聚间苯二甲酰对苯二胺及其溶液缩聚制备方法技术

本发明专利技术公开了聚间苯二甲酰对苯二胺及其溶液缩聚制备方法。以氯化锂(LiCl)/氮甲基吡咯烷酮(NMP)作为混合溶剂，以对苯二胺（PPD）和间苯二甲酰氯（IPC）作为单体，2‑甲基吡啶作为缚酸剂，进行溶液缩聚，该路线条件温和易控，是制备聚间苯二甲酰对苯二胺的有效方法。聚间苯二甲酰对苯二胺分子链结构规整刚性并且具有分子间氢键作用力，可用作耐高温材料和高性能高分子材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料的
，尤其是涉及一种聚间苯二甲酰对苯二胺及其溶液缩聚制备方法和应用。
技术介绍
芳纶是指以芳香族化合物为原料经缩聚纺丝制得的合成纤维。美国贸易联合会将芳纶命名为“aramidfibers”，其定义是至少有85%的酰胺链直接与两个苯环相连接。芳纶包括芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酰亚胺纤维。传统的芳香族聚酰胺类纤维按其连接结构可分为对位和间位两大类。对位芳纶主要包括聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯甲酰胺及其共聚纤维等，间位芳纶主要包括聚间苯二甲酰间苯二胺及其共聚纤维。第一个工业化的对位芳纶产品是美国杜邦公司1972年推出的Kevlar纤维，多年以来一直占据对位芳纶的大部分市场，到1986年荷兰阿克苏公司的Twaron纤维、日本帝人公司的Technora纤维和俄罗斯的Amos纤维才相继出现。间位芳纶的研究与生产始于上世纪六十年代，现在美、日等国的间位芳纶生产技术己较为成熟，并且成功开发出多个品种性能优越的纤维产品，其中较为著名的产品有美国杜邦公司生产的Nomex系列纤维，日本本帝人公司生产的Conex系列纤维，尤尼契卡公司的Apyeil、俄罗斯的Fenilon纤维等。本专利技术针对的则是芳香族聚酰胺家族中的一个新品种-聚间苯二甲酰对苯二胺。聚间苯二甲酰对苯二胺是一种全新的芳香族聚酰胺，从结构上来看，聚间苯二甲酰对苯二胺的结构兼具聚对苯二甲酰对苯二胺和聚间苯二甲酰间苯二胺的特点，具有多个苯环与酰<br>胺基团间隔相连的特点，因此该聚合物有可能成为芳香族化合物中极有潜力实现商业化应用的品种。本专利技术主要公开聚间苯二甲酰对苯二胺及其溶液缩聚制备方法和应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种聚间苯二甲酰对苯二胺及其溶液缩聚制备方法，以氯化锂(LiCl)/氮甲基吡咯烷酮(NMP)作为混合溶剂，以对苯二胺（PPD）和间苯二甲酰氯（IPC）作为单体，2-甲基吡啶作为缚酸剂，进行溶液缩聚，该路线条件温和易控。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种聚间苯二甲酰对苯二胺，具有如下分子式：。一种聚间苯二甲酰对苯二胺的溶液缩聚制备方法，包括以下步骤：（1）在反应容器中，加入氮甲基吡咯烷酮和氯化锂，搅拌，制得混合溶剂；（2）在氮气保护下，将对苯二胺加入到步骤（1）的反应容器中，搅拌，使对苯二胺溶解；（3）将2-甲基吡啶加入到步骤（1）的反应容器中；（4）在容器中加入氮甲基吡咯烷酮和氯化锂，搅拌，制得混合溶剂，将间苯二甲酰氯加入到混合溶剂中，溶解制成溶液，备用；（5）将步骤（4）中制得的溶液分成等量的两份，依次加入到步骤（1）的反应容器中，期间间隔一定时间，保持搅拌；（6）继续搅拌反应0.5-5小时，加入蒸馏水，停止反应，生成白色沉淀物；（7）将步骤（6）得到的混合液倒入布氏漏斗，经过抽滤、水洗、乙醇洗，并在一定温度下干燥。所述步骤（1）中的氮甲基吡咯烷酮的量为5-100ml，所述步骤（1）中的氯化锂的量为0.2-6g；所述步骤（2）中的对苯二胺的量为0.5-10g；所述步骤（3）中的2-甲基吡啶的量为0.5-20ml；所述步骤（4）中的氮甲基吡咯烷酮的量为5-100ml，所述步骤（4）中的氯化锂的量为0.2-6g，所述步骤（4）中的间苯二甲酰氯的量为0.5-20g；所述步骤（7）中的乙醇的量为5-500ml。所述的反应容器为配有温度计、搅拌装置和冷凝管的三口烧瓶。所述聚间苯二甲酰对苯二胺的产率为36.6-92.9%。所述步骤（5）中的期间间隔20分钟，所述步骤（7）中在80℃下干燥24h。合成路线为：。一种聚间苯二甲酰对苯二胺在耐高温材料或高性能高分子材料领域中的应用。