[发明专利]一种氰乙基纤维素甘油醚及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氰乙基纤维素甘油醚及其制备方法，属于高分子化学领域。

背景技术

由于电容器和电子元件等需要介电常数高的介电材料作为粘合剂，使得具有高介电常数的聚合物有非常大的需求。

纤维素大分子上的羟基在碱性条件下用丙烯腈氰乙基化，产生一种具有诸多优良性能的纤维素衍生物——氰乙基纤维素。它比较突出的性质是：耐微生物侵蚀、对热和酸有较高的稳定性、较低的回潮率以及电绝缘性能等。现在国际上场致发光发展速度极快，发光屏元件是场致发光的关键，而制作发光屏的材料主要是氰乙基纤维素(CEC)等。有研究报道称，纤维素、支链淀粉、二羟丙基淀粉和甲基纤维素的氰乙基衍生物作为具有良好加工性能的介电聚合物有着更优越的性能。

氰乙基纤维素在电性能上的突出表现，愈来愈引起了研究者们的注意。把氰乙基纤稚素加入到牛皮纸纸浆中，开创了耐热性绝缘纸的制造方法。其得到的含氮量为2.5％的特种绝缘纸，命名为“Permalex”，克服了一般绝缘纸耐热性差、吸湿性大的弱点。

高取代度的氰乙基纤维素具有高防水性、高绝缘性和自熄性是研制大屏幕电视发射屏、新型雷达萤光屏和光学武器整机中小型激光电容器的最佳材料之一。

纤维素与丙烯腈的氰乙基化反应，属于含活泼氢的化合物在丙烯腈碳-碳双键上的加成反应，需要强碱作为催化剂，最常用的为氢氧化钠。

氰乙基纤维素是较早开发和研制的纤维素醚类，因它具有独特的性质，应用在许多特定的场合和材料中，作为一类重要的纤维素醚，CEC是纤维素经碱化后与丙烯腈通过Michael加成反应而制得的。对于这种比较古老的纤维素醚，国外早期的报道主要集中在一些专利方面。

1938年，法国专利首次报道氰乙基纤维素(CEC)，直到20世纪50年代，该产品才由棉花直接氰乙基化制备而得以商业化，后来研究人员又对其进行了大量研究。

美国专利US 2920256公开了路易斯法制备氰乙基纤维素的过程。美国专利US 3067141公开了别克尔法制备CEC的过程。美国专利US 6541587公开了制备氰乙基支链淀粉的过程。

纤维素甘油醚(O-(2，3-Dihydroxypropyl)cellulose，DHPC)是一种聚羟基聚合物，属于羟烷基纤维素，与一般纤维素醚类相比，DHPC在反应的过程中，羟烷基化并不仅仅限于纤维素分子原有的的羟基，也会在形成的不同长度的羟烷基侧链上。其每个葡萄糖单元环(AHG)上具有3个以上的羟基，对于作为原材料制备高介电材料具有重要地实际意义。

发明内容

本发明的目的是为了改善电子元件的使用性能，从而提出了一种氰乙基纤维素甘油醚及其制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种氰乙基纤维素甘油醚，其结构式为：

其中R可以为H、CH₂-CHOR-CH₂OR或者CH₂CH₂CN，每个葡萄糖单元环上二羟丙基的平均摩尔取代度为0.2～1.3，氰乙基的平均取代度为2.0～3.8。

本发明的一种氰乙基纤维素甘油醚的制备方法，包括以下步骤：

一、纤维素甘油醚的制备

(1)纤维素的碱化

将有机介质与浓度为20～40％的碱溶液混合后，在15～35℃下加入纤维素，其中纤维素与有机介质质量比为1∶5～15；纤维素与碱的质量比为1∶0.25～0.70，反应后得到碱纤维素；

(2)二羟丙基化

在步骤一(1)得到的碱纤维素中加入醚化剂和有机介质的混合溶液，混合溶液中醚化剂的质量浓度为40～60％，在50～80℃下反应；纤维素单元环与醚化剂的的摩尔比为1∶0.6～3.5；反应结束后，加入中和试剂进行中和后，得到纤维素甘油醚；再进行洗涤、干燥、粉碎后待用；

二、纤维素甘油醚的氰乙基化

(1)纤维素甘油醚的碱化

将有机介质与碱溶液混合，在15～25℃下加入纤维素甘油醚反应后，得到碱化纤维素甘油醚；其中纤维素甘油醚与有机介质质量比为1∶5～15；纤维素甘油醚与碱的质量比为1∶0.3～0.5；

(2)压榨

将步骤二(1)得到的碱化纤维素甘油醚进行压榨，压榨除掉反应物中大部分碱液及有机介质，得到滤饼；将滤饼粉碎，得到滤饼粉待用；

(3)氰乙基化