[发明专利]一种植物油基脂肪酸环氧单体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种植物油基脂肪酸环氧单体及其制备方法。本发明将植物油甘油三酯与单体反应生成不饱和脂肪酸单体，不饱和脂肪酸单体过氧化得到脂肪酸环氧单体。该脂肪酸环氧单体能够聚合得到分子量更高的脂肪酸环氧高分子，聚合转化率可达100％。不同植物油甘油三酯的链长和饱和度不同，由此制备出不同链长和饱和度的脂肪酸环氧单体，进一步拓展了植物油的应用范围。本发明的原料植物油是生物可再生资源，环氧单体和环氧高分子的制备方法绿色环保，可合成热固性聚合物和复合材料来替代来源于石油基的环氧树脂，具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于可再生资源高分子材料领域，具体涉及生物基脂肪酸环氧单体及其制备方法。

背景技术

随着环境污染问题的加剧、石化等不可再生资源日益短缺，寻找可再生的生物资源代替石油化工原料的显得尤为重要。植物油价格低廉、来源广泛、环保且属于可再生资源。植物油含有不饱和双键脂肪酸链，具有良好的生物相容性，可以替代化石燃料制备具有优异性能的热固性高分子材料。

目前基于植物油制备的环氧高分子的主要方法是将甘油三酯环氧后制备高分子，或制备植物油聚合物、再将聚合物环氧化后得到植物油环氧高分子聚合物。由于甘油三酯长链上具有的双键基团数目不同，在制备环氧高分子时可以控制环氧率，同时三个脂肪酸链不具有完全的统一性，制备得到的环氧单体中环氧基团数目不可调控，而且制备过程中损失率较高，效率较低。因此，寻找一种效率高、能够用植物油为原料制备出不同链长和饱和度的脂肪酸环氧高分子的方法，将具有重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种植物油基脂肪酸环氧单体及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种植物油基脂肪酸环氧单体，该植物油基脂肪酸环氧单体的结构式如下：

其中，R1为所含不饱和烃基团完全被环氧化成环氧基团且碳数为7～23的一种结构，R2为能够聚合的基团。

优选的，所述脂肪酸环氧单体可以为以下结构中的一种：

其中，1≤n≤5，且n为整数；m和x为大于等于1的整数。

优选的，R1为中的一种。

优选的，R2为环氧基、丙烯酸基、乙烯酯基、酸酐中的一种。

本发明的第二个目的是提供一种植物油基脂肪酸环氧高分子，该植物油基脂肪酸环氧高分子由上述任意一项所述的植物油环氧单体通过自由基聚合或开环易位聚合制备得到。

本发明的第三个目的是提供一种所述的植物油基脂肪酸环氧单体的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，称取100～140份脂肪酸单体，50～90份过氧化物，10～50份催化剂备用；其中脂肪酸单体的脂肪酸链为不饱和脂肪酸链，脂肪酸链中至少含有一个不饱和碳碳双键且另一端具有可以聚合的双键；

步骤2，称取500～700份有机溶剂并分成两份，两份有机溶剂分别溶解过氧化物和植物油基脂肪酸单体，分别得到过氧化物溶液和植物油基脂肪酸单体溶液，将植物油基脂肪酸单体溶液缓慢滴加到过氧化物溶液中，加入催化剂，混合搅拌均匀；

步骤3，将步骤2中的混合液在冰水浴中静止反应0.5h～2h，室温密封条件下反应18～36h；

步骤4，除去步骤3产物中的过氧化物、催化剂、副产物和溶剂，即得到所需产物脂肪酸环氧单体。

优选的：所述过氧化物为3-氯过氧苯甲酸；所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、二甲基亚砜或氯仿中的一种；所述催化剂为碳酸钠或碳酸钾。