[發明專利]一種含有1,3-二甲基-1,3-二苯基脲結構的聚酰胺及其制備方法

有效

• 申請號: 202010133887.7
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111205453B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 王力彥;馬銘澤;閔婧;孫悅歆
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C08G69/40
• 分類號: C08G69/40;C08G69/28
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 李泉宏

本發明公開了一種含有1,3?二甲基?1,3?二苯基脲結構的聚酰胺及其制備方法，屬于聚酰胺類高分子聚合物材料技術領域，本發明將1,3?二甲基?1,3?二苯基脲結構將直接作為結構單元引入聚酰胺分子中，該結構單元主要以cis?cis構象存在，在外力作用下，許多結構單元的cis?cis構象轉變為trans?trans構象將會帶來額外的伸長，這將提高聚酰胺材料拉伸性能，伸長率最高為24倍。

技術領域

本發明屬于聚酰胺類高分子聚合物材料技術領域，具體涉及一種含有可發生順反構象轉變的基團并通過該構象轉變釋放長度進而提高伸長性能的材料。

背景技術

高分子材料的伸長性能是高分子材料的一個重要的物理性能，但是現有的高分子材料通常采用加入增塑劑等方式提高高分子材料的斷裂伸長率，但是引入的增塑劑會導致材料的其他性能下降，因此從分子設計上直接引入具有提高拉伸性能的結構是一種方法。

通過研究發現，二苯基脲在固相與液相中傾向于以trans-trans的伸展構象存在，如下式：

而二甲基二苯基脲則以cis-cis的折疊構象為主導，如下式：

且二甲基二苯基脲的三種構象(即cis-cis構象、trans-cis構象以及trans-trans構象)之間能量勢壘差別并不是很大，在溶劑中幾種構象是動態共存的。因此，在外力作用下該分子有可能發生構象轉變，釋放長度。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有特殊伸長性能的高分子材料，具體利用外力作用給構象轉變基團帶來的長度變化，提高材料的伸長性能。

本發明提供了一種含有1,3-二甲基-1,3-二苯基脲結構的聚酰胺，其結構式如下：

x＝3.5～7，n＝35～100。

其中，1,3-二甲基-1,3-二苯基脲結構主要以cis-cis構象存在，數均分子量為20-69kg/mol。

所述含有1,3-二甲基-1,3-二苯基脲結構的聚酰胺中1,3-二甲基-1,3-二苯基脲為功能性結構，該結構能夠發生構象轉變，將直接作為結構單元引入聚酰胺分子中，聚酰胺分子在外力作用下可能出現如下轉變：

在外力作用下，許多結構單元的cis-cis構象轉變為trans-trans構象將會帶來額外的伸長，這將提高聚酰胺材料拉伸性能，cis-cis構象占有多數，大于50％效果更佳明顯。

采用聚醚胺作為共聚物的另一結構單元。這可以達到降低T_g提升材料的拉伸性能的目的，并且聚醚胺還具有廉價易得的優點。

含有1,3-二甲基-1,3-二苯基脲結構的聚酰胺的制備方法如下：

1)將1,3-二甲基-1,3-二(4-羧基-苯基)脲反應生成相應的二酰氯產物，將二酰氯產物溶解在有機溶劑中待用。

2)將聚醚胺與碳酸鈉溶解于水中待用；所述的聚醚胺M_n 230～430g/mol；

3)將聚醚胺水溶液與酰氯有機溶液混合，在界面處生成白色聚合物。粗產物水洗后真空干燥。

步驟1)具體步驟如下：將0.3～1.5g 1,3-二甲基-1,3-二(4-羧基-苯基)脲與6～16ml二氯亞砜在75～90℃下加熱，反應5～15小時后停止加熱，冷卻至室溫，蒸去二氯亞砜，得到二酰氯產物。

步驟2)將0.7～3.9g聚醚胺與0.18～0.96g碳酸鈉溶解于8～45ml去離子水中；

步驟1)中所述有機溶劑為四氯化碳、三氯甲烷或以上二種溶劑的混合物。