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的聚间苯二甲酰对苯二胺是一种全新的芳香族聚酰胺，从结构上来看，聚间苯二甲酰对苯二胺的结构兼具聚对苯二甲酰对苯二胺和聚间苯二甲酰间苯二胺的特点，具有多个苯环与酰胺基团间隔相连的结构，因此该聚合物有可能成为芳香族聚合物中极有潜力实现商业化应用的新品种。本专利技术聚间苯二甲酰对苯二胺及其溶液缩聚制备方法，采用溶液面缩聚的路线来制备聚间苯二甲酰对苯二胺，该路线反应操作条件温和可控，是制备聚间苯二甲酰对苯二胺的有效方法。聚间苯二甲酰对苯二胺分子链结构规整刚性并且具有分子间氢键作用力，可用作耐高温材料和高性能高分子材料。附图说明图1为本专利技术制备的聚间苯二甲酰对苯二胺的红外图谱。图2为本专利技术制备的聚间苯二甲酰对苯二胺的热失重曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术聚间苯二甲酰对苯二胺的制备方法，包括以下步骤：（1）在反应容器中，加入氮甲基吡咯烷酮5-100ml和氯化锂0.2-6g，搅拌，制得混合溶剂；（2）在氮气保护下，将对苯二胺0.5-10g加入到步骤（1）的反应容器中，搅拌，使对苯二胺溶解；（3）将0.5-20ml2-甲基吡啶加入到步骤（1）的反应容器中；（4）在容器中加入氮甲基吡咯烷酮5-100ml和氯化锂0.2-6g，搅拌，制得混合溶剂，将间苯二甲酰氯0.5-20g加入到混合溶剂中，溶解制成溶液，备用；（5）将步骤（4）中制得的溶液分成等量的两份，依次加入到步骤（1）的反应容器中，期间间隔20分钟，保持搅拌；（6）继续搅拌反应0.5-5小时，加入蒸馏水，停止反应，生成白色沉淀物；（7）将步骤（6）得到的混合液倒入布氏漏斗，经过抽滤、水洗、5-500ml乙醇洗，80℃干燥24h。本专利技术中所使用的反应容器为配有温度计、搅拌装置和冷凝管的三口烧瓶。本专利技术的合成路线为：。聚间苯二甲酰对苯二胺的产率为36.6-92.9%。实施例1在配有温度计、搅拌装置和冷凝管的三口烧瓶中加入25mlNMP，称取0.4722gLiCl，加入到三口烧瓶中，搅拌，制得NMP/LiCl混合溶剂。在氮气保护下，称取1.2264gPPD加入到三口烧瓶中，搅拌，使PPD溶解。将2.223ml2-甲基吡啶加入到三口烧瓶中。在烧杯中加入25mlNMP，称取0.4722gLiCl，加入到烧杯中，搅拌，制得NMP/LiCl混合溶剂，将2.2780g间苯二甲酰氯（IPC）加入到混合溶剂中，溶解制成溶液。将间苯二甲酰氯的溶液分成等量的两份，依次加入三口烧瓶中，期间间隔20分钟，保持搅拌。继续搅拌反应2小时，加入蒸馏水，停止反应，生成白色沉淀物。将所得到的混合液倒入布氏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚间苯二甲酰对苯二胺，其特征在于具有如下分子式：。

【技术特征摘要】
1.一种聚间苯二甲酰对苯二胺，其特征在于具有如下分子式：
。
2.一种聚间苯二甲酰对苯二胺的溶液缩聚制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）在反应容器中，加入氮甲基吡咯烷酮和氯化锂，搅拌，制得混合溶剂；
（2）在氮气保护下，将对苯二胺加入到步骤（1）的反应容器中，搅拌，使对苯二胺溶解；
（3）将2-甲基吡啶加入到步骤（1）的反应容器中；
（4）在容器中加入氮甲基吡咯烷酮和氯化锂，搅拌，制得混合溶剂，将间苯二甲酰氯加
入到混合溶剂中，溶解制成溶液，备用；
（5）将步骤（4）中制得的溶液分成等量的两份，依次加入到步骤（1）的反应容器中，期间
间隔一定时间，保持搅拌；
（6）继续搅拌反应0.5-5小时，加入蒸馏水，停止反应，生成白色沉淀物；
（7）将步骤（6）得到的混合液倒入布氏漏斗，经过抽滤、水洗、乙醇洗，并在一定温度下
干燥。
3.如权利要求2所述聚间苯二甲酰对苯二胺的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中
的氮甲基吡咯烷酮的量为5-100ml，所述步骤（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红枚，丁勇，王榆元，单德才，聂晓波，王孟，廖云，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43