CN115260320B - 离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用 - Google Patents

离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115260320B
CN115260320B CN202110483393.6A CN202110483393A CN115260320B CN 115260320 B CN115260320 B CN 115260320B CN 202110483393 A CN202110483393 A CN 202110483393A CN 115260320 B CN115260320 B CN 115260320B
Authority
CN
China
Prior art keywords
use according
ionic
polysaccharide derivative
ionic liquid
methylimidazole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110483393.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115260320A (zh
Inventor
张金明
程耀辉
贺志远
张军
王健君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Chemistry CAS
Original Assignee
Institute of Chemistry CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Chemistry CAS filed Critical Institute of Chemistry CAS
Priority to CN202110483393.6A priority Critical patent/CN115260320B/zh
Publication of CN115260320A publication Critical patent/CN115260320A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115260320B publication Critical patent/CN115260320B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/05—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B31/00—Preparation of derivatives of starch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0024—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
    • C08B37/0027—2-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
    • C08B37/003—Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D101/00—Coating compositions based on cellulose, modified cellulose, or cellulose derivatives
    • C09D101/08—Cellulose derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D103/00—Coating compositions based on starch, amylose or amylopectin or on their derivatives or degradation products
    • C09D103/04—Starch derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D105/00—Coating compositions based on polysaccharides or on their derivatives, not provided for in groups C09D101/00 or C09D103/00
    • C09D105/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/18—Materials not provided for elsewhere for application to surfaces to minimize adherence of ice, mist or water thereto; Thawing or antifreeze materials for application to surfaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明公开一种离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用，其中所述离子型多糖衍生物具有式I所示的重复结构单元。还公开了包含所述多糖衍生物的防冰涂层组合物和防冰涂层。所述离子型多糖衍生物作为涂层能显著降低水的冰点，延长水在低温下的结冰时间，并降低冰在涂层上的粘附力，从而有效防止寒冷环境下冰晶在涂层表面的形成和积聚。
Figure DDA0003049299560000011

Description

离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用
技术领域
