一种聚萘醚酮芳香酰胺及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚萘醚酮芳香酰胺及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的聚萘醚酮芳香酰胺含有醚酮和萘结构，是一种结构新颖的聚芳酰胺，在室温下可直接溶于DMF、DMAc、DMSO或NMP等极性溶剂中，不需要助溶剂辅助，是一种可溶型聚芳酰胺；本发明专利技术的合成方法简单，可控性强，具有良好的工业化前景；本发明专利技术的聚萘醚酮芳香酰胺制成聚合物薄膜，所得聚合物薄膜的拉伸强度最高可达110MPa，杨氏模量可达3.3GPa，具有优异的力学性能。

A kind of poly (naphthalene ether ketone) aromatic amide and its preparation and Application

The invention belongs to the technical field of polymer materials, in particular to a poly (naphthalene ether ketone) aromatic amide and a preparation method and application thereof. The polyarylamide provided by the invention contains ether ketone and naphthalene structure, which is a polyarylamide with novel structure. It can be directly dissolved in polar solvents such as DMF, DMAC, DMSO or NMP at room temperature, without auxiliary solvent, and is a soluble polyarylamide. The synthesis method of the invention is simple, controllable, and has good industrial prospect; the polyarylamide of the invention has good industrial prospect The tensile strength and Young's modulus of the film are up to 110 MPa and 3.3 GPA respectively, which have excellent mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种聚萘醚酮芳香酰胺及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种聚萘醚酮芳香酰胺及其制备方法和应用。
技术介绍
通常将85％以上酰胺键与苯环直接相连的芳香聚酰胺称为聚芳酰胺。聚芳酰胺是一种优秀的高性能聚合物材料，以成功商品化的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)-芳纶1414即Kevlar纤维为例，其具有高浓度的酰胺键，且酰胺键之间形成了高浓度氢键，使芳纶1414高度取向规则排布，因而其具有高结晶性和极高的力学强度。此外，聚芳酰胺主链的刚性芳环结构中，苯环的憎水性极大程度的降低了其吸水率，同时赋予其极高的热稳定性，如芳纶1414的玻璃化转变温度(Tg)高达300℃以上，熔融温度高于500℃，但正由于其高结晶性和高热稳定性，导致其不可以进行熔融加工或溶液加工，而只能溶于浓硫酸中进行纺丝加工，然而这种加工方式成本高，环境污染大，这极大的限制了聚芳酰胺材料的应用领域。因此，寻求新的可溶型聚芳酰胺对于扩大聚芳酰胺的应用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚萘醚酮芳香酰胺及其制备方法和应用，该聚萘醚酮芳香酰胺含有醚酮和萘结构，结构新颖，是一种可溶型聚芳酰胺。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种聚萘醚酮芳香酰胺，具有式I所示结构：其中，n＝60～560。本专利技术提供了上述技术方案所述聚萘醚酮芳香酰胺的制备方法，包括以下步骤：将1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮、亚磷酸三苯酯、N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂混合，进行Yamazaki磷酰化反应，得到聚萘醚酮芳香酰胺。优选的，所述1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮和亚磷酸三苯酯的摩尔比为0.9～1：0.9～1:1.1～4。优选的，所述N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂的质量比为1:0.2～0.4:0.08～0.12。优选的，所述混合的过程包括以下步骤：先将1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮、N-甲基吡咯烷酮和吡啶混合，得到混合物料，然后将所述混合物料、亚磷酸三苯酯和氯化锂混合。优选的，所述混合物料的固含量为10～20％。优选的，所述Yamazaki磷酰化反应的温度为90～130℃，时间为6～8h。优选的，完成所述Yamazaki磷酰化反应后还包括：将所得物料依次进行冷却、过滤、粉碎、煮沸和烘干，得到聚萘醚酮芳香酰胺。优选的，所述煮沸包括依次进行的甲醇煮沸和水煮沸；所述甲醇煮沸和水煮沸的次数独立为5～10次。本专利技术提供了上述技术方案所述聚萘醚酮芳香酰胺在膜材料中的应用。本专利技术提供了一种聚萘醚酮芳香酰胺，该聚萘醚酮芳香酰胺含有醚酮和萘结构，是一种结构新颖的聚芳酰胺，在室温下可直接溶于DMF、DMAc、DMSO或NMP等极性溶剂中，不需要助溶剂辅助，是一种可溶型聚芳酰胺；本专利技术提供了所述聚萘醚酮芳香酰胺的制备方法，本专利技术利用含醚酮结构的二胺单体，以双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮和1，4-萘二酸为原料，通过Yamazaki磷酰化缩聚反应方法，合成主链含醚酮结构的含萘聚芳酰胺，方法简单，可控性强，具有良好的工业化前景。