一种聚酯酰胺材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酯酰胺材料及其制备方法，该聚酯酰胺材料由双噁唑啉和双羧基化合物反应得到，其中，双羧基化合物与双噁唑啉发生开环加聚反应，双羧基化合物中包括双羧基POSS时，可制得侧基包含POSS的聚酯酰胺材料，该聚酯酰胺材料结构新颖，具有优异的热稳定性和疏水性能，且制备工艺简单、条件温和、产物易于得到。

A polyester amide material and its preparation method

The invention discloses a polyester amide material and a preparation method thereof. The polyester amide material is obtained by the reaction of bisoxazoline and dicarboxylic compound, wherein, the ring opening polymerization reaction of the bicarboxylic compound and the bisoxazoline occurs, and when the bicarboxylic compound includes the bicarboxylic poss, the polyester amide material with the side group containing the poss can be prepared. The polyester amide material has novel structure and excellent performance The preparation process is simple, the conditions are mild, and the product is easy to get.

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯酰胺材料及其制备方法
本专利技术涉及POSS基聚合物，具体涉及一种侧基为POSS的聚酯酰胺材料及其制备方法。
技术介绍
笼型倍半硅氧烷(POSS)是一种纳米尺寸的有机-无机杂化的Si-O-Si结构的化合物。POSS在材料改性方面具有很大的优势，如POSS尺寸均一使之容易在基体中分散均匀，POSS表面的有机官能团的种类可设计性强，可赋予POSS独特的的性能。由于POSS特殊的结构，以POSS为原料制得的POSS基聚合物在热稳定性、力学性能、疏水性等方面有很好的改善，因此，POSS在生物医药领域、电子领域、光学和磁学领域、传感器以及催化领域等有巨大的应用前景。POSS一般会通过两种形式来改善聚合物的性能，即物理改性和化学该性。物理改性一般是将POSS以一种刚性粒子的形式与聚合物掺杂进行共混改性，其中，POSS以填料方式存在并增强改性聚合物的性能。化学改性是将POSS以化学反应的方式引入到聚合物分子链中，从分子结构上对聚合物进行改性。化学改性直接从分子层面对聚合物结构进行优化，所以是最有效和应用最广的一种方法。聚酯酰胺是一种具有优良综合性能的树脂，目前合成聚酯酰胺的方法有很多，但是利用将POSS引入到聚酯酰胺侧链上，从而制备热稳定性能好、力学性能优异、疏水性良好的聚酯酰胺的方法却未见公开报道。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，通过双噁唑啉和双羧基化合物开环加成聚合反应得到，双羧基化合物与双噁唑啉发生开环加聚反应，双羧基化合物包括双羧基POSS时，可制得侧基含POSS的聚酯酰胺材料，该聚酯酰胺材料结构新颖，具有优异的热稳定性、结晶性和疏水性能，且制备工艺简单、条件温和、产物易得，从而完成本专利技术。本专利技术的目的一方面在于提供一种聚酯酰胺材料，由双噁唑啉和双羧基化合物反应得到。其中，双噁唑啉选自1,3-PBO、1,4-PBO和BOZ中的一种或几种，优选为1,3-PBO，双羧基化合物包括羧二酸化合物，羧二酸化合物选自烷烃类二酸、脂肪类二酸和芳香类二酸中的一种或几种，优选为烷烃类二酸，更优选为丁二酸、己二酸和癸二酸中的一种或几种。其中，双羧基化合物还包括双羧基POSS，羧二酸化合物和双羧基POSS的物质的量之比为1:0～0:1，优选为0.95:0.05～0.6:0.4，更优选为0.95:0.05～0.7:0.3，其中，所述双羧基POSS的结构式如式(I)所示：其中，在式(I)中，m≥1；n＝0～4，；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7各自独立地选自氢、烷基、苯基、取代苯基或脂环基。其中，烷基选自C1～C9的烷基，优选为C2～C8的烷基，更优选为正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或异辛基，取代苯基为烷基取代苯基或硝基取代苯基，优选为对甲苯基、邻甲苯基或间甲苯基，脂环基为C3～C8的脂环基，优选为C3～C6的脂环基，如环丙烷基、环丁烷基、环戊烷基或环己烷基。本专利技术的另一方面在于提供一种制备权利要求1至5之一所述的聚酯酰胺材料的方法，包括以下步骤：步骤1、将原料混合，进行反应，得到反应产物；步骤2、对步骤1所得反应产物进行后处理，得到最终产物；其中，步骤1中，原料中任选地加入双羧基POSS，双羧基POSS按以下步骤制得：步骤1-1、将含有双键的POSS与含有巯基的烷基二羧酸分散于溶剂中，然后加入引发剂，进行反应；步骤1-2、步骤1的反应结束后，进行后处理，得到含有双羧基的多面体低聚倍半硅氧烷。其中，步骤1-1中，所述含有双键的POSS如式(III)所示：其中，在式(III)中，m≥1；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7各自独立地选自氢、烷基、苯基、取代苯基或脂环基；和/或所述含有巯基的烷基二羧酸如下式所示：其中，n为0～4；所述含有双键的POSS与含有巯基的烷基二羧酸的摩尔比为1：(1～2)，步骤1-1中，所述溶剂为四氢呋喃，所述引发剂为热引发剂，优选为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。其中，步骤1中，反应在隔绝空气环境下进行，依次将双噁唑啉、双羧基POSS、羧二酸化合物及溶剂加入到反应器中，将反应物加热至140～160℃，搅拌，待反应物溶解后，升温至180℃～220℃，反应10～15h。步骤1中，隔绝空气环境为无氧无水环境，优选为氮气或氩气氛围，更优选为氮气氛围；溶剂为高沸点溶剂，优选为二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种，更优选为N,N-二甲基甲酰胺，其中，溶剂的加入量为使双羧基POSS的物质的量浓度为0mol/L～3.3mol/L的量。根据本专利技术提供具有以下有益效果：1.本专利技术所制备的聚酯酰胺材料，由于其侧链含结晶性的POSS基团，使得本专利技术中的侧链含有POSS的聚酯酰胺本身不具有结晶性，但侧链是结晶的。2.本专利技术制备的聚酯酰胺材料，由于其侧链含有POSS，所以具有很好的热稳定和疏水性。3.采用本专利技术所提供的方法制备的聚酯酰胺，具有明确纳米基聚合物，在聚合物合成及改性方面具有很好的应用前景。4.本专利技术所提供的制备聚酯酰胺的方法，制备过程操作简单，后处理温和，产物易于得到。附图说明图1为实施例1-4以及对比例1得到的最终产物、七异丁基双羧基POSS、丁二酸和1,3-PBO的FT-IR测试的对比曲线；图2为实施例1-4以及对比例1得到的最终产物的TGA测试的对比曲线；图3为实施例1-4以及对比例1得到的最终产物和七异丁基双羧基POSS的偏光显微镜测试的对比曲线；图4为实施例1-4以及对比例1得到的最终产物和七异丁基双羧基POSS的XRD测试的对比曲线；图5为实施例1-4以及对比例1得到的最终产物的DSC升温对比曲线；图6为实施例1-4以及对比例1得到的最终产物的DSC降温的对比曲线；图7为实施例1-6以及对比例1得到的最终产物的水接触角测试的对比图。图8为实施例6、7、8以及对比例1得到的最终产物的水接触角测试的对比图。图9为实施例6、9以及对比例得到的最终产物的水接触角测试的对比图。图10为实施例9、10和11得到的最终产物的水接触角测试的对比图。具体实施方式下面对本专利技术进一步详细说明，通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。本专利技术一方面提供一种聚酯酰胺材料，由双噁唑啉和双羧基化合物反应得到。根据本专利技术，双噁唑啉为:2,2'-(1,3-亚苯基)-二噁唑啉(1,3-PBO)、:2,2'-(1,4-亚苯基)-二噁唑啉(1,4-PBO)和2,2-双-二噁唑啉BOZ中的一种或几种，优选为1,3-PBO。根据本专利技术，双羧基化合物包括羧二酸化合物，其中，羧二酸化合物选自烷烃类二酸、脂肪类二酸、芳香类二酸中的一种或几种，优选为烷烃类二酸，更优选为丁二酸、己二酸和癸二酸中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酯酰胺材料，由双噁唑啉和双羧基化合物为原料反应得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚酯酰胺材料，由双噁唑啉和双羧基化合物为原料反应得到。


