一种生物质基聚酰胺树脂的合成方法技术

一种生物质基聚酰胺树脂的合成方法，该新型树脂以呋喃二胺及其衍生物作为聚合前体的二胺单元，与二酸单元进行聚合反应得到。该发明专利技术所述的二胺单元可由生物质转化而来，是传统石油路线合成聚酰胺的重要补充，符合可持续发展的要求。该发明专利技术所述的聚酰胺化合物结构新颖、制备条件温和、过程简单、收率较高，具有优异的热力学性能和机械性能。

Synthesis of a biomass based polyamide resin

A synthetic method of biomass based polyamide resin was obtained. The new resin was synthesized by the polymerization of furan two amine and its derivatives as the two amine unit of the polymerized precursor. The two amine unit of the invention can be transformed from biomass, and is an important supplement to the synthesis of polyamide by traditional oil routes, which meets the requirements of sustainable development. The polyamide compound has the advantages of novel structure, mild preparation conditions, simple process and high yield, and has excellent thermodynamic and mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质基聚酰胺树脂的合成方法
本专利技术涉及一种生物质基聚酰胺树脂的合成方法，该新型树脂以呋喃二胺及其衍生物作为聚合前体的二胺单元，与二元酸单元进行聚合反应得到。
技术介绍
聚酰胺类化合物由于具有优良的力学性能、耐热性、自润性、电绝缘性、耐化学腐蚀性，被广泛用于汽车、电器、通讯、电子、机械等行业，是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。随着社会发展，聚酰胺类化合物的需求量巨大且不断快速增长。现有的聚酰胺如尼龙6、尼龙66的单体主要是由化石资源得到的，消耗量巨大，存在着不可再生的问题。而生物质资源来源广泛且绿色可再生，因此开发基于生物质的聚酰胺材料具有重大意义。现有的以生物质为原料合成的聚酰胺例如尼龙-11(w-氨基-十一酸缩聚)、尼龙-12(聚十二内酰胺)，存在着热力学性能较差的缺点，而尼龙-56的尺寸稳定性和停留热稳定性较差。而中国专利CN201610243930.9和专利CN201010549159.0报道的含有生物质基的聚酰胺树脂均具有较好的机械性能和热力学稳定性。因此，研究开发具有优异热力学性能和稳定性能的生物质基聚酰胺树脂仍然是目前研究的热点问题。
技术实现思路
本专利技术涉及一种生物质基聚酰胺树脂的合成方法，具体来讲，该树脂含有二元胺单元和二元酸单元，其中二元胺单元包括a、b中的一种或二种:a.生物质基的呋喃类二胺单元，b.生物质基的四氢呋喃类二胺单元，而二元酸单元包括c、d、e、f、g中的一种或二种以上：c.生物质基的呋喃类二元酸单元，d.生物质基的四氢呋喃类二元酸单元，e.碳原子数为2-10的脂肪族直链式二酸单元，f.对苯二甲酸单元，g.萘二甲酸单元。其中二元胺单元中，a单元含量为a和b单元总量的0mol％-100mol％；c、d、e、f单元含量分别为c、d、e、f和g单元总量的0mol％-100mol％。所述生物质聚酰胺树脂中，二元胺和二元酸的物质的量之比为1:1。本专利技术所述生物质基来源的呋喃二胺单元为2,5-二甲胺基呋喃、3,4-二甲胺基呋喃中的一种或两种。所述生物质基来源的四氢呋喃二胺单元为2,5-二甲胺基四氢呋喃、3,4-二甲胺基四氢呋喃中的一种或两种。所述生物质基来源的呋喃类二元酸单元为2,5-呋喃二甲酸、3,4-呋喃二甲酸中的一种或两种。所述生物质基来源的四氢呋喃类二元酸单元为2,5-四氢呋喃二甲酸、3,4-四氢呋喃二甲酸中的一种或两种。所述碳原子数为2-10的脂肪族直链式二酸单元为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、正癸二酸中的一种或多种。所述萘二甲酸单元为2,6-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸中的一种或两种。本专利技术所述含有生物质基的聚酰胺树脂的合成过程包括预聚反应和固聚反应；其中预聚反应以次磷酸钠一水合物为催化剂，催化剂的用量为原料二元酸和二元胺总物质的量的1％-30％；以水为溶剂，反应液中二元酸的总浓度0.1-5.0mol/L，200-250℃下反应0.5-10h，真空干燥，过筛后在250℃下进行固聚反应5-20h。本专利技术所述含有生物质基的聚酰胺树脂的性质包括：熔点为270-300℃，玻璃化转变温度为80-110℃，拉伸强度为85-95MPa。与现有技术相比，本专利技术合成了一种新型的生物质基聚酰胺树脂，具有更加优异的热力学稳定性和机械稳定性。具体实施方式实施例1：在500mL高压反应釜中加入12.4g2,5-二甲胺基呋喃，16.6g对苯二甲酸，0.058g次磷酸钠一水合物，100mL去离子水。氮气置换反应釜内空气10次，以1000rpm的转速搅拌，3℃/min升温至200℃，此时反应釜中水蒸气压力为2MPa，反应3h，继续3℃/min升温至250℃，升温过程中不断缓慢放出水蒸气使得釜内压力维持在2MPa，继续反应3h。得到相对粘度为1.8的低聚物。将所得低聚物在70℃真空干燥24h，粉碎后过10目筛，在250℃，抽真空下进行10小时的固相聚合反应，得到熔点为290℃的白色聚酰胺树脂。其玻璃化转变温度为102℃，拉伸强度为93MPa，拉伸伸长率为20％，缺口冲击强度为2.1kJ/m2。实施例2：热力学性能：采用NetzschSTA449F3仪器测定样品的熔点和玻璃化温度。准确称取5mg样品以20℃/min的加热速率测定其熔点及玻璃化转变温度。实施例3：物理机械性能：将制备的样品注塑称为哑铃型样条，根据ISO标准测试其拉伸强度和拉伸伸长率、缺口冲击强度。以上所述，仅为本专利技术部分具体实施例，但是本专利技术的保护范围并不仅限于此，也不因各实施例的先后次序对本专利技术造成任何限制，任何熟悉本专利技术
的技术人员在本专利技术报道的技术范围内，可轻易进行变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围不仅限于以上实施例，应该以权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质基聚酰胺树脂的合成方法，其特征在于：该树脂含有二元胺单元和二元酸单元，其中二元胺单元包括a、b中的一种或二种:a.生物质基的呋喃类二胺单元，b.生物质基的四氢呋喃类二胺单元，而二元酸单元包括c、d、e、f、g中的一种或二种以上：c.生物质基的呋喃类二元酸单元，d.生物质基的四氢呋喃类二元酸单元，e.碳原子数为2‑10的脂肪族直链式二酸单元，f.对苯二甲酸单元，g.萘二甲酸单元；所述生物质聚酰胺树脂中，二元胺和二元酸的物质的量之比为1:1。

