共聚物及用以形成该共聚物的单体的制备方法_2

文档序号:8958209阅读:来源:国知局
84克(0? 005mole)的双(2_羟基乙基)对苯二甲酸酯(bis-hydroxylethyl terephthalate、BHET)、2. 32克(0. 015mole)干燥的6_氨基己酸钠盐(ACA-Na)置于一反 应瓶中。接着,在氮气下,缓慢将该反应瓶升温至195-200°C,进行反应14小时后,冷却至 室温,加入20ml的蒸馏水,待全部溶解成溶液后慢慢滴入硫酸水溶液(0. 1M)进行中和,使 其PH值达到6.0。接着,于室温下静置20小时,有固体析出并沉淀。将此固体置于玻璃瓶 中,以3倍重量的蒸馏水清洗及过滤,重复4次此清洗及过滤的步骤后,此清洗后的固体于 80°C烘箱内干燥,利用核磁共振光谱及红外光谱分析,显示除了得到N,N'-双(羧基戊基) 对苯二甲酰胺(与制备例1相同的光谱)外,也含有约30%的副产物。
[0062] 一用来合成N,N' -双(羧基戊基)对苯二甲酰胺的方法是以6-氨基己酸 (6-Aminohexanoic acid、ACA)与带有氯(chloride)的对苯二甲酰氯(terephthaloyl chloride、TCL)以溶液法在己二胺(hexamethylenediamine、HMDA)、吡啶(pyridine)以及 N-甲基R比略酮(N-Methyl-2_Pyrrolidone、NMP)的存在下进行反应,纯化后得到与制备例1 相同的光谱。(反应式如下:)。
[0063] 然而,作为该反应起始物的对苯二甲酰氯(terephthaloyl chloride、TCL)是非环 保的酰氯化合物,因此以对苯二甲酰氯形成N,N' -双(羧基戊基)对苯二甲酰胺的制备方 式为不环保的制程。
[0064] 比较制备例1:
[0065]将 0? 97 克(0? OOfSmole)的对苯二甲酸二甲酯(dimethyl terephthalate、DMT)、 1.69 克(0.015mole)的 6_ 氛基己酸(6-Aminohexanoic acid、ACA)以及 20ml 的乙二醇 (ethylene glycol、EG),置于一反应瓶中。接着,在氮气下,缓慢将该反应瓶升温至85~ 90°C,进行反应14小时后,冷却至室温,加入20ml的蒸馏水,慢慢滴入硫酸水溶液(0. 1M) 进行中和,使其PH值达到6.0。接着,于室温下静置20小时,有固体析出并沉淀。将此固体 置于玻璃瓶中,以3倍重量的蒸馏水清洗及过滤,重复4次此清洗及过滤的步骤后,此清洗 后的固体于80°C烘箱内干燥。由于6-氨基己酸会进行自我聚合,所得聚合物会与对苯二甲 酸二甲酯反应,因此上述反应只得到混乱的产物,无法得到N,N'_双(羧基戊基)对苯二甲 酰胺(BCTM)。
[0066]制备例 4 :N, N' -双(6-氨基己烧)对苯二甲酰胺(N, N' -bis(6-aminohexyl)terephthalamide、BATM)的制备
[0068] 取一反应瓶,加入0? 97克(0? 005mole)的对苯二甲酸二甲酯(dimethyl terephthalate、DMT)、3.06 克(0.02mole)的己二胺(hexamethylenediamine、HMDA)以及 20ml的乙二醇(ethylene glycol、EG)。在氮气下,缓慢升温至85~90°C并反应14小时。 于室温下静置20小时,有固体析出并沉淀。将此固体置于玻璃瓶中,以3倍重量的蒸馏水 清洗及过滤,重复4次此清洗及过滤的步骤后,此清洗后的固体于80°C烘箱内干燥。干燥后 得到 N,N'_ 双(6_ 氨基己烧)对苯二甲酰胺(N,N'-bis(6_aminohexyl)terephthalamide、 BATM)固体。以不差扫描热量计(differential scanning calorimeter)测量 N,N' -双 (6-氨基己烷)对苯二甲酰胺,得知其熔融温度(Tm)为211°C (最高峰值);以及利用核磁 共振光谱及红外光谱分析N,N' -双(6-氨基己烷)对苯二甲酰胺,所得的光谱信息如下:
[0069]1HNMR(D2SO4,ppm) : 8. 52 (4H,phenyl-1,4_),4. 26 (4H,aromatic-C0N-CH2-,HMDA), 3. 91 (4H,aliphatic-CH2-NH2,HMDA),I. 88-2. 37 (16H,aliphatic,HMDA)。
[0070]IR(cm1) : 3308-3294 (NH) ;2927 ;2858 ; 1643 (amide) ; 1570-1350 ; 1300-800.
