[发明专利]一种呋喃基聚酰胺的绿色合成方法

说明书

本发明公开了一种呋喃基聚酰胺的绿色合成方法，涉及化学合成技术领域，本发明相较于现有技术，使用6‑氯苯并三氮唑‑1,1,3,3‑四甲基脲六氟磷酸酯作为催化剂，具有加料方式简单、反应温和、原料易得等特点，适合于工业化实施；并且制备得到的呋喃基芳香聚酰胺具有优异的热力学性能和机械性能，可以应用于制备纤维、膜材料、纳米粒子/聚合物复合材料，应用范围广泛。

技术领域：

本发明涉及聚酰胺合成技术领域，具体涉及一种呋喃基聚酰胺的绿色合成方法。

背景技术：

聚酰胺具有力学性能优良、自润性耐摩擦性好、耐热温度高、电气绝缘性高等突出优点，在机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域有着广泛的应用，是一种大宗的工程塑料，对国民经济、社会发展和国防安全都具有重要的意义。随着社会发展，聚酰胺类化合物的需求量不断快速增长。

相比石油基聚酰胺，呋喃基聚酰胺的单体2,5-呋喃二甲酸由源于可再生资源的生物质制得，与石油基原料相比CO₂气体排放显著降低，因此环境友好程度大大提高，也是美国能源部筛选出的十二种最有潜力的生物基平台化合物之一。从结构性能的角度来看，呋喃二甲酸为五元芳香环，结构与热学性能对苯二甲酸相似，但由于呋喃环具有氧原子，使其分子间氢键作用力降低，范德华力增强，由此溶解性及可加工性获得明显增强。另外，氧原子的引入使得呋喃基聚酰胺的着色性能大为增强，这特别有利于纤维领域的应用，这些特点使得呋喃基聚酰胺具有极佳的发展潜力与应用前景。

CN105801843A公开了一种半生物质呋喃基可溶性芳香聚酰胺及其制备方法和应用。尽管其中使用了可以来源于生物材料的呋喃二甲酸单体，然而其中用于获得该芳香聚酰胺的基本单体是呋喃二甲酸或其衍生物与对苯二胺，而且其合成中需要使用无机金属盐作为催化剂，但无机金属盐如LiCl在反应体系中难以彻底除去，残留的无机盐会降低聚酰胺产物的机械性能和力学系能；同时，其合成方法需要在高温90～130℃的温度下分多步骤完成(即制备过程复杂)，并且所获得的芳香聚酰胺的数均分子量较低(低于200000)。

因此，本领域需要一种简单的合成方法，避免使用常规的有害无机盐催化剂合成呋喃基聚酰胺聚合物。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种呋喃基聚酰胺的绿色合成方法，以6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯作为催化剂，由呋喃二酸单体和二胺单体制备呋喃基聚酰胺，相比石油基聚酰胺来说，呋喃基聚酰胺的环境友好性大大提高，适用于工业化生产，并且可加工性好。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种呋喃基聚酰胺的绿色合成方法，在惰性气体保护下，将二胺单体溶解在有机溶剂中形成二胺溶液，再将呋喃二酸单体加入二胺溶液中，同时加入催化剂，并在搅拌下进行反应，反应结束后分离产物，得到呋喃基聚酰胺。

所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈中一种或多种。

所述有机溶剂与二胺单体的质量比为(1:1)～(10:1)，优选5:1。

所述呋喃二酸单体与二胺单体的摩尔比为(1:1)～(1:10)，优选1:1。

所述二胺单体为丙二胺、对苯二胺、间苯二胺、乙二胺、1,4-丁二胺、2,3-二氨基甲苯、4,4-二氨基二苯甲烷中的任意一种。

所述呋喃二酸单体的结构式为：

其中，R₁、R₂为H或C₁-C₁₂烷基。

所述二酸单体的加入温度为-10℃～40℃。

所述催化剂为6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯。