專利名稱：雙二羥基乙烯脲及其衍生物及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型有機(jī)化合物和它的多種衍生物分子結(jié)構(gòu)和合成方法，更具體地，本發(fā)明涉及雙二羥基乙烯脲及其多種衍生物合成與提純方法，
背景技術(shù)：
分子結(jié)構(gòu)中含多個(gè)N-CH2OH(氮羥甲基)或N-CH2-OR(氮羥甲基醚)活性基團(tuán)的脲 /甲醛樹脂，三聚氰胺/甲醛樹脂、雙氰胺/甲醛樹脂、鳥糞胺/甲醛樹脂等以價(jià)廉、固化交 聯(lián)效果優(yōu)良等特性，已廣泛用作熱固性丙烯酸樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧 樹脂涂料的交聯(lián)劑和棉、麻、絲綢等天然織物纖維抗皺和耐水洗處理劑。是目前使用最廣泛 的交聯(lián)劑品種之一，最具代表性的如氰特(CYTEE)公司和孟山都公司系列牌號(hào)產(chǎn)品，但這 一類交聯(lián)劑，合成時(shí)多以甲醛為原料，在與聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)均會(huì)放出低分子甲醛有 害氣體，導(dǎo)致環(huán)境污染或?qū)θ梭w造成傷害。近年來迫于環(huán)境保護(hù)壓力，這類交聯(lián)劑的使用受 到很大限制。開發(fā)綠色環(huán)?；颦h(huán)境友好的新型交聯(lián)劑以替代這類交聯(lián)劑產(chǎn)品已勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種符合環(huán)保要求、無害的雙二羥 基乙烯脲及其衍生物；本發(fā)明的另一目的還在于提供一種上述雙二羥基乙烯脲及其衍生物的制備方法 及其應(yīng)用。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來達(dá)到上述目的的雙二羥基乙烯脲，其分子式及制備方法為
<formula>formula see original document page 5</formula>該方法包括以下步驟1)、以乙二醛和尿素為原料，在堿性催化劑作用下合成雙二羥基乙烯脲；反應(yīng)過程 中通過嚴(yán)格控制尿素和乙二醛摩爾配比和反應(yīng)條件，即可合成出收率為98%以上的雙二羥 基乙烯脲產(chǎn)物。2)、以雙二羥基乙烯脲和胺、酰胺等苯酚類化合物為原料，在堿性或酸性催化劑作 用下，合成雙二羥基乙烯脲衍生物。3)、將雙二羥基乙烯脲及其衍生物用作織物纖維整理劑和熱固性聚合物涂料交聯(lián)劑。本發(fā)明雙二羥基乙烯脲的有機(jī)衍生物分子式及合成制備方法如下1、雙二羥基乙烯脲衍生物合成反應(yīng)原理
<formula>formula see original document page 6</formula>雙二羥基乙烯脲
化學(xué)式(1) 尿素 衍生物I化學(xué)式(2)
<formula>formula see original document page 6</formula>化學(xué)式(1)三聚氰胺H0|HCT TNnZcXnZ^n八CT_CH0H
<formula>formula see original document page 6</formula>衍生物Π 化學(xué)式(3)
<formula>formula see original document page 6</formula>化學(xué)式(1)雙氰胺衍生物J11化學(xué)式(4)<image>image see original document page 7</image>雙二羥基乙烯脲(化學(xué)式(1))，可與尿素、三聚氰胺、雙氰胺、鳥糞胺、咪唑等幾乎 所有的胺類或酰胺類化合物，經(jīng)縮合脫水反應(yīng)，制得多種衍生物。通過原料摩爾配比的控 制，可制備不同聚合度的衍生物。雙二羥基乙烯脲及其衍生物如化學(xué)式(1)、化學(xué)式(2)、化 學(xué)式(3)、化學(xué)式(4)、化學(xué)式(5)，分子結(jié)構(gòu)中均帶有多個(gè)活性羥基(NH-CH-OH)，這種活性 羥基可與多種含活潑氫的聚合物樹脂(如熱固性丙烯酸酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚 醛樹脂、環(huán)氧樹脂等)發(fā)生縮合脫水反應(yīng)而起交聯(lián)固化作用，或與棉、麻、絲等天然織物纖 維發(fā)生反應(yīng)，起到抗皺、耐水洗作用。這種交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)屬于縮聚脫水反應(yīng)，反應(yīng)副產(chǎn)物為 水，不產(chǎn)生任何有害的低分子化合物(如甲醛、甲醇等)。其交聯(lián)反應(yīng)機(jī)理如下
<image>image see original document page 7</image>