【技术特征摘要】
1.一种生物质基聚酰胺树脂的合成方法，其特征在于：该树脂含有二元胺单元和二元酸单元，其中二元胺单元包括a、b中的一种或二种:a.生物质基的呋喃类二胺单元，b.生物质基的四氢呋喃类二胺单元，而二元酸单元包括c、d、e、f、g中的一种或二种以上：c.生物质基的呋喃类二元酸单元，d.生物质基的四氢呋喃类二元酸单元，e.碳原子数为2-10的脂肪族直链式二酸单元，f.对苯二甲酸单元，g.萘二甲酸单元；所述生物质聚酰胺树脂中，二元胺和二元酸的物质的量之比为1:1。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述生物质基来源的呋喃二胺单元为2,5-二甲胺基呋喃、3,4-二甲胺基呋喃中的一种或两种。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述生物质基来源的四氢呋喃二胺单元为2,5-二甲胺基四氢呋喃、3,4-二甲胺基四氢呋喃中的一种或两种。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述生物质基来源的呋喃类二元酸单元为2,5-呋喃二甲酸、3,4-呋喃二甲酸中的一种或两种。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述生物质基来源的四氢呋喃类二元酸单元为2,5-四氢呋喃二甲酸、3,4-四氢呋喃二甲酸中的一种或两种...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，徐永明，马继平，苗虹，高进，贾秀全，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21