东华大学学报(自然科学版)2024,Vol.50Issue(5) :36-42.DOI:10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0070

基于对苯二甲酸/异氰酸酯反应的芳香族聚酰胺的合成

Synthesis of aromatic polyamides based on reaction of terephthalic acid and isocyanate

韩福林 董杰 李琇廷 许青松 赵昕 张清华
东华大学学报(自然科学版)2024,Vol.50Issue(5) :36-42.DOI:10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0070

基于对苯二甲酸/异氰酸酯反应的芳香族聚酰胺的合成

Synthesis of aromatic polyamides based on reaction of terephthalic acid and isocyanate

韩福林 1董杰 2李琇廷 2许青松 2赵昕 2张清华2
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作者信息

  • 1. 东华大学材料科学与工程学院,上海
  • 2. 东华大学材料科学与工程学院,上海;东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海
  • 折叠

摘要

以对苯二甲酸(TPA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为反应单体,基于羧基与异氰酸酯基团的反应合成了芳香族聚酰胺.利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱等测试研究了聚酰胺的化学结构与性能.研究结果表明,所合成聚合物的分子质量为(3.18~7.81)×104 g/mol,且随着TDI含量的提高,聚酰胺溶解度提高,分子质量有明显提升.所制备的聚酰胺薄膜具有优越的力学性能,拉伸强度和模量分别为98~127 MPa和3.33~3.95 GPa,断裂伸长率高于20%,通过调控TDI/MDI的摩尔比可将其断裂伸长率提高至50%,表现出优异的柔韧性.所制备的聚酰胺薄膜的玻璃化转变温度(tg)均高于290℃;在氮气中,薄膜10%热失重温度为431~447℃,这表明该类芳香族聚酰胺具有优异的热稳定性.同时,聚酰胺薄膜颜色较浅,薄膜的截止波长均低于 383 nm,在530 nm波长处的透光率均接近80%,表明其具有良好的光学透明性.

Abstract

A series of new aromatic polyamide(PA)was successfully synthesized based on the polymerization between toluene diisocyanate(TDI),4,4′-diphenyl diisocyanate(MDI)and terephthalic acid(TPA),and the structure and properties synthesized PA were systematically characterized.The molecular weight(Mn)of the synthesized polyamides increases with the increase of the proportion of TDI,which ranges from 3.18×104 g·mol-1 to 7.81×104 g·mol-1.The breaking strength and tensile modulus of the PA films are 98-127 MPa and 3.33-3.95 GPa,respectively,and the elongation at break is higher than 20%.The elongation at break of the PA films can be modified by changing the TDI/MDI molar ratio,which can reach over 50%,indicating an excellent toughness behavior of the films.The glass transition temperature(tg)is higher than 290℃,and the temperatures of 10%weight loss of the films in nitrogen are 431-447℃,demonstrating a certain thermal stability of the films.The cutoff wavelength of the PA film is lower than 383 nm,and the transmittance at the wavelength of 530 nm is more than 80%,which exhibits a certain degree of transparency.

关键词

芳香族聚酰胺/对苯二甲酸/二异氰酸酯/结构与性能

Key words

aromatic polyamide/terephthalic acid/diisocyanate/structure and property

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基金项目

国家重点研发计划(2022YFB3603102)

国家自然科学基金(52373318)

安徽省重点研究与开发计划(2022a05020065)

出版年

2024
东华大学学报(自然科学版)
东华大学

东华大学学报(自然科学版)

CSTPCD北大核心
影响因子:0.308
ISSN:1671-0444
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