[0071] 由核磁共振光谱信息积分可得知化合物BATM其基团

的当摩尔量比例为1:2。
[0072] 共聚物的制备
[0073] 实施例1: BCTM-co-HMDA共聚物制备
[0074] 取一反应瓶,加入14.28(〇.〇36111〇160州'-双(羧基戊基)对苯二甲酰胺?^?)、 4.2g(0.036mole)己二胺(hexamethylenediamine、HMDA)以及60g水。接着,将反应瓶温度 升至85°C,待固体全部溶解后,显示BCTM与HMDA达到充分的均匀混合,此时以减压蒸馏方 式除去水份,留存于反应瓶内的固体产物。接着,缓慢加热反应瓶至150°C维持1小时。接 着,将反应瓶升温至180°C并维持2小时。接着,将反应瓶再升温至20(TC并维持2小时。接 着,将反应瓶升温至220°C并维持2小时。最后,将反应瓶升温至250°C并维持4小时。冷 却后,得到BCTM-co-HMDA共聚物(浅褐白色固体)(具有
重复单元)。
[0075] 以不差扫描热量计(differential scanning calorimeter)测量 BCTM-co-HMDA 共聚物,得知其熔融温度(Tm)为261°C (最高峰值)、玻璃转化温度(Tg)为75°C以及相对 粘度(R. V.)为1. 45。共聚合物的相对粘度(R. V.)的分析条件为,取0. 25g的尼龙共聚合 物放置于分析玻璃瓶内,加入浓硫酸(97wt%浓度)配置成为50ml的溶液,然后于25°C条 件下,进行相对粘度(R.V.)的分析。利用核磁共振光谱及红外光谱分析BCTM-co-HMDA共 聚物,所得的光谱信息如下:
[0076]1HNMR(D2S04,ppm) :8. 53 (4H,phenyl,BCTM),4. 26 (4H,aromatic-⑶N-CH2-, ACA),4.00(4H,aliphatic-C0N-CH2-,HMDA),3. 18(4H,aliphatic-CH2-C0N-,ACA), I. 87-2. 34(20H,aliphatic,ACAandHMDA)〇
[0077]13C NMR (D2SO4, ppm) : 178 以及 172 (amide), 131 (aromatic), 44-43, 33, 27-24。
[0078]IRCcm1) :3304(NH) ;2930 ;2858 ; 1630 (broad,amide) ;157〇-1350 ;1300-800〇
[0079] 由核磁共振光谱信息积分可得知,BCTM-co-HMDA共聚物的基团
的摩尔比 例为1:1:2。
[0080] 重复实施例1所述的步骤,进行第1次验证实验以及第2次验证实验,并以示差扫 描热量计(differential scanning calorimeter)测量第1次验证实验以及第2次验证实 验所得的BCTM-co-HMDA共聚物的熔融温度(Tm),分别为262°C及261°C (最高峰值);以 及,测量第1次验证实验以及第2次验证实验所得的BCTM-co-HMDA共聚物的玻璃转化温度 (Tg),分别为74及75°C。此外,以核磁共振光谱分析第1次验证实验以及第2次验证实验 所得的BCTM-co-HMDA共聚物,结果与实施例1的BCTM-co-HMDA具有相同的光谱信息。显 示本发明的BCTM-co-HMDA共聚物的化学组成及其物性的再现性良好。
[0081] 实施例2: BCTM-co-TMDA共聚物制备
[0082] 依实施例1所述合成BCTM-co-HMDA共聚合物的方式进行,除了将4. 2g己二胺 (hexamethylenediamine、HMDA)以 3. 18g 丁二胺(tetramethylenediamine、TMDA)取代,
重复单元的共聚 合物 BCTM-co-TMDA。
[0083] 以不差扫描热量计(differential scanning calorimeter)测量 BCTM-co-TMDA 共聚物,得知其熔融温度(Tm)为263°C (最高峰值)、玻璃转化温度(Tg)为76°C以及相对 粘度(R.V.)为1.52。利用核磁共振光谱及红外光谱分析BCTM-co-TMDA共聚物,所得的光 谱信息如下:
[0084]1HNMR(D2SO4,ppm) :8. 53 (4H,phenyl,BCTM), 4. 26 (4H,aromatic-CON-CH 2-,ACA), 4. 00 (4H,aliphatic-C0N-CH2-,TMDA), 3. 18 (4H,aliphatiC-CH2-CON-,A CA),I. 87-2. 34(16H,aliphatic,ACA及 TMDA)。
[0085]13CNMR(D2SO4,ppm) : 178及173 (amide), 131 (aromatic), 44-43, 33, 27-24。
[0086]IRCcm1) :3304(NH);2930 ;2858 ; 1630 (broad,amide) ;157〇-1350 ;1300-800〇
[0087] 由核磁共振光谱信息积分可得知,BCTM-co-TMDA共聚物其基团
的摩尔比例为 1:1:2〇
[0088] 实施例3:BCTM-co-EDA共聚物制备
[0089] 依实施例1所述合成BCTM-co-HMDA共聚合物的方式进行,除了将4. 2g己二胺 (hexamethylenediamine、HMDA)以2.17g乙二胺(ethylenedaimine、EDA)取代,得到具有
重复单元的共聚合物 BCTM-co-EDA。
[0090] 利用核磁共振光谱及红外光谱分析BCTM-CO-EDA共聚物,所得的光谱信息如下:
[0091]1HNMR(D2SO4,ppm) :8. 53 (4H,phenyl,BCTM), 4. 26 (4H,aromatic-CON-C H2-,ACA),4. 10 (4H,aliphatic-C0N-CH2-,EDA),3. 18 (4H,aliphatic-CH2-C0N-,A CA),I. 87-2. 34(12H,aliphatic,ACA) 〇
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