含不同活潑氫聚合物樹脂H2N^PoIymer，HO-polymer , Qrpolymer，HO-C-polymer。本發(fā)明涉及的雙二羥基乙烯脲及其衍生物屬于一類新型化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，可與多種含活性氫的聚合物發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，從而可替代傳統(tǒng)背景技術(shù)中所述類型的交 聯(lián)劑。且其特殊的分子化學(xué)結(jié)構(gòu)，保證了其與含活性氫聚合物發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，無小分 子甲醛等任何有害物質(zhì)放出。完全滿足環(huán)境友好要求，其交聯(lián)固化效果也相當(dāng)令人滿意。本發(fā)明可替代傳統(tǒng)內(nèi)含氮羥甲基或氮羥甲基醚活性官能團(tuán)的脲/甲醛樹脂，三聚氰胺/甲醛樹脂、雙氰胺/甲醛樹脂、鳥糞胺/甲醛樹脂等，廣泛用作多種含活潑氫的聚合 物樹脂涂料(如丙烯酸酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂等)的熱固性交聯(lián)劑，和 棉、麻、絲等天然織物纖維的抗皺處理劑及耐水性處理劑。本發(fā)明提供的這類新型有機(jī)化合 物特殊的分子結(jié)構(gòu)和交聯(lián)固化反應(yīng)機(jī)理，決定了它們?cè)诮宦?lián)固化使用過程中只釋放出水， 而不放出任何有害的小分子化合物(如甲醛、甲醇等)，屬于環(huán)境友好型化學(xué)交聯(lián)劑新品 種。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1、雙二羥基乙烯脲合成將60g尿素，290g40%乙二醛(乙二醛和尿素的摩爾比為2 1)，1. 5gNa0H分別 序加入反應(yīng)三頸瓶中，開動(dòng)反應(yīng)攪拌器，充氮?dú)庵脫Q反應(yīng)三頸瓶中空氣，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升 溫至60士2°C，反應(yīng)2hr，再升溫至80 90°C，反應(yīng)4hr，就制得固含量為50%的雙二羥基乙 烯脲水溶液。在50%雙二羥基乙烯脲水溶液中，加入50g磺酸型聚苯乙烯離子交換樹脂，攪 拌Ihr后，用濾紙過濾掉離子交換樹脂，即可除掉產(chǎn)物中少量的NaOH。得到純的雙二羥基乙 烯脲水溶液，最后用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在90士2°C條件下，脫出產(chǎn)物中的溶劑水，既可得到淡 黃色透明液體狀的雙二羥基乙烯脲化合物，該化學(xué)反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化率和收率都> 99%，產(chǎn) 物純度> 98%，基本上為一不可逆化學(xué)反應(yīng)過程。實(shí)施例2雙二羥基乙烯脲衍生物I (化學(xué)式(2))的合成實(shí)施例1制備的內(nèi)含Naoh催化劑的50%雙二羥基乙烯脲水溶液350g中加入15g 尿素，在N2保護(hù)下，升溫至90士2°C，攪拌反應(yīng)4hr，即制得52. 3%衍生物I水溶液，在此產(chǎn) 物水溶液中加入50g磺酸型聚苯乙烯離子交換樹脂，常溫?cái)嚢鐸hr后，去除溶液里NaOH，用 濾紙過濾掉離子交換樹脂，即得到衍生物I純水溶液，用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，在90士2°C條件 下，脫出產(chǎn)物中溶劑水，既可制得淺黃色透明粘稠液體狀衍生物I，產(chǎn)物收率在98%以上。實(shí)施例3雙二羥基乙烯脲衍生物II (化學(xué)式(3))的合成實(shí)施例1制備的內(nèi)含NaOH的50%雙二羥基乙烯脲水溶液350g中加入三聚氰胺 21g，在N2保護(hù)下，升溫至90士2°C，攪拌反應(yīng)4hr，即制得53. 3%衍生物II水溶液，在此水溶 液中加入50g磺酸型苯乙烯離子交換樹脂，室溫?cái)嚢鐸hr后，去除溶液中NaOH，然后用濾紙 過濾掉離子交換樹脂，即得到衍生物II純水溶液，用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，在90士2°C條件下， 脫掉產(chǎn)物中溶劑水，即可得到黃色、透明、粘稠液體狀衍生物II，產(chǎn)物收率在97%以上。實(shí)施例4雙二羥基乙烯脲衍生物III (化學(xué)式(4))的合成實(shí)施例1制備的內(nèi)含NaOH的50 %雙二羥基乙烯脲水溶液，350g中加入雙氰胺21g，在隊(duì)保護(hù)下，升溫至90士2°C，攪拌反應(yīng)5hr，即制得53. 3%衍生物III水溶液，在此水溶液中加入50g磺酸型聚苯乙烯離子交換樹脂，室溫?cái)嚢鐸hr后，去除溶液中NaOH，然后用 濾紙過濾掉離子交換樹脂，即制得衍生物III純水溶液。
權(quán)利要求
雙二羥基乙烯脲，其特征在于，該有機(jī)化合物分子式為FSA00000054987100011.tif
