基于迈克尔加成的哌嗪基聚酰胺的制备与性能研究
发布时间：2021-07-19 21:52
聚酰胺具有优异的力学性能,广泛应用于日常生活的多个方面。除线型聚酰胺外,交联聚酰胺也变得越来越重要,它们在涂料、胶黏剂、反渗膜、固态电解质等领域的应用逐渐增多。交联高聚物一旦破坏,便无法利用回收。当前对自修复材料的研究主要集中在环氧树脂、聚氨酯等聚合物。研究功能性的聚酰胺及自修复材料,具有重要的理论和实际意义。本文以哌嗪为原料,合成了哌嗪基线型聚酰胺,研究了其对钴离子的络合作用及溶剂致变色性,并制备出含有哌嗪环结构的自修复交联聚酰胺。具体如下:1.利用哌嗪与丙烯酸的迈克尔加成反应,合成了一种含有哌嗪环的二酯单体（DMPZ）,将其与二、三官能度聚醚胺熔融缩聚,制备出系列端酯基聚酰胺预聚物（ETPA-pres）,进一步与呋喃甲胺反应,合成出可用来制备自修复交联聚酰胺的端呋喃环聚酰胺预聚物（FTPA-pres）。2.利用DMPZ与三种不同二胺进行熔融缩聚,合成了结晶性的线型哌嗪基聚酰胺（PIP-PA）,研究了其对氯化钴溶液的络合作用,获得了PIP-PA-Co2+。研究发现,络合使聚酰胺丧失了结晶能力,但钴离子与哌嗪环上氮原子配位形成交联结构,可大幅提高材料的耐热性能与力学强度。此外,钴离子的...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１微胶囊法修复机理??
?北京化工大学硕士学位论文???聚合物．＋基体?空纤维??＇｛?．?．ＴｔＶ－?ｗ?脂修?ｍ?剂??间化剂??￣?损ｆ位ｓ???：．．：‘４二．．．．．．．??（?—４?／、?－－＾修复完成??图１－２中空纤维自修复过程??Ｆｉｇ?ｌ－２Ｈｏｌｌｏｗ?ｆｉｂｅｒ?ｓｅｌｆ－ｒｅｐａｉｒ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．５本征型自修复??与外援型自修复相比，本征型自修复材料具有制备简单、可以进行多次修复等优??点。根据自修复材料的修复机理，本征型自修复又可细分为非共价键自修复与可逆共??价键自修复。??１．５．１非共价键自修复??非共价键自修复体系是指将氢键、５ＷＴ堆积、离子相互作用以及金属－配体相互作??用等非共价相互作用，应用于生产具有自修复性能的聚合物。与动态共价化学相比，??非共价相互作用通常更容易受到外部环境的影响。因此，基于非共价相互作用的自修??复体系通常在极少的外界刺激下便可表现出非凡的愈合性能。??１．５．１．１氢键作用??尽管破坏氢键所需能量远远小于共价键，但当分子结构中存在大量氢键时便可明??显改变材料的力学性。自然界中广泛存在的甲壳素以及人类合成的聚酰胺均能证明这??一现象。有感于ＤＮＡ的复制以及蛋白质的组装等生物过程，人们利用氢键可逆的特??性制备室温下可自修复的高分子材料。这类材料分子链中通常含有大量的酰胺键、羧??基、脲基嘧啶酮等以便形成多重氢键。??ＹａｎＭｌ等模拟动物肌肉中ｔｉｔｉｎ蛋白结构，合成出分子中含有大量氨酯基、脲基以??及嘧啶酮结构的高分子弹性体。这些基团使材料分子间形成大量单、双、以及多级次??氢键，赋予材料出众的韧性和拉伸强度。除此之外，该材料还
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Cross-linked Polyamides Prepared through Direct Bulk Michael Addition and Polycondensation from 1,6-Hexanediamine and Methyl Acrylate[J]. Sheng-Qing Yang,Jin-Nan Zhao,Jing-Bo Zhao,Zhi-Yuan Zhang,Jun-Ying Zhang. Chinese Journal of Polymer Science. 2020(02)
[2]一种基于Diels-Alder可逆共价键自修复聚合物的合成及性能[J]. 赵凯锋,张士玉,王晓飞,马小越,魏燕彦. 高分子材料科学与工程. 2017(12)
[3]阿科玛宣布对生物基产品PA11系列实施3亿欧元5年投资计划[J]. Grace. 上海化工. 2017(08)
[4]基于Diels-Alder反应的自修复聚合物材料[J]. 李金辉,张国平,孙蓉,汪正平. 高分子通报. 2014(03)
[5]帝斯曼开发生物基增强复合聚酰胺[J]. 崔小明. 橡塑技术与装备. 2013(10)
[6]交联型聚酰胺11/乙烯-乙烯醇共聚物高阻透材料的研究[J]. 丁正亚,王标兵,李迎春,杨云峰,胡国胜. 中国塑料. 2008(01)
[7]等离子体引发聚合制备梳形聚醚及其锂盐络合物的离子电导性[J]. 张思辉,邓正华,罗春樵,万国祥. 应用化学. 1990(04)
硕士论文
[1]生物基聚酰胺辐照性能研究及其功能复合材料的制备[D]. 张慧敏.北京服装学院 2014
[2]聚酰胺树脂在电沉积涂料中的应用[D]. 陈超.华东理工大学 2010
[3]用于复合材料自修复的微胶囊的合成[D]. 李岚.西北工业大学 2006
本文编号：3291495
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１微胶囊法修复机理??