本发明属于天然高分子材料和精细化学品技术领域，具体涉及一种离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用，以及包含所述离子型多糖衍生物的防冰涂层组合物和防冰涂层。
背景技术
寒冷环境下冰晶的形成会对一些基础设施(如：输电线路、风电设备、光电设备)和交通工具(如：飞机、高铁、汽车)造成危害，甚至带来严重的破坏。防冰涂层材料，可以涂布在输电线路等基础设施和交通工具表面，以在寒冷条件下防止冰晶形成，从而减少冰对基础设施和交通工具造成的危害。但是，目前已有的防冰涂层材料存在价格昂贵、耐水性差、组成复杂、不可生物降解等问题。
多糖衍生物是一类重要的精细化学品，是最早商业化应用的高分子材料之一，在涂料、塑料、纺织、造纸、能源、食品、医药和环境等领域具有广泛的应用。如：醋酸丁酸纤维素(CAB)、醋酸纤维素(CA)等以四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯等做溶剂，常用作涂料、油墨等。然而现有的多糖衍生物的防冰效果较差。
发明内容
为了改善上述技术问题，本发明提供一种离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用，其中，所述离子型多糖衍生物具有如下述式I所示的重复结构单元：
Figure BDA0003049299540000021
其中：
A1、A2、A3相同或不同，彼此独立地选自R或R’；Y选自O或NH；
R选自下列基团中的一种、两种或更多种：
Figure BDA0003049299540000022
R’选自下列基团中的一种、两种或更多种：
Figure BDA0003049299540000023
*-处表示连接位点；
n为1-20的整数，优选为1-10的整数，示例性为1、2、3、5、8、10、15；
m为0-12的整数，优选为1-10的整数，示例性为1、2、3、5、6、8、10；
z为0-20的整数，优选为1-10的整数，示例性为1、2、3、5、8、10、15；
Figure BDA0003049299540000031
为咪唑盐阳离子、吡啶盐阳离子、吡咯盐阳离子、季铵盐阳离子、季鏻盐阳离子、哌啶盐阳离子中的一种、两种或更多种；
Figure BDA0003049299540000032
为下列中的一种、两种或更多种：
Figure BDA0003049299540000033
所述离子型多糖衍生物中R’的取代度为0.5-3.0，优选为0.8-2.0，示例性为0.5、0.8、1.0、1.5、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.3、2.5、3.0。
根据本发明的实施方案，所述离子型多糖衍生物的聚合度为100-3000，优选为100-2000，示例性为100、220、500、600、650、810、1000、1500、2000、3000。
根据本发明的实施方案，所述离子型多糖衍生物选自纤维素衍生物、淀粉衍生物、壳聚糖衍生物、葡聚糖衍生物和甲壳素衍生物中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述离子型多糖衍生物可用作玻璃、金属、硅片、陶瓷片、木质材料等的防冰涂层材料。
根据本发明的实施方案，所述离子型多糖衍生物由如下方法制备得到：包括将高分子、酰化试剂和含
Figure BDA0003049299540000034
基团的试剂进行反应，得到所述离子型多糖衍生物。
根据本发明的实施方案，所述高分子、酰化试剂和含
Figure BDA0003049299540000035
基团的试剂的质量比为1:(0.5-7):(3-9)，示例性为1:0.5:4、1:0.67:8、1:2.3:8.3、1:1.67:5、1:3:6。
优选地，所述高分子选自纤维素、纤维素衍生物、淀粉、淀粉衍生物、壳聚糖、葡聚糖和甲壳素中的至少一种。
优选地，所述酰化试剂选自2-氯丙酰氯、2-溴丙酰溴和氯乙酰氯中的至少一种；
优选地，所述含
Figure BDA0003049299540000041
基团的试剂例如可以选自含咪唑基团、吡啶基团、吡咯基团、季铵盐基团、季鏻盐基团、哌啶盐基团中的一种、两种或更多种的试剂；
例如，所述含咪唑基团的试剂选自1-丁基咪唑、1-甲基咪唑、1-乙基咪唑、咪唑和1-烯丙基咪唑中的至少一种。
例如，所述含季鏻盐基团的试剂选自三丁基膦、三乙基膦、三甲基膦和三苯基膦中的至少一种。
根据本发明示例性的实施方案，所述离子型多糖衍生物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将高分子溶于溶剂1中，得到高分子溶液；向得到的高分子溶液中加入酰化试剂，进行反应，得到高分子酯；
(2)将高分子酯溶于溶剂2中，得到高分子酯溶液；向得到的高分子酯溶液中加入含
Figure BDA0003049299540000042
基团的试剂，进行反应，得到多糖衍生物；
(3)将步骤(2)中所得产物溶于水中，加入盐，进行阴离子交换，然后过滤分离得到沉淀，并洗涤、干燥，得到所述离子型多糖衍生物。
所述溶剂1选自离子液体、砜类溶剂和酰胺类溶剂中的一种、两种或更多种；
例如，所述离子液体包括但不限于下述物质中的一种：1-乙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体(AmimCl)、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体(BmimCl)、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体(EmimAc)、1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、N-乙基吡啶氯盐离子液体、N-乙基吡啶溴盐离子液体、1,3-二甲基咪唑二甲基磷酸酯盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸酯盐离子液体、3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、N-甲基吡啶甲酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体；优选为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体(AmimCl)、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体(BmimCl)或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体(EmimAc)；
