[发明专利]改性聚乙烯醇及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改性聚乙烯醇及其制备方法和应用，所述改性聚乙烯醇具有如下通式Ⅰ表示的结构。本发明的改性聚乙烯醇的制备方法首先进行4‑(烯丙基氧基)苯甲醛的合成，再合成含席夫碱C＝N键的化合物，然后再通过反应接上9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)，接着与醋酸乙烯酯共聚反应，再进行醇解，最后进行卤化，使N‑H变成N‑Cl，形成卤胺抗菌的结构，具备较强抗菌性，同时结构中含有N且侧链含有P，形成磷氮协同阻燃的效应。

技术领域

本发明涉及聚乙烯醇技术领域，特别是涉及一种改性聚乙烯醇及其制备方法和应用。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是一种应用非常广泛的可溶性树脂，具有众多优良性能，例如水溶性、成膜性、粘接性、热稳定性等，广泛应用于建筑用胶、纺织浆料、粘合剂、纤维、造纸和可降解生物薄膜等领域。但由于聚乙烯醇是可以被细菌作为碳源利用的高分子材料及其自身所具备的良好水溶性，不但导致聚乙烯醇制品容易滋生、传播细菌，而且容易发霉腐烂。同时，由于PVA大分子链是由C、H、O三种元素所组成，使得PVA材料的极限氧指数(LimitOxygen Index，LOI)低于20wt％，在空气中极易燃烧，并且燃烧时还会放出大量黑烟，因而大大限制了PVA在对材料阻燃性能要求较高场合的应用。因此，抗菌性能和阻燃性能的不足限制了聚乙烯醇的进一步推广应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种抗菌性和阻燃性较好的改性聚乙烯醇及其制备方法。

一种改性聚乙烯醇，所述改性聚乙烯醇具有如下通式Ⅰ表示的结构，其中m和n代表聚合度。

一种所述改性聚乙烯醇的制备方法，包括以下步骤：

通过对羟基苯甲醛和3-溴丙烯反应制备得到4-(烯丙基氧基)苯甲醛；

通过4-(烯丙基氧基)苯甲醛和N-氨乙基哌嗪反应制备得到N-(4-(烯丙氧基)苯亚甲基)-2-(哌嗪)乙胺；

通过N-(4-(烯丙氧基)苯亚甲基)-2-(哌嗪)乙胺和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物反应制备得到如通式II所示的中间化合物；

通过所述中间化合物和醋酸乙烯酯进行共聚反应，然后醇解和卤化得到所述改性聚乙烯醇。

在其中一个实施例中，所述制备得到4-(烯丙基氧基)苯甲醛的步骤包括：将对羟基苯甲醛、3-溴丙烯、有机溶剂和催化剂混合进行回流反应，然后加入石油醚和水，分层后去除水层，加入甲苯进行萃取，再进行色谱分离。

在其中一个实施例中，在制备4-(烯丙基氧基)苯甲醛的过程中，所述色谱分离中的洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚的混合溶液，其中乙酸乙酯和石油醚的质量比为1:(0.9～1.1)。

在其中一个实施例中，所述制备得到N-(4-(烯丙氧基)苯亚甲基)-2-(哌嗪)乙胺的步骤包括：将4-(烯丙基氧基)苯甲醛、N-氨乙基哌嗪和有机溶剂混合进行回流反应，然后除去有机溶剂和催化剂，再进行色谱分离。

在其中一个实施例中，在制备N-(4-(烯丙氧基)苯亚甲基)-2-(哌嗪)乙胺的过程中，所述色谱分离中的洗脱剂为甲醇和二氯甲烷的混合溶液，其中甲醇与二氯甲烷的质量比为1:(0.9～1.1)。

在其中一个实施例中，所述制备得到如通式II所示的中间化合物的步骤包括：将N-(4-(烯丙氧基)苯亚甲基)-2-(哌嗪)乙胺、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和有机溶剂混合进行回流反应，然后进行减压蒸馏和重结晶。

在其中一个实施例中，在制备所述中间化合物的过程中，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺。

本发明还提供了上述改性聚乙烯醇在制备阻燃抗菌材料中的应用。