[发明专利]一种基于席夫碱结构的生物基丙烯酸酯及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物基高分子材料领域，具体涉及一种基于席夫碱结构的生物基丙烯酸酯、制备方法及在涂料领域的应用。

背景技术

近百年来由于石油化工行业的蓬勃发展，使得石油产品的应用日益广泛。由石油产生的各种产品及其衍生物给人们的生活和生产带来了极大的便捷，带动了社会的发展和人类文明的进步，但是与此同时带来的各种环境问题同样不容忽视。与此同时，石油资源是一种不可持续、不可再生的资源，伴随着其储量的日益枯竭，必然会造成来源于石油的高分子材料成本的不断提高。最近，在保护环境、降低生产成本与节约石油资源的压力下，环境友好、以可持续资源为原料的生物基高分子材料的研究和开发利用越来越受到人们的重视。生物基高分子材料以可持续资源为其主要生产原料,使得制造高分子行业减少了对石油化工原料的消耗,同时也减少了高分子材料在生产过程中对环境的污染,因此生物基高分子材料具有保护环境和节约石油资源的双重功效,是当前高分子材料的一个重要发展方向。香草醛是一种天然含苯环无毒的生物基来源化合物，有着广泛的应用前景，基于香草醛的的丙烯酸酯单体的设计能够使得香草醛基化合物在制备高分子材料中得到广泛应用。

香草醛经过席夫碱反应以及酰氯化反应就可以得到丙烯酸酯单体。利用现有的化工设备就可以大规模生产，具有产率高，工艺简单的优点。基于香草醛的丙烯酸酯单体制备的聚合物在强度、模量、抗蠕变等方面具有优良的力学性能，同时具有较高的玻璃化转变温度和热变形温度。同时，引入了席夫碱结构使得聚合物具有可降解的性能。到目前为止，现有技术中还未见通过席夫碱反应利用香草醛制备丙烯酸酯单体的专利报道。

由于香草醛来源于生物质原料，因此，基于香草醛的丙烯酸酯单体的开发能够推动生物基材料的发展，从而促进整个高分子材料等领域的可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种基于席夫碱的生物基丙烯酸酯及其制备方法，其引入了席夫碱结构，赋予了丙烯酸酯类聚合物更加优异的力学性能和耐热性，具有较高的玻璃化转变温度和热变形温度，同时，席夫碱结构在酸性条件下可以断开，使得聚合物具有降解性能，可以应用于涂料、胶黏剂以及航空航天领域。

本发明公开了一种基于席夫碱的生物基丙烯酸酯，结构如式Ⅰ所示：

式I中，R¹为C₂H₄、C₄H₈、C₆H₄、C₆H₁₂、C₈H₁₆、C₁₀H₂₀、C₁₃H₁₀中的一种，R²为氢或甲基。

本发明还分别公开了上述基于席夫碱的生物基丙烯酸酯的制备方法，直接采用生物来源的香草醛作为原料制备，可以减少现有石油基不饱和单体对石化资源的依赖及其对环境的污染，是一种生物基、绿色、环保产品，具有节约石油资源和保护环境的双重功效。

结构式如式Ⅰ所示的产物的制备方法如下：

A)将香草醛、二胺类物质和有机溶剂A混合，反应后得到席夫碱；所述席夫碱结构式如式(II)所示；

式II中，R¹的定义与式I一致；

所述的二胺类物质包括乙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺、癸二胺、对苯二胺、4,4-二氨基二苯甲烷中的一种，二胺类物质和香草醛的摩尔比为1:2～20；

所述的有机溶剂A包括四氢呋喃、二氧六环、乙醚、丙酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺、环氧氯丙烷中的至少一种，有机溶剂A与香草醛的质量比为1～20:1；

所述反应的温度为10～100℃，时间为0.5～72h；

B)将席夫碱、丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯、催化剂与有机溶剂B混合，经反应得到含席夫碱的丙烯酸或甲基丙烯酸酯；

所述的有机溶剂B包括乙酸丁酯、乙醇、四氢呋喃、二氧六环、乙醚、丙酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种，有机溶剂B与化合物C的质量比为1～20:1；

所述席夫碱与丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯的摩尔比为1:2～20；

所述反应的温度为10～100℃，时间为0.5～72h；

所述的催化剂为三乙胺，三乙胺与席夫碱的摩尔比为0.1～20:100。