2.一種制備權(quán)利要求1所述的有機(jī)化合物雙二羥基乙烯脲的方法，其特征在于，它是 以乙二醛和尿素為原料，其摩爾比為2 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合成雙二羥基乙 烯脲。
3.權(quán)利要求1所述的雙二羥基乙烯脲在織物纖維整理，熱固型聚合物涂料領(lǐng)域中作為 交聯(lián)劑的應(yīng)用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙二羥基乙烯脲的有機(jī)衍生物，其特征在于，其雙二羥基乙 烯脲有機(jī)衍生物分子式為<formula>formula see original document page 2</formula>
5.一種制備權(quán)利要求4所述的有機(jī)化合物雙二羥基乙烯脲有機(jī)衍生物的方法，其特征 在于，它是以雙二羥基乙烯脲和尿素、摩爾比為4 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合成雙 二羥基乙烯脲即得所述的雙二羥基乙烯脲衍生物。
6.權(quán)利要求4所述的雙二羥基乙烯脲有機(jī)衍生物，在織物纖維整理熱固型聚合物涂料 領(lǐng)域中作為交聯(lián)劑的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙二羥基乙烯脲的有機(jī)衍生物，其特征在于，其雙二羥基乙 烯脲有機(jī)衍生物分子式為<formula>formula see original document page 3</formula>
8.一種制備權(quán)利要求7所述的有機(jī)化合物雙二羥基乙烯脲有機(jī)衍生物的方法，其特征 在于，它是以雙二羥基乙烯脲和三聚氰胺、摩爾比為6 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合 成雙二羥基乙烯脲即得所述的雙二羥基乙烯脲衍生物。
9.權(quán)利要求7所述的雙二羥基乙烯脲有機(jī)衍生物，在織物纖維整理熱固型聚合物涂料 領(lǐng)域中作為交聯(lián)劑的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙二羥基乙烯脲的有機(jī)衍生物，其特征在于，其雙二羥基乙 烯脲有機(jī)衍生物分子式為<formula>formula see original document page 3</formula>
11.一種制備權(quán)利要求10所述的有機(jī)化合物雙二羥基乙烯脲有機(jī)衍生物的方法，其特 征在于，它是以雙二羥基乙烯脲和雙氰胺、摩爾比為4 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合 成雙二羥基乙烯脲即得所述的雙二羥基乙烯脲衍生物。
12.權(quán)利要求10所述的雙二羥基乙烯脲有機(jī)衍生物，在織物纖維整理熱固型聚合物涂 料領(lǐng)域中作為交聯(lián)劑的應(yīng)用。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙二羥基乙烯脲的有機(jī)衍生物，其特征在于，其雙二羥基乙 烯脲有機(jī)衍生物分子式為<formula>formula see original document page 4</formula>
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的有機(jī)化合物雙二羥基乙烯脲衍生物的方法，其特征在于， 它是以雙二羥基乙烯脲和鳥糞胺、摩爾比為4 1，在堿性催化劑作用下80-90°C合成雙二 羥基乙烯脲即得所述的雙二羥基乙烯脲衍生物。
15.權(quán)利要求13所述的雙二羥基乙烯脲的有機(jī)衍生物，在織物纖維整理，熱固型聚合 物涂料領(lǐng)域中作為交聯(lián)劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙二羥基乙烯脲及多種衍生物及其制備方法和用途，該類化合物分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)高活性羥基，這種活性羥基可與多種內(nèi)含活潑氫的聚合物發(fā)生脫水縮合交聯(lián)反應(yīng)，從而可替代傳統(tǒng)內(nèi)含氮羥甲基或氮羥甲基醚活性官能團(tuán)的脲/甲醛樹脂，三聚氰胺/甲醛樹脂、雙氰胺/甲醛樹脂、鳥糞胺/甲醛樹脂等，廣泛用作多種含活潑氫的聚合物樹脂涂料(如丙烯酸酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂等)的熱固性交聯(lián)劑，和棉、麻、絲等天然織物纖維的抗皺處理劑及耐水性處理劑。本發(fā)明在交聯(lián)固化使用過程中只釋放出水，而不放出任何有害的小分子化合物(如甲醛、甲醇等)，屬于環(huán)境友好型化學(xué)交聯(lián)劑新品種。
文檔編號(hào)D06M13/432GK101817825SQ201010122529
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者劉濤, 趙志輝 申請(qǐng)人:廣東銀洋樹脂有限公司