[发明专利]聚甲醛单醚单酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多聚甲醛单醚单酯及其制备方法。

技术背景

多聚甲醛是一类线型短链的聚氧甲撑二醇HO(CH₂O)_nH(式中n＝8-100)的高分子混合物。多聚甲醛由甲醛水溶液浓缩得到，为白色固体。多聚甲醛一般作为甲醛的替代物，用于各种化学反应，制备精细化学品，医药，农药等。多聚甲醛不稳定，在常温下就有缓慢分解，有刺激性的甲醛味道。多聚甲醛在100℃以上快速分解，不能用于制备制品。

多聚甲醛的分解机理一般认为是半缩醛结构在受热时会分解出甲醛单体，是聚甲醛的解聚反应。为了制备出热稳定的聚甲醛，人们想了多种方法，其中主要的方法是对聚甲醛端基进行封端，将半缩醛结构变为稳定的基团，研究最多的是变为酯基。将多聚甲醛和酸酐化合物反应后得到两段都为酯基的聚甲醛二酯化合物，酯基封端后聚甲醛的解聚反应被限制，其耐热性大大提高，可以达到200℃以上。

发明内容

本发明提供一种新的方法来制备聚甲醛单醚单酯，其一端是醚基，一端是酯基，中间为甲醛结构单元。将链端都为半缩醛结构的多聚甲醛和醇反应，可以得到一端为醇的多聚甲醛。这种结构的聚甲醛称为聚甲醛单醚。聚甲醛单醚和酸酐反应后另一个端基被酯化，最终形成稳定的聚甲醛单醚单酯。

上述方法简单易行，相比于二酯封端的方法，其优点有两个，第一，醚键比酯基更耐温，也更耐酸碱分解。用醇封端的成本比酸酐的低。聚甲醛单醚单酯的用途广泛，对于低分子量的化合物，其为液态，可以作为燃料，溶剂等。高分子量的化合物可以作为聚合物的添加改性剂。

本发明通过如下技术方案实现。

一种聚甲醛单醚单酯及其制备方法

一种聚甲醛单醚单酯的化合物，其化学结构如下：

R’O(CH₂O)_nCOOR  其中n＝1-100

其中，R和R’可以相同也可以不同，为1-8个碳原子数的直链、支链或环烷烃，如甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，叔丁基，异丁基，正己基，环己基，优选R和R’为甲基。

上述聚甲醛单醚单酯的制备方法如下：

(a)将固体多聚甲醛与醇化合物在一定温度和碱性催化剂条件下反应，生成多聚甲醛单醚；

(b)将得到的聚甲醛单醚化合物与未反应的醇化合物在一定温度下通过减压蒸馏进行分离，并回收醇；

(c)将聚甲醛单醚与酸酐反应，生成聚甲醛单醚单酯；

(d)将反应物进行蒸馏分离，得到纯净的聚甲醛单醚单酯。

其中，所述的多聚甲醛的聚合度为8-100，优选聚合度为10-50，更优选15-30。

其中所述醇化合物为1-8个碳原子数的直链醇、支链醇或环烷基醇，如甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，环己醇等，优选甲醇和乙醇。碱性催化剂为无机或有机碱，如NaOH，三乙胺等。

所述的酸酐为2-9个碳原子的直链、支链或环烷基酸酐，优选乙酸酐或丙酸酐。

步骤(a)中，多聚甲醛和醇的摩尔比例为0.01-10∶1，优选0.1-5∶1，碱性催化剂用量为多聚甲醛重量的0-10％，优选为0-5％，碱用量的多少影响多聚甲醛的分解时间，碱量越多，分解时间越少，但是碱量会影响后续反应。

步骤(c)中，聚甲醛单醚与酸酐的摩尔比例一般为0.01∶-50∶1，优选0.1-10∶1。

步骤(a)中的反应温度一般小于200℃，优选小于150℃。步骤(b)中减压蒸馏的温度一般小于80℃。

步骤(c)中的反应温度一般小于150℃，优选小于100℃。

根据本发明制得的多聚甲醛单醚单酯对于低分子量的化合物，其为液态，可以作为燃料，溶剂等，替代一部分醇和醚。高分子量的化合物可以作为聚甲醛等聚合物的添加改性剂，降低聚甲醛的结晶速度。

具体实施方式

以下对本发明进行说明，但是下述具体实施方式不是对本发明的限制，任何在本发明基础上作出的改进和修改均在本发明的保护范围之内。

实施例1