例如，所述砜类溶剂、酰胺类溶剂选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；
优选地，所述溶剂1选自离子液体和砜类溶剂或酰胺类溶剂的混合溶剂时，二者的质量比可以为(0～9):(0-4)，示例性为0:4、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、9:1、4:0、4:0.5、4:0.5、4:1、4:2。
例如，所述溶剂2选自砜类溶剂、酰胺类溶剂的至少一种，例如选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种；优选为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
优选地，步骤(1)中，所述高分子溶液的质量分数为5～10％，示例性为5％、6％、10％。
优选地，步骤(1)中，所述反应的温度为30-60℃，示例性为30℃、40℃、50℃、60℃。进一步地，所述反应的时间可以为1-4h，示例性为1h、2h、3h、4h。
优选地，步骤(2)中，所述反应的温度为60-100℃，示例性为60℃、80℃、100℃。进一步地，所述反应的时间可以为24-48h，示例性为24h、30h、36h、42h、48h。
优选地，步骤(1)、(2)中，还包括待反应结束后，对反应液进行沉淀、固液分离(例如过滤)、洗涤、干燥，制备得到反应产物的步骤。
优选地，步骤(3)中，所述步骤(2)制备得到的产物与盐的质量比为1:(1～3)，示例性为1:1.6、1:1.7、1:2.0、1:2.5。
例如，所述的盐可以为双三氟甲磺酰亚胺钠、全氟辛酸钠和全氟庚磺酸钠中的至少一种。
本发明还提供一种防冰涂层组合物，其包含上述离子型多糖衍生物。
根据本发明的实施方案，所述防冰涂层组合物还可以包括消泡剂等常规组分。
本发明还提供上述防冰涂层组合物用作玻璃、金属、硅片、陶瓷片、木质材料等的防冰涂层的应用。优选地，所述玻璃可以为相机镜头、眼镜、镜子、护目镜、显示设备、车辆挡风玻璃和后视镜等中的至少一种。
本发明还提供一种防冰涂层，其包含上述离子型多糖衍生物或者上述防冰涂层组合物。
根据本发明的实施方案，所述防冰涂层的防结冰温度为-35～0℃，示例性为-32℃、-25℃、-20℃、-15℃、-10℃、-5℃、0℃。
根据本发明的实施方案，所述防冰涂层的冰粘附力为10～100kPa，示例性为16kPa、20kPa、25kPa、30kPa、33kPa、35kPa。
本发明还提供上述防冰涂层的制备方法，将含有上述离子型多糖衍生物的溶液涂覆于基材上，制备得到所述防冰涂层。
根据本发明的实施方案，所述含有离子型多糖衍生物的溶液的质量分数为1-50％，示例性为1％、5％、8％、10％、20％、30％、40％、50％。
根据本发明的实施方案，所述含有离子型多糖衍生物的溶液所使用的溶剂选自水、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、丙酮、四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮、吡啶、乙醇、甲醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、甲乙酮中的一种、两种或更多种。优选为水、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、乙酸乙酯中的一种或两种。
优选地，当溶剂选自上述溶剂中的两种时，二者的质量比可以为4:(1-4)，示例性为4:1、2:1、1:1。
根据本发明的实施方案，所述基材可以选自玻璃、金属、硅片、陶瓷片、木材等中的至少一种。
本发明还提供上述防冰涂层在基础设施(如输电线路、风电设备、光电设备)和交通工具(如飞机、高铁、汽车)等中的应用。
本发明的有益效果：
本发明在多糖侧链上引入阳离子基团，所得的多糖衍生物能够显著降低水的冰点，可以延缓结冰时间并降低冰在涂层上的粘附力，同时提高其溶解性，因而可作为防冰涂层材料，以有效防止寒冷环境下冰晶在涂层表面的形成，因而具有重要的实用价值。
附图说明
图1为实施例1中的纤维素2-氯丙酸酯、纤维素丁基咪唑氯盐和纤维素丁基咪唑全氟辛酸盐的氢核磁谱图。(测试仪器：Bruker AV400核磁共振波谱仪，溶剂：氘代二甲基亚砜(DMSO-d6)。)
图2为实施例1中的纤维素2-氯丙酸酯、纤维素丁基咪唑氯盐和纤维素丁基咪唑全氟辛酸盐的红外谱图。(测试仪器：Thermo Nicolet6700傅里叶变换红外光谱仪)
图3为-30℃下水在有涂层(实施例1)和无涂层区域的结冰情况。(测试仪器：光学显微镜Leica Microsystems和高速相机Phantomv7.3)
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
纤维素丁基咪唑全氟辛酸盐的制备，包括如下步骤：
(1)将0.3g纤维素加入到7.2g离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)中，于80℃剧烈搅拌溶解1h，得到质量分数为4％的纤维素/AmimCl溶液。冷却到0℃，加入0.7g的2-氯丙酰氯，并于40℃下反应3h，反应结束后加入乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到纤维素2-氯丙酸酯；
