基于呋喃环的芳香族聚酰胺及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于呋喃环的芳香族聚酰胺及其制备方法与应用。所述芳香族聚酰胺是由呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺反应制得的。所述制备方法包括：在惰性气氛中，以呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺为共聚单体，在溶剂中经酰氯法进行聚合反应，制得基于呋喃环的芳香族聚酰胺。本发明专利技术以呋喃二甲酰氯和呋喃二甲胺作为反应单体，工艺简单、条件温和、成本低、效率高，所获芳香族聚酰胺的分子量可高达194743g/mol，且耐热性能良好，可以承受约400℃的高温，能够保持高热学、力学和稳定性能；原料取材全部来源于生物基，绿色环保，可以克服传统石油基产品存在的原料短缺问题，有利于促进尼龙行业的可持续发展。可持续发展。可持续发展。

【技术实现步骤摘要】
基于呋喃环的芳香族聚酰胺及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种芳香族聚酰胺材料，具体涉及到一种基于呋喃环的芳香族聚酰胺及其制备方法与应用，属于高分子材料合成


技术介绍

[0002]聚酰胺又称为尼龙，(Nylon)，英文名称Polyamide(简称PA)，该类产品用途广，是以塑代钢、铁、铜等金属的好材料，是重要的工程塑料；铸型尼龙广泛代替机械设备的耐磨部件，代替铜和合金作设备的耐磨损件。适用于制作耐磨零件，传动结构件，家用电器零件，汽车制造零件，丝杆防止机械零件，化工机械零件，化工设备。聚酰胺材料产量大、应用范围广，在国民经济中具有重要地位。
[0003]基于酰胺芳香环的高性能聚合物被称为全芳香聚酰胺或芳纶。芳纶的排列和优良性能是建立在酰胺键和刚性芳香性的基础上的。芳纶因其特殊的键强和很高的硬度而具有吸引力。与脂肪族芳烃相比，合成的芳烃聚合链具有更高的机械阻力和热软化能力。此外，芳烃具有较高的热稳定性、低蠕变和良好的荧光光学活性。因此，芳纶在工程热塑性塑料的先进领域中被发现，如运输应用、电活性材料、薄膜、防弹防弹衣、智能材料、防护服、纤维、作为石棉替代品的纳米复合材料、武装的前沿复合物、高温衬里材料、空间工程等。
[0004]由于呋喃环中氧原子的一对孤对电子在共轭轨道平面内形成大π键，使得共轭平面内共6个电子，符合4n+2结构，所以呋喃具有芳香性。呋喃作为芳香性生物基物质，可以对苯环进行替代。芳香性使得呋喃具有“易取代难加成”的性质。氧的另外一对孤对电子向外伸展。氧原子本身符合sp2杂化。由于芳环的存在，呋喃的化学行为就与其他不饱和杂环不太相似。芳环中的氧具有给电子效应，所以呋喃的亲电取代反应活性强于苯。共振论对呋喃的研究发现呋喃环上的电子云密度较大，支持了亲电反应活性的理论。
[0005]现如今我们面对着石油资源的日益枯竭，使用生物基物质原料如呋喃二甲酸等代替石油基不可再生原料具有重要的意义。
[0006]北京大学的Fan、Zhou等人发表了由二氯萘、4,4
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氧代二苯胺和间苯二胺共聚的芳香族聚酰胺的简单制备和性能，合成路线非常简单且成本效益高。改性芳纶具有优异的综合性能，这些聚合物可溶于一些有机物。它们的热稳定性极佳，空气中5％的失重温度(Td，5％)高于460℃，玻璃化转变温度(Tg)高于280℃。这些聚合物很容易加工成薄膜、纤维等，并且其产品具有高强度。经测，该芳纶膜具有优异的机械强度，拉伸强度高达139MPa，拉伸模量高达3.45GPa，伸长率为11％。这些薄膜也是透明且具有荧光性的。像这样容易制备的具有良好溶解性的芳族聚酰胺具有非常可观的商业用途。但是原料均来自石油基物质，不利于绿色环保化学及可持续发展。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种基于呋喃环的全芳香聚酰胺及制备方法，从而克服现有技术的不足。
[0008]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0009]本专利技术实施例提供了一种基于呋喃环的全芳香聚酰胺，所述芳香族聚酰胺是由呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺经聚合反应制得的。
[0010]本专利技术实施例还提供了一种基于呋喃环的芳香族聚酰胺的制备方法，其包括：
[0011]在惰性气氛中，以呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺为共聚单体，在溶剂中经酰氯法进行聚合反应，制得基于呋喃环的芳香族聚酰胺。
[0012]在一些实施例中，所述呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺的摩尔比为0.5～2:1。
[0013]在一些实施例中，所述制备方法包括：先将呋喃二甲基胺溶解于溶剂中，再逐步缓慢滴加呋喃二甲酰氯，混合后持续聚合反应1～2h，制得所述基于呋喃环的芳香族聚酰胺。
[0014]本专利技术实施例还提供了由前述制备方法制得的基于呋喃环的芳香族聚酰胺。
[0015]本专利技术实施例还提供了前述基于呋喃环的芳香族聚酰胺的应用。
[0016]例如，本专利技术实施例提供了一种薄膜制品，它是由前述基于呋喃环的芳香族聚酰胺经成膜处理制得的。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：
[0018]本专利技术提供的制备方法以呋喃二甲酰氯和呋喃二甲胺作为反应单体，工艺简单、条件温和、成本低、效率高，产率接近78％，所获芳香族聚酰胺的分子量可高达10