本专利技术提供了所述聚萘醚酮芳香酰胺在膜材料中的应用，将所述聚萘醚酮芳香酰胺制成聚合物薄膜，所得聚合物薄膜的拉伸强度最高可达110MPa，杨氏模量可达3.3GPa，具有优异的力学性能，应用前景广泛。附图说明图1为实施例1制备的聚萘醚酮芳香酰胺的红外谱图；图2为实施例1制备的聚萘醚酮芳香酰胺的核磁谱图；图3为实施例1制备的聚萘醚酮芳香酰胺的DSC图；图4为实施例3的聚萘醚酮芳香酰胺制成的聚合物薄膜实物图。具体实施方式本专利技术提供了一种聚萘醚酮芳香酰胺，具有式I所示结构：其中，n＝60～560。在本专利技术中，所述n优选为100～500，更优选为200～400，最优选为250～350。本专利技术提供了上述技术方案所述聚萘醚酮芳香酰胺的制备方法，包括以下步骤：将1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮、亚磷酸三苯酯、N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂混合，进行Yamazaki磷酰化反应，得到聚萘醚酮芳香酰胺。在本专利技术中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。本专利技术将1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮、亚磷酸三苯酯、N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂混合。在本专利技术中，所述双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮优选按照文献(Chin-PingYangandFeng-ZhiHsiao,JournalofPolymerResearch,10:181-193,2003)所述方法合成。在本专利技术中，所述1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮和亚磷酸三苯酯的摩尔比优选为0.9～1:0.9～1:1.1～4，更优选为1:1:1.1；所述N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂的质量比优选为1:0.2～0.4:0.08～0.12，更优选为1:0.25～0.35:0.09～0.11，最优选为1:0.3:0.1。在本专利技术中，亚磷酸三苯酯作为催化剂，N-甲基吡咯烷酮和吡啶作为溶剂，氯化锂作为助溶剂。在本专利技术中，所述混合的过程优选包括以下步骤：先将1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和吡啶(Py)混合，得到混合物料，然后将所述混合物料、亚磷酸三苯酯(TPPi)和氯化锂(LiCl)混合。在本专利技术中，所述混合物料的固含量优选为10～20％，更优选为12～18％，最优选为15～16％。本专利技术对所述混合的过程没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知的方式能够将原料混合均匀即可。完成所述混合后，本专利技术将所得体系进行Yamazaki磷酰化反应。本专利技术优选在装有温度计、球形冷凝管和机械搅拌器且带有氮气通口的反应器中进行所述Yamazaki磷酰化反应，所述Yamazaki磷酰化反应优选在氮气保护和搅拌条件下进行。在本专利技术中，所述Yamazaki磷酰化反应的温度优选为90～130℃，更优选为100～120℃，最优选为105～110℃，时间优选为6～8h，更优选为6.5～7.5h。在本专利技术中，所述Yamazaki磷酰化反应的具体过程优选包括：在搅拌条件下(搅拌速率优选为120～150rad/s)，升温(升温速率优选为1～5℃/min)至90～130℃，恒温反应3～4h，然后，搅拌速率升至500rad/s待体系粘度上升至表观黏度增大，恒温反应3～4h，停止搅拌和加热，反应结束。在本专利技术中，所述Yamazaki磷酰化反应的方程式如下：在本专利技术中，所述Yamazaki磷酰化反应的机理如下所示：在Yamazaki磷酰化反应过程中，1,4-萘二甲酸的羧基在催化剂亚磷酸三苯酯作用下与脱掉一个苯氧基的亚磷酸三苯酯形成配合物，然后所形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚萘醚酮芳香酰胺，其特征在于，具有式I所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种聚萘醚酮芳香酰胺，其特征在于，具有式I所示结构：



其中，n＝60～560。


2.权利要求1所述聚萘醚酮芳香酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮、亚磷酸三苯酯、N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂混合，进行Yamazaki磷酰化反应，得到聚萘醚酮芳香酰胺。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述1,4-萘二甲酸、双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)甲酮和亚磷酸三苯酯的摩尔比为0.9～1：0.9～1:1.1～4。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂的质量比为1:0.2～0.4:0.08～0.12。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合的过程包括以下步骤：
先将1,4-萘二甲酸、双...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海博，徐达，姜振华，周晨义，韩金轩，姜子龙，王兆阳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22