專利名稱：一種氰乙基纖維素甘油醚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氰乙基纖維素甘油醚及其制備方法，屬于高分子化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于電容器和電子元件等需要介電常數(shù)高的介電材料作為粘合劑，使得具有高介電常數(shù)的聚合物有非常大的需求。纖維素大分子上的羥基在堿性條件下用丙烯腈氰乙基化，產(chǎn)生一種具有諸多優(yōu)良性能的纖維素衍生物——氰乙基纖維素。它比較突出的性質(zhì)是耐微生物侵蝕、對(duì)熱和酸有較高的穩(wěn)定性、較低的回潮率以及電絕緣性能等?，F(xiàn)在國際上場(chǎng)致發(fā)光發(fā)展速度極快，發(fā)光屏元件是場(chǎng)致發(fā)光的關(guān)鍵，而制作發(fā)光屏的材料主要是氰乙基纖維素(CEC)等。有研究報(bào)道稱，纖維素、支鏈淀粉、二羥丙基淀粉和甲基纖維素的氰乙基衍生物作為具有良好加工性能的介電聚合物有著更優(yōu)越的性能。氰乙基纖維素在電性能上的突出表現(xiàn)，愈來愈引起了研究者們的注意。把氰乙基纖稚素加入到牛皮紙紙漿中，開創(chuàng)了耐熱性絕緣紙的制造方法。其得到的含氮量為2. 5%的特種絕緣紙，命名為“Permalex”，克服了一般絕緣紙耐熱性差、吸濕性大的弱點(diǎn)。高取代度的氰乙基纖維素具有高防水性、高絕緣性和自熄性是研制大屏幕電視發(fā)射屏、新型雷達(dá)螢光屏和光學(xué)武器整機(jī)中小型激光電容器的最佳材料之一。纖維素與丙烯腈的氰乙基化反應(yīng)，屬于含活潑氫的化合物在丙烯腈碳-碳雙鍵上的加成反應(yīng)，需要強(qiáng)堿作為催化劑，最常用的為氫氧化鈉。氰乙基纖維素是較早開發(fā)和研制的纖維素醚類，因它具有獨(dú)特的性質(zhì)，應(yīng)用在許多特定的場(chǎng)合和材料中，作為一類重要的纖維素醚，CEC是纖維素經(jīng)堿化后與丙烯腈通過 Michael加成反應(yīng)而制得的。對(duì)于這種比較古老的纖維素醚，國外早期的報(bào)道主要集中在一些專利方面。1938年，法國專利首次報(bào)道氰乙基纖維素(CEC)，直到20世紀(jì)50年代，該產(chǎn)品才由棉花直接氰乙基化制備而得以商業(yè)化，后來研究人員又對(duì)其進(jìn)行了大量研究。美國專利US 2920256公開了路易斯法制備氰乙基纖維素的過程。美國專利US 3067141公開了別克爾法制備CEC的過程。美國專利US 6M1587公開了制備氰乙基支鏈淀粉的過程。纖維素甘油醚(0-(2，3-Dihydroxypropyl)cellulose，DHPC)是一種聚羥基聚合物，屬于羥烷基纖維素，與一般纖維素醚類相比，DHPC在反應(yīng)的過程中，羥烷基化并不僅僅限于纖維素分子原有的的羥基，也會(huì)在形成的不同長(zhǎng)度的羥烷基側(cè)鏈上。其每個(gè)葡萄糖單元環(huán)(AHG)上具有3個(gè)以上的羥基，對(duì)于作為原材料制備高介電材料具有重要地實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了改善電子元件的使用性能，從而提出了一種氰乙基纖維素甘油醚及其制備方法。
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本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種氰乙基纖維素甘油醚，其結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的一種氰乙基纖維素甘油醚，其特征在于其結(jié)構(gòu)式為其中R可以為H、CH2-CH0R-CH20R或者CH2CH2CN,每個(gè)葡萄糖單元環(huán)上二羥丙基的平均摩爾取代度為0. 2 1. 3，氰乙基的平均取代度為2. 0 3. 8。
2.—種氰乙基纖維素甘油醚的制備方法，其特征在于具體步驟如下一、纖維素甘油醚的制備(1)纖維素的堿化將有機(jī)介質(zhì)與濃度為20 40%的堿溶液混合后，在15 35°C下加入纖維素，其中纖維素與有機(jī)介質(zhì)質(zhì)量比為1 5 15;纖維素與堿的質(zhì)量比為1 0.25 0.65，反應(yīng)后得到堿纖維素；(2)二羥丙基化在步驟一(1)得到的堿纖維素中加入醚化劑和有機(jī)介質(zhì)的混合溶液，混合溶液中醚化劑的質(zhì)量濃度為40% 60%，在50 80°C下反應(yīng)；纖維素單元環(huán)與醚化劑的的摩爾比為 1 0.6 3. 