[发明专利]一种具备介电性的高粘度成膜树脂的改性合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备介电性的高粘度成膜树脂的改性合成方法，是以超高聚合度、纤维级聚乙烯醇作为原料，选择二甲基亚砜作为聚乙烯醇溶液与丙烯晴的共溶剂和加工溶剂，将聚乙烯醇水溶解后与二甲基亚砜混溶，加入氢氧化钠和丙烯晴在熔融液态和均相体系中对聚乙烯醇中羟基进行醚化的合成方法，经本发明合成方法改性得到的氰乙基醚化物具备了高粘度、高取代度、高介电常数和憎水性。

技术背景

聚乙烯醇(PVA)是一种用途广泛的水溶性高分子聚合物，也是最好的成膜树脂之一。其介电性能较高。由于聚乙烯醇具有吸潮性，成膜后的耐水性和稳定性差，因此影响了在电气方面的使用。

聚乙烯醇与丙烯腈采用迈克尔加成聚合方法，对聚乙烯醇分子链主链上和侧基上的羟基进行醚化改性，结合上疏水性的氰基基团，得到的氰乙基醚化物，保留了聚乙烯醇良好的成膜性，降低了水溶性。

聚合物的介电常数的大小，取决于的极性分子极化情况。分子的极性越强，极化程度越大，则介电常数也越大.氰基是极性强的极性分子，氰基基团处于侧基位置比在主链上更有利于取向极化产生偶极矩，氰基是具有大的偶极矩的官能基，随着氰基取代度的提高，经过醚化改性后的氰乙基醚化物，具备了极化密度高和偶极矩大的特征，成为高介电常数的聚合物。是新型憎水性，高介电性的成膜材料。

目前国内外对聚乙烯醇进行氰乙基醚化改性的合成方法很多，在介电性、耐水性等方面均有一定的改善。

专利CN1528799A报道，采用聚合度600～2000、部分醇解度(非纤维级)的聚乙烯醇做原料在碱催化下，直接用丙烯晴醚化反应制备的氰乙基醚-β-聚乙烯醇，产品的纯度高，绝缘性好。但由于这种合成方法是在无水非熔融液态前提下进行的异相合成反应，丙烯腈既是反应物，又是产物的溶剂。只有当表面的产物溶解离去时，反应才能由表及里。根据聚乙烯醇的表面活性随着醇解度下降而提高，随着聚合度的上升而降低的特性，聚合度和醇解度过低或过高都会加大对其改性合成的难度。因此，采用这种方法对表面活性极差的超高聚合度、完全醇解级(纤维级)的聚乙烯醇进行异相醚化反应，所得产品的取代度与均匀性都极为有限。

另外，聚乙烯醇的性质主要是由它的聚合度和醇解度来决定，聚合度、醇解度越高，粘接强度越强，成膜性能越好，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。因此，用上述原料和方法改性后的产物，粘度值较低，粘接性能较差，在实际应用中需要联合其他高粘度的材料才能达到粘接要求。制成品的膜层厚度大，膜的机械性能和绝缘性能下降，用它作基材制作的黏合剂收率低、成本高，实际运用范畴很小。其中，由于部分醇解级聚乙烯醇的分子链上，除羟基外还存在大量羧基等，因此在对其改性反应过程中会产生多项杂质，影响产品的取代度和纯度。

徐明等编译的《氰乙基化聚乙烯醇的介电性能》(《Dielectric Properties of Cyanoethylated Polyvinyl Alcohol》，国际造纸2006，25(3)4-7)采用水与丙酮溶液作为聚乙烯醇溶解剂和反应介质，经强碱和TBAB催化与丙烯晴在熔融液态下低温醚化合成，得到的氰乙基化聚乙烯醇，由于整体反应过程中水对丙烯晴的分解作用，使得反应效率低，产物的取代度低，收率低、成本高。并且反应时间长，设备投入大，控制反应条件的难度高。

发明内容

本发明的目的是提供一种以超高聚合度、纤维级聚乙烯醇作为原料，并针对其特点调整合成路径，在适合的反应条件和反应体系中，对其进行氰乙基醚化改性的合成方法。提高了合成反应的效率，使改性后的产物，纯度和取代度高、杂质少、粘度值和介电常数大。保留了原料高粘接强度的特性，作为黏合剂基础材料可以单组分使用，降低了使用成本，制成品的膜层厚度小，膜的机械性能和介电性能好，稳定性强。扩大了产品运用领域。克服了因上述合成方法的不足造成的产品缺陷。