[发明专利]一种聚丙烯酰基多巴胺及其制备方法与应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种聚合物基复合材料的相容剂或偶联剂，特别涉及一种聚丙烯酰基多巴胺及其制备方法与应用。

(二)背景技术

具有多个酚羟基的化合物常被用做无机粒子或纤维的表面修饰剂，而含有碳碳长链的化合物常常可以与有类似结构的聚合物具有较好的相容性。在无机粒子或纤维改性的聚合物基复合材料中，由于无机粒子或纤维的亲水性与聚合物基体的亲油性导致复合材料的界面相容性较差，从而影响整体复合材料的综合性能。

但具有多个酚羟基的物质反应活性很高，不易形成同时含有碳碳长链。制备碳碳长链化合物的方法常用自由基聚合，提高聚合度的方法，但在此聚合过程中酚羟基也极易参与到反应当中而被消耗。

当前常用基体聚合物的接枝物作为增容剂来改善界面结合。本发明采用一种具有一定适用性的，兼具有多个酚羟基和碳碳长链的化合物来作为增容剂。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种聚丙烯酰基多巴胺及其制备方法与应用，所述聚丙烯酰基多巴胺具有多个酚羟基和碳碳长链，可用于聚合物基复合材料的相容剂或偶联剂。

本发明采用的技术方案是：

一种式(I)所示的聚丙烯酰基多巴胺，

式(I)中，x为1～5的自然数，y为1～20的自然数。

所述聚丙烯酰基多巴胺由式(II)所示单体在引发剂作用下，于有机溶剂B中，50～90℃共聚合获得式(I)所示的聚丙烯酰基多巴胺，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的一种，所述单体与引发剂质量比为100∶0.1～1；所述有机溶剂B为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、丙腈或丙烯腈中的一种或两种以上的混合；

一种所述的聚丙烯酰基多巴胺的制备方法，所述方法为：(1)将式(III)所示丙烯酰氯与式(IV)所示的盐酸多巴胺混合，于有机溶剂A中，-15～30℃进行酰氯化反应，制得式(II)所示的单体，所述有机溶剂A为二氯甲烷、三氯甲烷、氯仿或三乙胺中的一种或两种以上的混合；(2)式(II)所示的单体在引发剂作用下，于有机溶剂B中，50～90℃条件下，通过自由基共聚合获得式(I)所示的聚丙烯酰基多巴胺，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯中的一种；所述有机溶剂B为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、丙腈或丙烯腈中的一种或两种以上的混合；

所述步骤(1)中盐酸多巴胺与丙烯酰氯投料物质的量之比为1∶1～4；所述盐酸多巴胺与有机溶剂A的投料质量比为1∶10～50；步骤(2)所述单体与引发剂质量比为100∶0.1～1。

进一步，所述的聚丙烯酰基多巴胺的制备方法为：(1)将式(IV)所示的盐酸多巴胺和二氯二苯甲烷以物质的量之比为1∶1～2.5混合，190℃下反应6～10分钟，对盐酸多巴胺的两个酚羟基进行保护，获得酚羟基被保护的盐酸多巴胺；(2)将式(III)所示丙烯酰氯与酚羟基被保护的盐酸多巴胺混合，于有机溶剂A中，-15～30℃进行酰氯化反应，制得酚羟基被保护的单体；所述有机溶剂A为二氯甲烷、三氯甲烷、氯仿或三乙胺中的一种或两种以上的混合；(3)酚羟基被保护的单体在引发剂作用下，于有机溶剂B中，50～90℃条件下，进行自由基共聚合反应，反应结束，反应液过滤，取滤饼干燥，获得酚羟基被保护的聚丙烯酰基多巴胺，所述酚羟基被保护的聚丙烯酰基多巴胺解除酚羟基保护后获得式(I)所示的聚丙烯酰基多巴胺，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯中的一种；所述有机溶剂B为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、丙腈或丙烯腈中的一种或两种以上的混合。

所述酚羟基被保护的聚丙烯酰基多巴胺解除酚羟基保护的方法为：搅拌条件下将酚羟基被保护的聚丙烯酰基多巴胺加入三氟乙酸中制成悬浮液，再加入氢溴酸和乙酸按体积比1∶1混合的33wt％混合酸水溶液，25℃搅拌3h进行解除酚羟基保护反应，反应结束后反应液过滤，滤饼用乙醚洗涤，过滤，滤饼干燥，获得所述的聚丙烯酰基多巴胺，所述三氟乙酸体积用量以盐酸多巴胺质量计为3ml/g，所述33wt％混合酸水溶液体积用量以盐酸多巴胺质量计为1～2ml/g。

本发明所述的丙烯酰氯以0.15～0.4g丙烯酰氯/ml有机溶剂A溶液的形式加入。

所述的有机溶剂B的质量用量以制得式(II)所示的单体所用的盐酸多巴胺质量计为3.5～20ml/g。

所述的有机溶剂A优选为二氯甲烷和三乙胺，所述有机溶剂B优选为乙腈。