2.根据权利要求1所述的聚酯酰胺材料，其特征在于，所述双噁唑啉选自1,3-PBO、1,4-PBO和BOZ中的一种或几种，优选为1,3-PBO，
所述双羧基化合物包括羧二酸化合物，
所述羧二酸化合物选自烷烃类二酸、脂肪类二酸和芳香类二酸中的一种或几种，优选为烷烃类二酸，更优选为丁二酸、己二酸和癸二酸中的一种或几种。


3.根据权利要求2所述的聚酯酰胺材料，其特征在于，
所述双羧基化合物还包括双羧基POSS，
所述羧二酸化合物和双羧基POSS的物质的量之比为1:0～0:1，优选为0.95:0.05～0.6:0.4，更优选为0.95:0.05～0.7:0.3。


4.根据权利要求3所述的聚酯酰胺材料，其特征在于，所述双羧基POSS的结构式如式(I)所示：



其中，在式(I)中，m≥1；n＝0～4，；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7各自独立地选自氢、烷基、苯基、取代苯基或脂环基。


5.根据权利要求4所述的聚酯酰胺材料，其特征在于，
所述烷基选自C1～C9的烷基，优选为C2～C8的烷基，更优选为正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或异辛基，
所述取代苯基为烷基取代苯基或硝基取代苯基，优选为对甲苯基、邻甲苯基或间甲苯基，
所述脂环基为C3～C8的脂环基，优选为C3～C6的脂环基，如环丙烷基、环丁烷基、环戊烷基或环己烷基。


6.一种制备权利要求1至5之一所述的聚酯酰胺材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、将原料混合，进行反应，得到反应产物；
步骤2、对步骤1所得反应产物进行后处理，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐日炜，盛佳，余鼎声，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11