(2)将1g步骤(1)制得的纤维素2-氯丙酸酯溶解于DMF中，加入2.5g的1-丁基咪唑，于80℃下反应24h，丙酮沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到纤维素丁基咪唑氯盐；
(3)将1g步骤(2)制得的纤维素丁基咪唑氯盐溶解于水中，加入1.7g的全氟辛酸钠，搅拌0.5h，过滤、洗涤、干燥，得到纤维素丁基咪唑全氟辛酸盐。
本实施例制得的纤维素2-氯丙酸酯、纤维素丁基咪唑氯盐和纤维素丁基咪唑全氟辛酸盐的氢核磁谱图、红外谱图分别如图1、2所示，由图中2-氯丙酰基的积分面积与纤维素骨架氢的积分面积的比值，计算得到2-氯丙酸酯、丁基咪唑氯盐和丁基咪唑全氟辛酸盐的取代度分别为2.0、1.9和1.9。
将0.5g纤维素丁基咪唑全氟辛酸盐溶解于9.5g的DMF中制得防冰涂层溶液。将涂层溶液涂覆在玻璃上，干燥，得到防冰涂层。水在该涂层上的结冰温度为-32℃。
从图3中可以看出：-30℃下水在本实施例制得的涂层表面不结冰。且冰在该涂层上的冰粘附力为20kPa，远低于无涂层时冰的粘附力700kPa(测试仪器：XY运动平台控制器LAC-26、力传感器NC10E和冷台Linkam THMS 600)。
实施例2
醋酸纤维素三丁基膦全氟辛酸盐的制备，包括如下步骤：
(1)将0.3g醋酸纤维素(取代度：2.0)加入到2.7g DMF溶液中，配制成10wt％质量分数溶液，冷却到0℃后，加入0.2g的氯乙酰氯。40℃下反应3h，反应结束后加入乙醇沉淀，使用砂芯漏斗过滤、洗涤三次后，干燥得到醋酸纤维素氯乙酸酯；
(2)将1g步骤(1)制得的醋酸纤维素氯乙酸酯溶解于DMF中，加入2.4g的三丁基膦，于80℃下反应24h，沉淀、过滤、洗涤、干燥，得到醋酸纤维素三丁基膦氯盐；
(3)将1g步骤(2)制得的醋酸纤维素三丁基膦氯盐溶解于水中，加入1.6g的全氟辛酸钠离子交换，搅拌0.5h，过滤、洗涤、干燥，得到醋酸纤维素三丁基膦全氟辛酸盐。
本实施例制得的醋酸纤维素氯乙酸酯、醋酸纤维素三丁基膦氯盐和醋酸纤维素三丁基膦全氟辛酸盐中乙酰基取代度为2.0，氯乙酸酯或三丁基膦的取代度为0.8。
将1.0g醋酸纤维素三丁基膦全氟辛酸盐溶解于9.0g的DMF/丙酮(质量比：7:3)中制得防冰涂层溶液。将涂层溶液涂覆在铁片上，干燥，得到防冰涂层。
水在本实施例制得的涂层上的结冰温度为-26℃，冰在该涂层上的冰粘附力为33kPa。
实施例3
淀粉乙基咪唑全氟庚磺酸盐的制备，包括如下步骤：
(1)将0.6g淀粉加入到9.4g离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BmimCl)/DMF(质量比：8:2)中，80℃搅拌1h，得到质量分数为6％的淀粉/BmimCl/DMF溶液。冷却到40℃，加入1.0g的2-溴丙酰溴，40℃下反应3h，反应结束后加入乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到淀粉2-溴丙酸酯；
(2)将1g步骤(1)制得的淀粉2-溴丙酸酯溶解于DMF中，加入3g的1-乙基咪唑，于80℃下反应48h，丙酮沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到淀粉乙基咪唑氯盐；
(3)将1g步骤(2)制得的淀粉乙基咪唑氯盐溶解于水中，加入2.5g的全氟庚磺酸钠，搅拌0.5h，过滤、洗涤、干燥，得到淀粉乙基咪唑全氟庚磺酸盐。
本实施例制得的淀粉2-溴丙酸酯、淀粉乙基咪唑氯盐和淀粉乙基咪唑全氟庚磺酸盐的取代度均为1.5。
将0.8g淀粉乙基咪唑全氟庚磺酸盐溶解于9.2g的DMF/乙酸乙酯(质量比：8:2)中制得防冰涂层溶液。将防冰涂层溶液涂覆在硅片上，干燥，得到防冰涂层。
水在本实施例制得的涂层上的结冰温度为-28℃，冰在该涂层上的冰粘附力为35kPa。
实施例4
壳聚糖烯丙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的制备，包括如下步骤：
(1)将0.5g壳聚糖加入到9.5g离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BmimCl)/DMSO(质量比：9:1)中，100℃搅拌2h，得到质量分数为5％的壳聚糖/BmimCl/DMSO溶液。冷却到0℃，加入1.5g的2-氯丙酰氯，40℃下反应3h，反应结束后加入乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到壳聚糖2-氯丙酸酯；
(2)将1g步骤(1)制得的壳聚糖2-氯丙酸酯溶解于DMF中，加入3g的1-烯丙基咪唑，于80℃下反应48h，丙酮沉淀，过滤、洗涤、干燥，得到壳聚糖烯丙基咪唑氯盐；
(3)1g步骤(2)制得的壳聚糖烯丙基咪唑氯盐溶解于水中，加入2.5g的双三氟甲磺酰亚胺钠，搅拌0.5h，过滤、洗涤、干燥，得到壳聚糖烯丙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
本实施例制得的壳聚糖2-氯丙酸酯、壳聚糖烯丙基咪唑氯盐和壳聚糖烯丙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的取代度均为1.7。
将1.5g壳聚糖烯丙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐溶解于8.5g的DMF/乙酸乙酯(质量比：8:2)中制得防冰涂层溶液。将防冰涂层溶液涂覆在陶瓷片上，干燥，得到防冰涂层。
水在本实施例制得的涂层上的结冰温度为-29℃，冰在该涂层上的冰粘附力为16kPa。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (34)

1.一种离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用，其特征在于，所述离子型多糖衍生物具有如下述式I所示的重复结构单元：
Figure FDA0004122634700000011
