一种共价有机框架-尼龙纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种共价有机框架（COFs）

【技术实现步骤摘要】
一种共价有机框架
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尼龙纳米复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料研究领域，具体涉及一种原位生长的共价有机框架
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尼龙纳米复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰胺俗称尼龙，是使用最为广泛的五大工程塑料之一。从其结构来看，尼龙自身具有良好的规整性和强极性基团，属于半结晶物质，亚甲基和酰胺基团之间由氢键连接，表现出较高的力学性能，耐磨等优点，然而，其韧性相对较低，吸湿性大，尼龙制品尺寸稳定性差等缺点限制了其在实际生产中的应用。为了改善上述缺点，满足不同场合使用要求，目前主要是对尼龙进行共聚改性和纳米粒子原位填充改性。其中，纳米粒子原位填充主要利用SiO2、TiO2、ZnO、碳纤维、石墨烯、晶须和蒙脱土等对其进行改性。
[0003]共价有机框架（COFs）是一种由C、H、O等轻元素组成，以共价键连接而成的晶态有机多孔材料，其构筑单元的丰富性以及结构中极强的共价键，赋予了COFs材料高孔隙率、低密度性、结构规整、比表面积大，易修饰等优良性能，目前在气体存储与分离，以及能源催化等领域有着广泛的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种原位生长的COFs
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尼龙纳米复合材料及其制备方法，其有效改善了尼龙制品的尺寸稳定性和韧性，打破了尼龙制品因尺寸稳定性差和韧性低导致的应用领域限制。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种COFs
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尼龙纳米复合材料，其制备方法包括以下步骤：1）将COFs均匀分散在一定量的酯类溶剂中，加入一定比例的酰氯化合物混合均匀后，反应一定时间，得到酰氯化改性的COFs分散液；2）将步骤1）中得到的酰氯化改性的COFs分散液缓慢加入到一定量胺类水溶液中，经界面聚合，使尼龙在COFs上原位生长，得到所述COFs
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尼龙纳米复合材料。
[0006]优选的，步骤1）中所用COFs与酰氯化合物的摩尔比为0.01:1
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0.5:1。
[0007]优选的，所述COFs的分子结构上含有羟基或氨基，其具体分子结构式为：
，其中，R为
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NH2或
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OH。
[0008]优选的，所述酯类溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯中的至少一种。
[0009]优选的，所述酰氯化合物为癸二酰氯、己二酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二酰氯、丁烯二酰氯中的至少一种。
[0010]优选的，所述反应的时间为24小时，温度为室温。
[0011]优选的，步骤2）中所用胺类与酰氯化合物的摩尔比为1:0.8
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1:1。
[0012]优选的，所用胺类为己二胺、二甲基己二胺、环己二胺、对苯二胺中的至少一种。
[0013]优选的，所述界面聚合的反应温度为室温，反应时间为5小时。
[0014]本专利技术的有益效果为：本专利技术采用原位聚合的方法制备COFs
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尼龙纳米复合材料，避免了COFs在聚合物之间发生团聚，实现了COFs在尼龙网络结构中的有效均匀分散，同时COFs与尼龙高分子链之间由共价键连接而成，能够稳定存在于水、强酸或强碱溶液之间，有效解决了尼龙制品尺寸稳定性差的问题。
[0015]此外，本专利技术提供的COFs
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尼龙纳米复合材料是一种具有高孔隙和良好结晶性能的多孔复合材料。通过在尼龙网络中引入COFs，可在一定程度上降低尼龙本身的结晶度，且由于以结晶性好的COFs作为交联点，可在不降低拉伸性能的同时提高尼龙制品的韧性。
附图说明
[0016]图1为未改性的COFs纳米粒子的扫描电子显微镜图。
[0017]图2为实施例2制备的COFs
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尼龙纳米复合材料的扫描电子显微镜图。
[0018]图3为对比例1未加入COFs的纯尼龙材料的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及优点更加清楚明白，结合具体实例对本专利技术作进一步详细说明，应当理解，此处描述的具体实例仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。除非特别说明，本专利技术实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中
所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。
[0020]所用COFs按照文献（Chem. Commun., 2017, 53, 11956）内容进行制备。
[0021]实施例1（1）将0.0018g（0.034mmol）COFs均匀分散在20ml的乙酸乙酯中，超声20min后，加入0.63 g（3.4mmol）己二酰氯，继续超声直至分散均匀，室温下充分搅拌反应24h后，得到酰氯化改性的COFs分散液。
[0022]（2）将0.5g（4.3mmol）的己二胺溶于20ml去离子水中，将制备好的酰氯化改性的COFs分散液缓慢注入配好的己二胺水溶液中，经室温静置反应5小时，得到由共价键稳定连接的COFs
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尼龙纳米复合材料。
[0023]实施例2（1）将0.0090g（0.17mmol）COFs均匀分散在20ml的乙酸甲酯中，超声20min后，加入0.63g（3.4mmol）己二酰氯，继续超声直至分散均匀，室温下充分搅拌反应24h后，得到酰氯化改性的COFs分散液。
[0024]（2）将0.4g（3.4mmol）的己二胺溶于20ml去离子水中，将制备好的酰氯化改性的COFs分散液缓慢注入配好的己二胺水溶液中，经室温静置反应5小时，得到由共价键稳定连接的COFs
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尼龙纳米复合材料。
[0025]实施例3（1）将0.0360g（0.68mmol）COFs均匀分散在20ml的乙酸甲酯中，超声20min后，加入0.63g（3.4mmol）己二酰氯，继续超声直至分散均匀，室温下充分搅拌反应24h后，得到酰氯化改性的COFs分散液。
[0026]（2）将0.4g（3.4mmol）的己二胺溶于20ml去离子水中，将制备好的酰氯化改性的COFs分散液缓慢注入配好的己二胺水溶液中，室温静置反应5小时，得到由共价键稳定连接的COFs
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尼龙纳米复合材料。
[0027]实施例4（1）将0.090g（1.7mmol）COFs均匀分散在20ml的乙酸甲酯中，超声20min后，加入0.63g（3.4mmol）己二酰氯，继续超声直至分散均匀，室温下充分搅拌反应24h后，得到酰氯化改性的COFs分散液。
[0028]（2）将0.4g（3.4mmol）己二胺溶于20ml去离子水中，将制备好的酰氯化改性的COFs分散液缓慢注入配好的己二胺水溶液中，室温静置反应5小时，得到由共价键稳定连接的COFs
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尼龙纳米复合材料。
[0029]对比例1将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种COFs
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尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将COFs均匀分散在一定量的酯类溶剂中，加入一定比例的酰氯化合物混合均匀后，反应一定时间，得到酰氯化改性的COFs分散液；2）将步骤1）中得到的酰氯化改性的COFs分散液缓慢加入到一定量胺类水溶液中，经界面聚合，使尼龙在COFs上原位生长，得到所述COFs
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尼龙纳米复合材料。2.如权利要求1所述的COFs
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尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中所用COFs与酰氯化合物的摩尔比为0.01:1
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0.5:1。3.如权利要求1或2所述的COFs
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尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述COFs的分子结构上含有羟基或氨基，其具体分子结构式为：，其中，R为
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NH2或
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OH。4.如权利要求1或2所述的COFs
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尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述酰氯化合物为癸二酰氯、己二酰氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴清实，赵星爽，潘晓阳，赵小静，郑清娟，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：