5;反應(yīng)結(jié)束后，加入中和試劑進(jìn)行中和后，得到纖維素甘油醚；進(jìn)行洗滌、干燥、粉碎后待用；二、纖維素甘油醚的氰乙基化(1)纖維素甘油醚的堿化將有機(jī)介質(zhì)與堿溶液混合，在15 25°C下加入纖維素甘油醚反應(yīng)后，得到堿化纖維素甘油醚；其中纖維素甘油醚與有機(jī)介質(zhì)質(zhì)量比為1 5 15;纖維素甘油醚與堿的質(zhì)量比為 1 0. 3 0. 5 ；(2)壓榨將步驟二(1)得到的堿化纖維素甘油醚進(jìn)行壓榨，壓榨除掉反應(yīng)物中大部分堿液及有機(jī)介質(zhì)，得到濾餅；將濾餅粉碎，得到濾餅粉待用；(3)氰乙基化在一定反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下，在步驟二( 得到的濾餅粉中加入氰乙基化試劑；纖維素甘油醚與氰乙基化試劑的質(zhì)量比為1 5 10;反應(yīng)結(jié)束后，加入中和試劑進(jìn)行中和后，加入分散劑使堿化更加充分；之后洗滌、干燥、粉碎后得到氰乙基纖維素甘油醚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰乙基纖維素甘油醚的制備方法，其特征在于步驟一(1)所述的堿溶液優(yōu)選為氫氧化鈉水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰乙基纖維素甘油醚的制備方法，其特征在于步驟一(2)所述的中和試劑優(yōu)選為鹽酸與有機(jī)介質(zhì)的混合體系或冰醋酸與有機(jī)介質(zhì)的混合體系。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰乙基纖維素甘油醚的制備方法，其特征在于步驟二(3)所述的氰乙基化試劑優(yōu)選為為丙烯腈。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰乙基纖維素甘油醚的制備方法，其特征在于步驟二(3)所述的分散劑優(yōu)選為乙醇或丙酮，目的在于攪拌分散粘稠反應(yīng)液，有利于除去多余的丙烯腈和得到較細(xì)小的產(chǎn)物顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氰乙基纖維素甘油醚，其特征在于可用于涂料、膜材料、高介電材料、高溫電容器等。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰乙基纖維素甘油醚的制備方法，其特征在于步驟二 (1)所述的堿溶液的濃度為2 15%。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰乙基纖維素甘油醚的制備方法，其特征在于步驟二 (3)所述的一定反應(yīng)溫度為30 60°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰乙基纖維素甘油醚的制備方法，其特征在于步驟二 (3)所述的反應(yīng)時(shí)間為1 4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明的一種氰乙基纖維素甘油醚及其制備方法，屬于高分子化學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明的制備方法為將有機(jī)介質(zhì)與堿溶液混合后加入纖維素，反應(yīng)后得到堿纖維素；再加入醚化劑和有機(jī)介質(zhì)的混合溶液，反應(yīng)結(jié)束后，加入中和試劑進(jìn)行中和后，得到纖維素甘油醚；將有機(jī)介質(zhì)與堿溶液混合，加入纖維素甘油醚反應(yīng)后，得到堿化纖維素甘油醚；壓榨除掉反應(yīng)物中大部分堿液及有機(jī)介質(zhì)，得到濾餅；在濾餅粉中加入氰乙基化試劑；反應(yīng)結(jié)束后，加入中和試劑進(jìn)行中和后，加入分散劑使堿化更加充分；得到氰乙基纖維素甘油醚。本發(fā)明所得產(chǎn)品具有取代均勻，介電損耗小，耐擊穿等優(yōu)點(diǎn)，在電容器等領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景；且產(chǎn)物具有氰乙基化程度高、含氮量高、介電常數(shù)大等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08L1/28GK102344495SQ20111035573
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者呂少一, 吳培, 李永紅, 王文俊, 王飛俊, 許光苑, 邵自強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)