
4g/dL，在32℃恒温水浴中进行测试。
[0028]图1为实施例1和2所作PEI的核磁谱图，显示了PEI结构中N
‑
CH2的质子峰。图2的核磁碳谱显示支化PEI的八种碳的信号峰。图3为实施例1所制备的PEI的质谱图，图中显示所得PEI的分子量为单体EI分子量的整数倍(43.04n)，说明所得的PEI结构中至少含有一个环(乙烯亚胺环、哌嗪环或者更大的环)。另外还有少量乙醇胺开环EI所得的PEI的分子峰(*号)，说明高温下有少量EI和水反应生成了乙醇胺，并最终进入PEI的分子结构中。图4为实施2所制备的PEI的质谱图，由图可知，大部分PEI分子都是由乙二胺开环EI单体而得，说明乙二胺和EI发生开环反应，得到不含环状结构得PEI。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备聚乙烯亚胺的方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：(1)将1摩尔份的EI溶于水中，使其质量浓度为10％～50％,加入0～0.1摩尔份的含活泼氢的化合物，在50～120℃反应12～...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢兴益，张文，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：