[发明专利]接枝树枝状共聚物及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及包含天然存在低聚物或聚合物的一部分和来自至少两种合成衍生低聚物或聚合物的结构部分的接枝树枝状共聚物。

背景技术

过去进行大量尝试以使用天然材料作为聚合物结构单元。这些主要集中于具有合成单体的接枝天然材料(例如糖和淀粉)。例如，美国专利Nos.5,854,191、5,223,171、5,227,446和5,296,470公开了接枝共聚物在清洁应用中的用途。美国专利Nos.5,580,154和5,580,941公开了接枝在单糖、二糖和低聚糖上的磺化单体。

如果使用多于一种单体，则文献中公开的这些接枝共聚物的合成部分由合成单体的混合物构成。这导致形成接枝共聚物中的合成链，其具有两种单体的性能的混合，发现这不充分利用两种单体结构部分的官能。

因此，需要使由这些单体得到的性能最大化。

发明概述

鉴于上述问题，通常可合成其中各合成链仅含一种单体的接枝树枝状共聚物。这可通过顺序地加入两种独特单体而实现，使得单体不相互反应，同时形成这些接枝树枝状共聚物的合成部分。由其衍生的接枝树枝状共聚物包含天然存在低聚物或聚合物的一部分和来自合成衍生低聚物或聚合物且连接在天然聚合物的不同点上的结构部分。因此，一方面，本发明提供接枝树枝状共聚物，所述共聚物包含至少一种第一烯属不饱和单体、至少一种不同于第一烯属不饱和单体的第二烯属不饱和单体和至少一种天然含羟基组分。至少一种第一和至少一种第二烯属不饱和单体连接在天然含羟基组分上的不同点处。

另一方面，本发明涉及通过使至少一种第一烯属不饱和单体和至少一种第二烯属不饱和单体在天然含羟基组分的存在下聚合而得到的接枝树枝状共聚物，其中单体顺序地聚合且聚合为金属离子催化剂引发的。

附图简述

当连同附图一起阅读时，由以下详细描述最好地理解本发明。附图包括以下图：

图为显示对比根据本发明制备的聚合物溶液与如对比例1中所制备的常规聚合物溶液的分散力试验结果的图。

发明详述

通常，本发明接枝树枝状共聚物通过制备接枝树枝状共聚物而形成，其中两种或更多种独特合成单体的两个或更多个合成聚合物链在天然含羟基组分的存在下聚合，其中两种或更多种独特合成单体的聚合顺序地进行。所得接枝树枝状共聚物具有来自一种单体如丙烯酸的一种合成链，和来自另一单体如2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸的第二合成链，其中两种链在分开且独特的点上连接在天然含羟基组分上。优选分开且独特的点在如下所述天然含羟基组分的同一分子上。

其中m为第一烯属不饱和单体SM₁的重复单元的平均数；n为不同于SM₁的第二烯属不饱和单体SM₂的重复单元的平均数，K为衍生自第一烯属不饱和合成单体SM₁的结构部分，且L为衍生自第二烯属不饱和合成单体SM₂的结构部分。

重要的是指出合成链在天然含羟基组分上的连接点可在葡糖酐重复单元的任何碳原子上。另外，在本发明范围内的是一个连接点在特定碳(例如C₂)上，且另一连接点在相同重复单元的不同碳(例如C₁)上。连接点也可在相同链的不同重复单元上，例如以上结构中所示。

所得材料具有合成聚合物的性能特征，但具有较低的成本并使用衍生自再生来源的容易得到且环境友好的材料。这些材料可用于多种应用领域中，包括但不限于水处理、洗涤剂、油田、分散剂和其它水处理应用。

现在发现当两种或更多种合成单体顺序地聚合到天然含羟基组分上时，接枝树枝状共聚物可通过两种或更多种合成单体聚合，例如通过金属离子催化剂氧化还原引发而制备。即第一合成单体在天然含羟基组分的存在下聚合。当第一单体几乎完全聚合时，连同其它引发剂一起加入第二单体，且该第二单体在相同天然含羟基组分的存在下聚合。

就本发明而言，几乎完全聚合定义为在加入第二单体以前，大于90％的第一单体已经反应，更优选大于95％的第一单体已经反应，最优选大于99％的第一单体已经反应。因此，一方面，所得接枝树枝状共聚物组合物包含含有两种合成单体作为共价连接在天然含羟基组分上的合成链的接枝“树枝状”共聚物，条件是这些顺序加入的单体各自连接在天然含羟基组分的不同位置上。本领域技术人员还认识到接枝树枝状共聚物组合物可包含一定量的未反应天然含羟基组分。