[发明专利]一种不加催化剂合成支化聚乙烯亚胺的方法

说明书

本发明公开一种不加酸催化剂制备聚乙烯亚胺的方法。该方法的工艺步骤和条件为：将1摩尔份的EI溶于水中，使其质量浓度为10％～50％,加入0～0.1摩尔份的含活泼氢的化合物，在50～120℃反应12～36小时；所述含活泼氢的化合物为乙二胺、乙醇胺、哌嗪、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种；然后将所得反应混合物减压脱水、真空干燥得到透明粘稠液体状产品。

技术领域

本发明涉及高分子合成技术领域，具体涉及一种制备聚乙烯亚胺的方法。

背景技术

聚乙烯亚胺(Polyethylenimines，简称PEI)是一种广泛使用的高性能材料，其分子结构中含有伯胺、仲胺、叔胺等基团，是目前已知的胺基密度最高的高分子，质子化后形成阳离子密度最高的有机高分子。PEI在生物医学领域、环保领域、电子领域、聚氨酯泡沫领域等方面均有重要的应用。

目前PEI生产方法主要是通过乙烯亚胺(EI)在酸性条件下开环聚合而得。通常使用的酸为盐酸，聚合完成后需要加碱中和所加的酸，生成少量的盐(如氯化钠)，这需要通过透析、膜分离等技术脱盐，造成成本上升。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种不需要外加催化剂合成聚乙烯亚胺的新方法。

本发明人通过研究发现，EI水溶液在高温下，EI自身可以开环聚合得到PEI的聚合物，由此奠定了本发明的基础。同时，其他一些含活泼氢的化合物，如乙醇胺、乙二胺、哌嗪等等，在高温下也可以引发EI的开环聚合。

为了达到本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

(1)将1摩尔份的EI溶于水中，使其质量浓度为10％～50％,加入0～0.1摩尔份的含活泼氢的化合物，在50～120℃反应12～36小时；所述含活泼氢的化合物为乙二胺、乙醇胺、哌嗪、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种；

(2)将第(1)步所得混合物通过减压脱水、真空干燥等步骤得到透明粘稠液体状产品。

在上述技术方案的第(2)步中减压脱水和真空干燥都是一些常规的操作。如果某些应用只是需要PEI水溶液(如PEI絮凝剂)，则第一步合成的产品冷却后即可得到产品。

在上述方案中加入含活泼氢化合物主要是为了得到端胺基的PEI，如果不加含活泼氢的化合物；所得PEI应该含有乙烯亚胺环、哌嗪环、或者更大的含亚乙基胺的环。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：本发明合成PEI不需要催化剂，省去了PEI传统合成方法中的催化剂的去除步骤，所得产品纯度高、成本更低，更易于工业化生产。

附图说明

图1为实施例1、2制备的聚乙烯亚胺核磁共振氢图谱。

图2为实施例1、2制备的聚乙烯亚胺核磁共振碳图谱。

图3为实施例1制备的聚乙烯亚胺低分辨质谱图。斜体数值为理论值。

图4为实施例2制备的聚乙烯亚胺低分辨质谱图。斜体数值为理论值。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明，实施例仅用来说明本发明的实施方法和效果，并不以任何形式限制本发明。

实施例1

将1摩尔EI(43.07g)溶于水中，使其质量浓度为45％,在100℃反应24小时，所得混合物减压除去水分，50℃继续真空干燥24h，得到透明油状粘稠物，采用乌氏粘度法测得分子量为25k Da。

实施例2