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20万g/mol，且耐热性能良好，可以承受约380℃～430℃的高温，能够保持高热学、力学和稳定性能。而且，所获芳香族聚酰胺是纯生物来源的，绿色环保，可以克服传统石油基产品存在的原料短缺问题，有利于促进尼龙行业的可持续发展。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1中制备得到的基于呋喃环的全芳香聚酰胺的TGA曲线图；
[0021]图2为本专利技术实施例1中制备得到的基于呋喃环的全芳香聚酰胺的GPC谱图；
[0022]图3为本专利技术实施例1中制备得到的基于呋喃环的全芳香聚酰胺的所成膜的拉伸应变
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应力曲线图。
具体实施方式
[0023]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是提供一种基于呋喃环的全芳香聚酰胺的制备方法，具有较高的耐热性、优良的力学性能等高分子材料。下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术实施例的一个方面提供的一种基于呋喃环的芳香族聚酰胺是由呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺经聚合反应制得的。
[0025]在一些实施方式中，所述呋喃二甲酰氯可以采用2,5
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呋喃二甲酰氯、3,4
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呋喃二甲酰氯等中的任意一种或两种的组合，但不仅限于此。
[0026]在一些实施方式中，所述呋喃二甲基胺可以采用2,5
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呋喃二甲胺、3,4
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呋喃二甲胺等中的任意一种或两种的组合，但不仅限于此。
[0027]本专利技术采用的呋喃二甲酰氯是生物基可再生的，呋喃二甲胺也是来源于生物的，所以制得的聚酰胺是纯生物来源的，绿色环保，可以克服传统石油基产品存在的原料短缺问题。
[0028]本专利技术实施例的另一个方面提供的一种基于呋喃环的芳香族聚酰胺的制备方法以酰氯法制备为基础，具体包括：在惰性气氛中，以呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺为共聚单体，在溶剂中经酰氯法进行聚合反应，制得基于呋喃环的芳香族聚酰胺。
[0029]其中，本专利技术制备过程采用的呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺均如前所述，此处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于呋喃环的芳香族聚酰胺，其特征在于，所述芳香族聚酰胺是由呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺经聚合反应制得的。2.根据权利要求1所述的基于呋喃环的芳香族聚酰胺，其特征在于：所述呋喃二甲酰氯包括2,5
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呋喃二甲酰氯、3,4
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呋喃二甲酰氯中的任意一种或两种的组合；和/或，所述呋喃二甲基胺包括2,5
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呋喃二甲胺、3,4
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呋喃二甲胺中的任意一种或两种的组合；和/或，所述基于呋喃环的芳香族聚酰胺的分子量在10万以上，优选为10～20万。3.一种基于呋喃环的芳香族聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括：在惰性气氛中，以呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺为共聚单体，在溶剂中经酰氯法进行聚合反应，制得基于呋喃环的芳香族聚酰胺。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述呋喃二甲酰氯包括2,5
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呋喃二甲酰氯、3,4
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呋喃二甲酰氯中的任意一种或两种的组合；和/或，所述呋喃二甲基胺包括2,5
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呋喃二甲胺、3,4
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呋喃二甲胺中的任意一种或两种的组合；和/或，所述溶剂包括二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上的组合，优选的，所述溶剂的水分含量在100ppm以内。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述呋喃二甲酰氯与呋喃二甲基胺的摩尔比为0.5～2:1；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳林，叶子贤，汤兆宾，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：