?北京化工大学硕士学位论文???聚合物．＋基体?空纤维??＇｛?．?．ＴｔＶ－?ｗ?脂修?ｍ?剂??间化剂??￣?损ｆ位ｓ???：．．：‘４二．．．．．．．??（?—４?／、?－－＾修复完成??图１－２中空纤维自修复过程??Ｆｉｇ?ｌ－２Ｈｏｌｌｏｗ?ｆｉｂｅｒ?ｓｅｌｆ－ｒｅｐａｉｒ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．５本征型自修复??与外援型自修复相比，本征型自修复材料具有制备简单、可以进行多次修复等优??点。根据自修复材料的修复机理，本征型自修复又可细分为非共价键自修复与可逆共??价键自修复。??１．５．１非共价键自修复??非共价键自修复体系是指将氢键、５ＷＴ堆积、离子相互作用以及金属－配体相互作??用等非共价相互作用，应用于生产具有自修复性能的聚合物。与动态共价化学相比，??非共价相互作用通常更容易受到外部环境的影响。因此，基于非共价相互作用的自修??复体系通常在极少的外界刺激下便可表现出非凡的愈合性能。??１．５．１．１氢键作用??尽管破坏氢键所需能量远远小于共价键，但当分子结构中存在大量氢键时便可明??显改变材料的力学性。自然界中广泛存在的甲壳素以及人类合成的聚酰胺均能证明这??一现象。有感于ＤＮＡ的复制以及蛋白质的组装等生物过程，人们利用氢键可逆的特??性制备室温下可自修复的高分子材料。这类材料分子链中通常含有大量的酰胺键、羧??基、脲基嘧啶酮等以便形成多重氢键。??ＹａｎＭｌ等模拟动物肌肉中ｔｉｔｉｎ蛋白结构，合成出分子中含有大量氨酯基、脲基以??及嘧啶酮结构的高分子弹性体。这些基团使材料分子间形成大量单、双、以及多级次??氢键，赋予材料出众的韧性和拉伸强度。除此之外，该材料还
?北京化工大学硕士学位论文???．ｃＳ?＜Ｓ?．?Ｈｅａｔｉｎｇ?＜！＞?￡＞??／?ＶＭ＊＊４Ｊ?％４＇＾?＼?ＮＨＮ?Ｍ—Ｎ??＾?ｖｖｗ?＇?ＶＶＳ，Ｖ??ｒ?ｉ?ｉ?ｊ?？?ｉ?爹?Ｉ??＝｜卜叫?卜。９??，“ｎｗ＞?ｄ．?Ｃ）?ｃ＞?＜ｎｊ?，??＾ｃｋｙｔｚ＾?ｇ?ｒ＞??ｖ?ｖ?ｖ?ｖ１?ｙ?ｖ?Ｓ＊）?Ｖ??？?＊?＊?？?？?１?｛??＃?？?Ｓｏｌｖｅｎｔ?ｍｏｌｅｃｕｌｅ??图１－４基于配位键自修复材料的修复机理??Ｆｉｇ?ｌ－４Ｒｅｐａｉｒ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉｎｇ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ?ｂｏｎｄｓ??１．５．２可逆化学反应??在聚合物制备过程中引入一些可逆化学键（Ｄｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ反应、二硫键、酰腙键、??酯交换反应等），可获得自修复材料。由于含有可逆的化学键，受到损伤破坏的材料??可在高温等环境下，通过可逆键发生逆向反应进行解交联，然后再固化，得到修复后??的交联聚合物。??１．５．２．１双硫键??聚合物中的双硫键在加入还原剂或氧化剂后可以不断地发生复分解交换反应。由??于键能较弱，含有双硫键的低玻璃化转变温度弹性体可以在室温下进行自修复。??重＾＾??２Ｒ—Ｓ－?２Ｒ—Ｓ—??＼ｓ’２?Ｒ＼?’?＼ｓ’、Ｒ，??ｚ?＼ｓ’?＼Ｒ，??图１－５基于双硫键自修复材料的修复机理??Ｆｉｇ?ｌ－５Ｒｅｐａｉｒ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｓｅｌｆ－ｒｅｐａｉｒｉｎｇ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ?ｂｏｎｄ??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cross-linked Polyamides Prepared through Direct Bulk Michael Addition and Polycondensation from 1,6-Hexanediamine and Methyl Acrylate[J]. Sheng-Qing Yang,Jin-Nan Zhao,Jing-Bo Zhao,Zhi-Yuan Zhang,Jun-Ying Zhang. Chinese Journal of Polymer Science. 2020(02)
[2]一种基于Diels-Alder可逆共价键自修复聚合物的合成及性能[J]. 赵凯锋,张士玉,王晓飞,马小越,魏燕彦. 高分子材料科学与工程. 2017(12)
[3]阿科玛宣布对生物基产品PA11系列实施3亿欧元5年投资计划[J]. Grace. 上海化工. 2017(08)
[4]基于Diels-Alder反应的自修复聚合物材料[J]. 李金辉,张国平,孙蓉,汪正平. 高分子通报. 2014(03)
[5]帝斯曼开发生物基增强复合聚酰胺[J]. 崔小明. 橡塑技术与装备. 2013(10)
[6]交联型聚酰胺11/乙烯-乙烯醇共聚物高阻透材料的研究[J]. 丁正亚,王标兵,李迎春,杨云峰,胡国胜. 中国塑料. 2008(01)
[7]等离子体引发聚合制备梳形聚醚及其锂盐络合物的离子电导性[J]. 张思辉,邓正华,罗春樵,万国祥. 应用化学. 1990(04)
硕士论文
[1]生物基聚酰胺辐照性能研究及其功能复合材料的制备[D]. 张慧敏.北京服装学院 2014
[2]聚酰胺树脂在电沉积涂料中的应用[D]. 陈超.华东理工大学 2010
[3]用于复合材料自修复的微胶囊的合成[D]. 李岚.西北工业大学 2006
本文编号：3291495
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