[发明专利]聚酰胺46的本体亲水功能化

说明书

技术领域

本发明涉及用于聚酰胺46（PA46）的本体改性和一种聚酰胺46的新颖的本体亲水改性的方法。该方法用于合成PA46的新颖的本体非离子化、亲水羟甲基化、羟乙基化、羟丙基化的衍生物和阴离子羧甲基化、羧乙基化、琥珀酸化和/或马来化(maleated)的衍生物。本发明也涉及在各种各样的实施方式中使用所述新颖的聚合物。

背景技术

由于高度有序的结构和低比例的亚甲基与酰胺基比，聚酰胺46具有非常有限的溶剂范围用于处理和改性。此外，PA46的溶剂不能将该聚合物高度溶解为连续相（它只在相关溶剂中以高浓度分散）。因此，本体改性非常困难。

本发明针对聚酰胺46的本体功能化以提供均质的半渗透聚酰胺46，其意在替代诸如在纺织工业、过滤工艺、选择性吸附、控制释放装置、相转移催化剂、层析介质、生物相容性胶囊、人造皮肤和器官以及燃料电池中所需的其他聚酰胺纤维。由于最低比例的亚甲基与酰胺比和由此形成最高结晶度，相比其他脂肪族聚酰胺，聚酰胺46具有良好的机械、物理和化学性能。

聚酰胺改性是一个已知工艺（例如表面改性），但是该技术并没有用来提供如本发明中的PA46的本体改性。由于缺少活性官能团，PA46不能将常见活性材料加载和固定至其结构上。进一步表面功能化没有在聚合物和其他成分之间给予恰当的结合，从而这些类型的功能化导致容易去除或洗掉这些加载于表面的成分。

EP2060315公开了一项发明，其涉及亲水性微孔膜。在该应用中，将一些诸如沸石、氧化铝、氧化硅的载体亲水性材料与聚合物混合。EP2060315的膜具有脆性且无柔韧性，从而如果期望具备强度需要使其具备相对厚度。

发明内容

本发明公开了一种新的改性聚合物，一种本体功能化聚酰胺46。本发明也描述了所述的改性聚合物的合成方法。

PA46的功能化被认为是提供了一种带有不同电荷和带有纳米尺度直径的不同孔隙的均质的半渗透聚酰胺46，以取代在纺织工业、过滤工艺、选择性吸附、控制释放装置、相转移催化剂、层析介质、生物相容性胶囊、人造皮肤和器官以及燃料电池中所需的其他聚酰胺纤维。

由于其低比例的亚甲基与酰胺比，PA46比其他聚酰胺具有更高的结晶度，并且其具有良好的机械、物理和化学性能。该聚酰胺的本体功能化改善了PA46的其他性能，并且与表面改性相比，本体改性允许进一步处理改性的聚合物且仍然保持新的特性。

进一步处理包含但不限于熔化改性的聚合物，这不会本质上影响其新的特性，因此即使在进一步处理后，新的聚合物也将保留其大部分特性。

附图说明

图1表示在作为路易斯酸催化剂的氯化铝存在的条件下通过聚[N-(4-氨基丁基)-6-含氧己酰胺]与乙醛反应来合成聚[N-(4-氨基丁基)-N-(1-羟乙基)-6-含氧己酰胺]的机理；

图2表示固体表面的水滴，液体-气体表面张力(γ_LG)，固体-气体表面张力(γ_SG)，固体-液体(γ_SL)，水滴高度(h)，水滴半径(r)，水滴与表面的角度(θ)；

图3表示在不同改性时间下PA46的表面张力（mJ/m²）,竖杆代表标准误差（n=3）;

图4表示透射IR光谱：A)未改性PA46，B)功能化PA46，C)在200±15℃下热处理后的功能化PA46；

图5表示在20℃下、在DCOOD中未改性PA46的¹H-NMR光谱；

图6表示在20℃下、在DCOOD中改性PA46的¹H-NMR光谱；

图7表示未改性PA46(a，b)和改性PA46(c，d)的差示扫描量热法(DSC)，(a)和(c)热谱图代表冷却曲线，而(b)和(d)热谱图代表加热曲线；

图8表示(a)未改性、完成的和(b)功能化PA46的重量损失热谱图（TGA），呈现了第一转变温度(A)、第二转变温度(B)、第三转变温度(C)、第四转变温度(D)、第五转变温度(E)；

图9表示二聚体-PA46的分子取向；

图10表示二聚体-羟乙基PA46的分子取向；

图11表示PA46(A，B)和羟乙基PA46(C，D)的SEM显微照片。

具体实施方式

本发明提供了一种新的改性聚合物和本体功能化聚酰胺46的合成方法。该新的聚合物保持了PA46的基本特性，同时具有一些改善的特征，诸如例举的水的吸收。