其中：
A1、A2、A3相同或不同，彼此独立地选自R或R’；A1、A2、A3中至少有一个选自R’；
Y选自O或NH；
R选自下列基团中的一种、两种或更多种：
*-H
Figure FDA0004122634700000012
*-NO2 *-CH3
Figure FDA0004122634700000013
*-CH2COOH *-CH2COONa
Figure FDA0004122634700000014
R’选自下列基团中的一种、两种或更多种：
Figure FDA0004122634700000015
*-处表示连接位点；
n为1-20的整数；
m为0-12的整数；
z为0-20的整数；
Figure FDA0004122634700000021
为咪唑盐阳离子、吡啶盐阳离子、吡咯盐阳离子、季铵盐阳离子、季鏻盐阳离子、哌啶盐阳离子中的一种、两种或更多种；
Figure FDA0004122634700000022
为下列中的一种、两种或更多种：
Figure FDA0004122634700000023
所述离子型多糖衍生物中R’的取代度为0.5-3.0。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述离子型多糖衍生物的聚合度为100-3000。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述离子型多糖衍生物选自纤维素衍生物、淀粉衍生物、壳聚糖衍生物、葡聚糖衍生物和甲壳素衍生物中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，所述离子型多糖衍生物可用作玻璃、金属、硅片、陶瓷片、木质材料的防冰涂层材料。
5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，n为1-10的整数；m为1-10的整数；z为1-10的整数。
6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，R’的取代度为0.8-2.0。
7.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述离子型多糖衍生物的聚合度为100-2000。
8.如权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，所述离子型多糖衍生物由如下方法制备得到：包括将高分子、酰化试剂和含
Figure FDA0004122634700000031
基团的试剂进行反应，得到所述离子型多糖衍生物。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述高分子、酰化试剂和含
Figure FDA0004122634700000032
基团的试剂的质量比为1:(0.5-7):(3-9)。
10.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述高分子选自纤维素、纤维素衍生物、淀粉、淀粉衍生物、壳聚糖、葡聚糖和甲壳素中的至少一种。
11.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述酰化试剂选自2-氯丙酰氯、2-溴丙酰溴和氯乙酰氯中的至少一种。
12.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述含
Figure FDA0004122634700000033
基团的试剂选自含咪唑基团、吡啶基团、吡咯基团、季铵盐基团、季鏻盐基团、哌啶盐基团中的一种、两种或更多种的试剂。
13.如权利要求12所述的应用，其特征在于，所述含咪唑基团的试剂选自1-丁基咪唑、1-甲基咪唑、1-乙基咪唑、咪唑和1-烯丙基咪唑中的至少一种。
14.如权利要求12所述的应用，其特征在于，所述含季鏻盐基团的试剂选自三丁基膦、三甲基膦、三乙基膦和三苯基膦中的至少一种。
15.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述离子型多糖衍生物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将高分子溶于溶剂1中，得到高分子溶液；向得到的高分子溶液中加入酰化试剂，进行反应，得到高分子酯；
(2)将高分子酯溶于溶剂2中，得到高分子酯溶液；向得到的高分子酯溶液中加入含
Figure FDA0004122634700000041
基团的试剂，进行反应，得到多糖衍生物；和
(3)将步骤(2)中所得产物溶于水中，加入盐，进行阴离子交换，然后过滤分离沉淀，洗涤、干燥，得到所述离子型多糖衍生物。
16.如权利要求15所述的应用，其特征在于，所述溶剂1选自离子液体、砜类溶剂和酰胺类溶剂中的一种、两种或更多种。
17.如权利要求16所述的应用，其特征在于，所述离子液体包括但不限于下述物质中的一种：1-乙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体(AmimCl)、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体(BmimCl)、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体(EmimAc)、1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、N-乙基吡啶氯盐离子液体、N-乙基吡啶溴盐离子液体、1,3-二甲基咪唑二甲基磷酸酯盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸酯盐离子液体、3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、N-甲基吡啶甲酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体。
