氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了如下式所示的氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備及其方法，采用一種簡(jiǎn)單的方法合成了含有四重氫鍵的脲基嘧啶酮(ureidopyrimidinone，簡(jiǎn)稱為Upy)，將Upy基元設(shè)計(jì)到不同的單體體系中制備了氫鍵自組裝超分子光聚合單體。此類超分子光聚合單體不僅具有低粘度、高反應(yīng)活性和良好的相容性，且將其引入到UV固化體系中可以克服傳統(tǒng)涂料隨著分子鏈的增長(zhǎng)其粘度急劇增大、加入大量的稀釋劑，增加了體系的毒性、影響了涂料成膜的性能等缺點(diǎn)。因此，此類超分子光聚合單體在UV涂料方面有著廣闊的前景，尤其對(duì)于溫敏性涂料的研發(fā)有重大的意義。
【專利說明】氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備及其方法【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)80年代末，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者Lehn教授創(chuàng)造性地提出了超分子化學(xué)的概念并在這一領(lǐng)域進(jìn)行了大量的卓越的實(shí)踐，為化學(xué)學(xué)科從經(jīng)典的分子化學(xué)邁向新的研究層次指明了方向。超分子化學(xué)是研究?jī)煞N以上的化學(xué)物種通過分子間相互作用締合而成為具有特定結(jié)構(gòu)和功能的超分子體系的科學(xué)。簡(jiǎn)而言之，即是研究各個(gè)分子通過非共價(jià)鍵作用而形成的功能體系的科學(xué)。利用氫鍵等非共價(jià)相互作用將相對(duì)比較簡(jiǎn)單的分子亞單元組裝成具有二維或三維長(zhǎng)程有序的超分子聚集體是設(shè)計(jì)新穎功能材料的一條新途徑，近年來受到廣泛關(guān)注并成為前沿領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
[0003]氫鍵有別于其他分子間相互作用之處在于:(I)氫鍵在類型、長(zhǎng)度、強(qiáng)度和幾何構(gòu)型上是變化多樣的，每個(gè)分子中的一個(gè)強(qiáng)氫鍵足以決定固態(tài)結(jié)構(gòu)，并且在很大程度上影響其液態(tài)和氣態(tài)的存在。弱氫鍵在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中也起到一定的作用，當(dāng)有很多氫鍵辦同作用時(shí)效果可以變得很顯著；(2)氫鍵具有方向性、飽和性和可預(yù)見性，能夠設(shè)計(jì)和合成出含有特征質(zhì)子給體和特征質(zhì)子受體的分子，可以按照所希望的方式將一定的結(jié)構(gòu)單元或功能單元通過氫鍵組裝成具有優(yōu)異的光、電、磁、催化、生物活性等特性的材料；(3)氫鍵強(qiáng)度介于化學(xué)鍵和范德華力之間，形成和破壞都比較容易，其動(dòng)態(tài)可逆的特點(diǎn)，使其對(duì)外部環(huán)境的刺激能產(chǎn)生獨(dú)特的響應(yīng)，在決定材料的性質(zhì)和新型材料的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。Dunuzovi等先用異壬酸對(duì)端羥基超支化聚酯部分酯化，再將產(chǎn)物與異氟爾酮二異氰酸酯(iroi)和丙烯酸羥乙酯(HEA)按一定物質(zhì)的量比反應(yīng)，得到一系列含有脂肪酸長(zhǎng)鏈的超支化聚氨酯丙烯酸酯，UV固化膜具有較好的力學(xué)性能和熱性能。固化膜的力學(xué)性能主要依賴于不飽和端基的改性程度，而不是依賴于分子量。
[0004]本發(fā)明制備的超分子光聚合單體采用一種簡(jiǎn)單的方法合成了含有四重氫鍵的脲基喃唳酮(ureidopyrimidinone,簡(jiǎn)稱為Upy):首先,通過R1-乙酰乙酸乙酯與碳酸胍在乙醇中回流6-R1-異胞喃唳，再進(jìn)一步與改性的異氰酸酯反應(yīng)得到酰脲喃唳酮。Upy間形成的自識(shí)別四重氫鍵相互作用具有高達(dá)6 X 10 (mol/L)的結(jié)合常數(shù)，因此Upy基元被設(shè)計(jì)到不同的聚合物體系中。
