[发明专利]一种脂肪酸酯端基超支化聚酯作为高分子材料降粘增韧剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪酸酯端基超支化聚酯型降粘增韧剂，可用于降低热固性聚氨酯预聚体、热固性环氧树脂预聚体的粘度，并提高固化后聚氨酯的强度和韧性，亦可用于降低热塑性聚烯烃和聚酯类材料的粘度，并提高材料的强度和韧性。 

背景技术

超支化聚合物是高分子科学中一个年轻而快速发展的领域，自1988年Kim等人报道了超支化聚苯并提出超支化聚合物的概念以来，超支化聚合物迅速成为高分子科学领域研究的热点。超支化聚合物具有树形分子的三维球形结构、高度支化、大量活性端基和低粘度等特点，但其合成方法与树形分子相比没有那么多繁琐的纯化过程，其制备更简单、成本更低，有利于大规模合成。 

超支化聚合物独特的结构带来了一系列独特的性能，例如：良好的流动性、可剪裁的化学性质和大量空穴，因而有着广泛的用途。利用其良好的流动性可作为线形聚合物共混流变学改性剂；利用其可剪裁的化学性质调节与其他聚合物的相容性而作为共混聚合物的增容剂；利用其大量空穴变形吸收能量的特点，可作为线形聚合物共混力学性能改性剂。在众多的超支化聚合物中，Boltorn型超支化聚酯，是目前少数几种可以产业化合成的超支化聚合物之一。Boltorn型超支化聚酯，原料来源广泛、合成方法简单、产率高，它以三羟甲基丙烷或季戊四醇为核，以2,2-二羟甲基丙酸为单体，在酸催化下，于140～160℃进行酯化反应，得到不同代数的端羟基超支化聚酯。 

Boltorn型超支化聚酯含有大量端羟基，分子极性大、玻璃化转变温度高、 韧性以及力学性能差，难有用武之地，因而，必须对其端基进行封端改性。Zhai X(Zhai X,Peleshanko S,Klimenko N S.Amphiphilic dendritic molecules:hyperbranched polyester with alkyl-terminated branches,Macromolecules,2003,36:3101)利用17-烷基氯改性Boltorn型超支化聚酯使其备两亲型结构；Sidorenko A（A Sidorenkol,Macromolecules,2002,35:5131-5139）合成了外围带有脂族长链(C12～C24)和环氧基两种官能团的超支化聚酯，唐黎明（脂肪型超支化聚酯的端基改性研究，高等学校化学学报，2000，21(12)：1950～1952）等用马来酸酐作为端基的改性剂，使Boltorn型超支化聚酯端基带上不饱和双键用于紫外光固化涂料。现有的性Boltorn型超支化聚酯的改性研究较多，但是是对于热固性聚氨酯、热塑性聚烯烃以及热塑性聚酯的降粘增韧并无涉及。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种脂肪酸酯端基超支化聚酯作为高分子材料降粘增韧剂的应用。本发明采用不同碳原子数的直链脂肪酸对Boltorn型超支化聚酯进行封端改性，以降低Boltorn型超支化聚酯的极性和玻璃化转变温度，然后将改性后的脂肪酸酯端基超支化聚酯添加到线性高分子聚合物或热固性聚合物的预聚体中，可降低材料的粘度，并增加材料的力学性能。 

脂肪酸酯端基超支化聚酯型降粘增韧剂，属于高分子材料加工助剂。其方法是用脂肪酸对Boltorn型超支化聚酯进行封端改性，得到具有脂肪酸酯端基的超支化聚酯。所得脂肪酸酯端基超支化聚酯用于高分子材料的加工中，可以大幅降低材料的粘度，并提高材料的强度和韧性。 

采用直链脂肪酸作为封端改性剂，与Boltorn型超支化聚酯进行酯化反应，得到一系列脂肪酸酯端基超支化聚酯，具体反应如下所示： 

其中，表示Boltorn型超支化聚酯； 

表示超支化聚酯的内部结构，其重复单元为

表示超支化聚酯外部n个羟基；R表示：直链脂肪族烷基； 

所述脂肪酸酯端基超支化聚酯的制备方法为：将Boltorn型超支化聚酯、直链脂肪酸混合均匀后，加热到100～160℃，边搅拌边加入原料总重量0.1%-0.5%的催化剂，所述催化剂为对甲苯磺酸或稀硫酸，反应1～6小时，将反应后得到的产物经氯仿溶解后，加乙醇使目标产物沉淀出来，干燥后得到脂肪酸酯端基超支化聚酯。采用该方法得到的脂肪酸酯端基超支化聚酯的改性效果优异，对热固性聚氨酯预聚体以及热塑性聚烯烃和聚酯的降粘增韧效果大大改善，可以显著提高热固性聚氨酯和/或环氧树脂的力学性能、热塑性聚烯烃以及聚酯的加工性能和力学性能。