18.如权利要求16所述的应用，其特征在于，所述砜类溶剂、酰胺类溶剂选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。
19.如权利要求15所述的应用，其特征在于，所述溶剂1选自离子液体和砜类溶剂或酰胺类溶剂的混合溶剂时，二者的质量比为(0～9):(0-4)。
20.如权利要求15所述的应用，其特征在于，所述溶剂2选自砜类溶剂、酰胺类溶剂的至少一种。
21.如权利要求20所述的应用，其特征在于，所述溶剂2选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。
22.如权利要求15所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，所述高分子溶液的质量分数为5～10％。
23.如权利要求15所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，所述反应的温度为30-60℃，所述反应的时间为1-4h。
24.如权利要求15所述的应用，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为60-100℃，所述反应的时间为24-48h。
25.如权利要求15所述的应用，其特征在于，步骤(3)中，所述步骤(2)制备得到的产物与盐的质量比为1:(1～3)。
26.如权利要求15所述的应用，其特征在于，所述的盐为双三氟甲磺酰亚胺钠、全氟辛酸钠和全氟庚磺酸钠中的至少一种。
27.一种防冰涂层组合物，其包含权利要求1-3任一项中所述的离子型多糖衍生物。
28.权利要求27所述的防冰涂层组合物用作玻璃、金属、硅片、陶瓷片、木质材料的防冰涂层的应用。
29.如权利要求28所述的应用，其特征在于，所述玻璃为相机镜头、眼镜、镜子、护目镜、显示设备、车辆挡风玻璃和后视镜中的至少一种。
30.一种防冰涂层，其包含权利要求1-3任一项中所述的离子型多糖衍生物或者权利要求27所述的防冰涂层组合物。
31.权利要求30所述的防冰涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有权利要求1-3任一项中所述的离子型多糖衍生物的溶液涂覆于基材上，制备得到所述防冰涂层。
32.如权利要求31所述的制备方法，其特征在于，含有所述的离子型多糖衍生物的溶液的质量分数为1-50％。
33.如权利要求31所述的制备方法，其特征在于，含有所述的离子型多糖衍生物的溶液所使用的溶剂选自水、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、丙酮、四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮、吡啶、乙醇、甲醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、甲乙酮中的一种、两种或更多种。
34.如权利要求33所述的制备方法，其特征在于，当溶剂选自上述溶剂中的两种时，二者的质量比为4:(1-4)。
CN202110483393.6A 2021-04-30 2021-04-30 离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用 Active CN115260320B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110483393.6A CN115260320B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110483393.6A CN115260320B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115260320A CN115260320A (zh) 2022-11-01
CN115260320B true CN115260320B (zh) 2023-05-05

Family

ID=83745404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110483393.6A Active CN115260320B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115260320B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101932648A (zh) * 2008-02-01 2010-12-29 罗盖特公司 基于可溶性淀粉的热塑组合物以及用于制备此类组合物的方法
CN102850706A (zh) * 2012-09-18 2013-01-02 福州大学 一种醚化淀粉接枝共聚物高吸水性树脂及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10200717A1 (de) * 2002-01-10 2003-07-31 Knoell Hans Forschung Ev Verwendung von Polysaccharid-Derivaten als antiinfektive Substanzen
US7589051B2 (en) * 2004-04-08 2009-09-15 Hercules Incorporated Cationic, oxidized polysaccharides in conditioning applications
IT1391668B1 (it) * 2008-07-23 2012-01-17 Universita' Degli Studi Di Trieste Materiali nanocompositi basati su nanoparticelle metalliche stabilizzate con polisaccaridi a struttura ramificata.