[0005]UV固化涂料常用的低聚物通常由線形聚合物組成，隨著分子鏈的增長(zhǎng)其粘度急劇增大，要得到合適的施工粘度就要加入大量的稀釋劑，從而增加了體系的毒性、影響了涂料成膜的性能。將超分子聚合物引入到UV固化體系中不僅可以克服以上缺點(diǎn)。而且具有高反應(yīng)活性和良好的相容性并在一定的臨界溫度以上具有低的粘度因?yàn)閿U(kuò)寬了其在涂料領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。此類超分子光聚合單體在UV涂料方面有著廣闊的前景，尤其對(duì)于溫敏性涂料的研發(fā)有重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供了氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備方法。本發(fā)明通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)向傳統(tǒng)的光聚合單體引入四重氫鍵，從而獲得氫鍵自組裝超分子光聚合單體。超分子光聚合單體具有低粘度、高反應(yīng)活性和良好的相容性，將其引入到UV固化體系中可以克服傳統(tǒng)涂料隨著分子鏈的增長(zhǎng)其粘度急劇增大、加入大量的稀釋劑，增加了體系的毒性、影響了涂料成膜的性能等缺點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明制備的氫鍵自組裝超分子光聚合單體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備及其方法，其特征在于其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示:
2.如權(quán)利要求1所述的氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備及其方法，其特征在于制備方法如下: A、合成6-?-異胞嘧啶， B、改性異氰酸酯， C、制備氫鍵自組裝超分子光聚合單體。
3.如權(quán)利要求2所述的氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備方法，其特征在于:步驟A中所述的，合成6-R「異胞嘧唆，以R「乙酰乙酸乙酯和碳酸胍為原料，摩爾比為1:1-3: 1，干燥的無(wú)水乙醇做溶劑，溫度控制78-85°C冷凝回流反應(yīng)24h，溶劑的用量在本領(lǐng)域的常規(guī)范圍內(nèi)即可，反`應(yīng)結(jié)束后，首先旋蒸近干，然后用200ml環(huán)己烷，再加200ml沉淀大量的白色粉末，抽濾過后用水和丙酮洗滌得到純凈的產(chǎn)物真空干燥。
4.如權(quán)利要求2所述的氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備方法，其特征在于:步驟B中，以干燥好的丙烯酸羥乙酯(HEA)和異氟爾酮二異氰酸酯(Iroi)為原料，摩爾比為I: 1，二月桂酸二丁基錫為催化劑，阻聚劑為對(duì)羥基苯甲醚，將HEA緩慢滴入IPDI中，控制滴加速度，控制溫度50°C以下，2h滴加完畢后再反應(yīng)5h，溶劑和催化劑的用量在本領(lǐng)域的常規(guī)范圍內(nèi)即可，反應(yīng)完畢后即得單官能度的異氰酸酯。
5.如權(quán)利要求2所述的氫鍵自組裝超分子光聚合單體的制備方法，其特征在于:步驟C中，將步驟A制備的6-?-異胞嘧啶和步驟B制備的改性聚氨酯溶解在200ml的乙酸乙酯中，其中摩爾比為1: 1-1: 3，溫度控制在80°C冷凝回流6h，反應(yīng)完畢后即得氫鍵自組裝超分子光聚合單體。
【文檔編號(hào)】C09D4/02GK103483271SQ201310407803
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】陳鵬輝, 肖鳴, 王祥春, 王歡 申請(qǐng)人:常州高特鈦科新材料科技有限公司