AU2012258767B2 (en) * 2011-05-23 2017-01-05 Virent, Inc. Production of chemicals and fuels from biomass
US11242446B2 (en) * 2015-04-13 2022-02-08 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Cellulose composite
CN105061605B (zh) * 2015-07-15 2017-12-26 中国科学院化学研究所 一种具有荧光性质的改性多糖及其制备方法和应用
JP6911039B2 (ja) * 2016-02-15 2021-07-28 ハーキュリーズ エルエルシー ホームケア組成物
CN109293951A (zh) * 2017-07-25 2019-02-01 中国科学院化学研究所 一种含有响应性荧光多糖衍生物的均相溶液及其制备方法和用途

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101932648A (zh) * 2008-02-01 2010-12-29 罗盖特公司 基于可溶性淀粉的热塑组合物以及用于制备此类组合物的方法
CN102850706A (zh) * 2012-09-18 2013-01-02 福州大学 一种醚化淀粉接枝共聚物高吸水性树脂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115260320A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3317304B1 (en) Preparation of poly alpha-1,3-glucan esters using cyclic organic anhydrides
Prasad et al. Weak gel of chitin with ionic liquid, 1-allyl-3-methylimidazolium bromide
Wu et al. A novel biomass-ionic liquid platform for the utilization of native chitin
Carneiro et al. Chitosan as a smart coating for controlled release of corrosion inhibitor 2-mercaptobenzothiazole
US20150321257A1 (en) Method for manufacturing silver nanowires using ionic liquid
WO2010058941A2 (ko) 이온성 액체를 이용한 금속 나노와이어의 제조방법
JP6686500B2 (ja) 導電性高分子水溶液、及び導電性高分子膜
US8884003B2 (en) Method of chlorinating polysaccharides or oligosaccharides
CN115260320B (zh) 离子型多糖衍生物用作防冰涂层材料的应用
Natterodt et al. Cellulose nanocrystals: Surface modification, applications and opportunities at interfaces
CN108276889B (zh) 一种汽车用单组分水性黑漆及其制备方法
US8901054B2 (en) Cellulose and cellulose ether solutions and use thereof
KR19990077979A (ko) 양성구아검유도체의제조방법
NO821071L (no) Geldannende sammensetning paa basis av en celluloseeter, fremgangsmaate til fremstilling av en gel, fremgangsmaate til reversibel oppheving av gelen og dens anvendelse ved sekundaerbefordring av jordolje
EP2930190B1 (en) Method for preparing acetylated cellulose ethers having improved anti-fouling properties, and acetylated cellulose ethers prepared by same
CN108424679B (zh) 一种具有红外光学特性的含双金属配位的聚合物涂层、制备方法及其应用
CN115260839B (zh) 离子型多糖衍生物用作防雾涂层材料的应用
CN113416212B (zh) 一种低粘度叠氮离子液体及其合成方法
CN109486354A (zh) 一种导电超疏水涂料及其制备方法
CN109135566A (zh) 一种高硬度高自洁绝缘性能优异的防污涂料的制备方法
KR20120118010A (ko) 다당류 또는 올리고당의 염소화 방법
CN104497150A (zh) 一种脂溶性纤维素混合酯的制备方法
CN111333910B (zh) 用于聚乳酸的成核剂、组合物及成核剂的制备方法
CN114478924A (zh) 一种有机介电材料、复合膜及其制备方法与应用
Kamitakahara et al. Synthesis and Structure/Property Relationships of Regioselective 2‐O‐, 3‐O‐and 6‐O‐Ethyl Celluloses

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant