界面聚合法制备生物基呋喃PA及其性能表征

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.003

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (4): 14-19.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.003

界面聚合法制备生物基呋喃PA及其性能表征

侯利珂¹, 赵世坤¹, 赵彪¹, 郭洪元², 邓建平¹, 潘凯¹()

^1.北京化工大学材料科学与工程学院，北京 100029
^2.中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司，辽宁辽阳 111003

收稿日期:2024-06-07 出版日期:2025-04-26 发布日期:2025-04-23
通讯作者: 潘凯（1978-），男，教授，从事新型PA树脂制备研究工作，pankai@mail.buct.edu.cn
E-mail:pankai@mail.buct.edu.cn

Preparation and characterization of bio⁃based furan polyamide by interfacial polymerization

HOU Like¹, ZHAO Shikun¹, ZHAO Biao¹, GUO Hongyuan², DENG Jianping¹, PAN Kai¹()

^1.College of Materials Science and Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China
^2.Petro China Liaoyang Petrochemical Branch，Liaoyang 111003，China

Received:2024-06-07 Online:2025-04-26 Published:2025-04-23
Contact: PAN Kai E-mail:pankai@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以2，5⁃呋喃二甲酰氯（FDCl）和脂肪族二胺（C=4、6、8）为原料，通过界面聚合法合成了一系列生物基呋喃PA（PAXFs），包括聚四亚甲基呋喃酰胺（PA4F）、聚六亚甲基呋喃酰胺（PA6F）和聚八亚甲基呋喃酰胺（PA8F）。傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、核磁共振光谱仪（NMR）以及凝胶渗透色谱仪（GPC）结果表明，成功制备了高分子量的PAXFs。差示扫描量热仪（DSC）和X⁃射线衍射仪（XRD）结果表明，PA4F是半结晶PA，而PA6F和PA8F是无定形PA，这可能是由于分子链中呋喃环间的相互作用以及呋喃环和丁二胺结构单元的共平面特性，导致PA4F的分子链较规整，结晶程度高。热失重分析仪（TG）和紫外⁃可见光分光光度计（UV⁃vis）结果表明，PAXFs具有良好的耐热性和透明性，最大热分解温度和紫外可见光760 nm处的透过率分别高达450 ℃和91.1%。

关键词: 2, 5-呋喃二甲酰氯, 生物基呋喃PA, 界面聚合

Abstract:

A series of furan⁃based polyamides （PAXFs）， including poly（tetramethylene furanamide）（PA4F）， poly（hexamethylene furanamide）（PA6F）， and poly（octamethylene furanamide）（PA8F）， were synthesized using 2，5⁃furandiformyl chloride and aliphatic diamines （C=4，6，8） as raw materials through interfacial polymerization. The characterization results obtained from FTIR， NMR and GPC tests confirmed the successful preparation of PAXFs with a high molecular weight. DSC and XRD analysis results indicated that PA4F was a semi⁃crystalline polyamide， whereas PA6F and PA8F were amorphous polyamides. This result may be due to the interaction between the furan ring and furan ring in the molecular chain as well as the coplanar structure of the furan ring and butylamine units， which resulted in a more regular molecular chain and a higher crystallinity degree of PA4F. TGA and UV⁃vis spectroscopy characterization results indicated that PAXFs had good heat resistance and transparency， and its maximum thermal decomposition temperature and transmittance at 760 nm of UV visible light reached 450 ℃ and 91.1 %， respectively.

Key words: 2, 5-furandiformyl chloride, biobased furan polyamide, interfacial polymerization

中图分类号:

TQ323.6

侯利珂, 赵世坤, 赵彪, 郭洪元, 邓建平, 潘凯. 界面聚合法制备生物基呋喃PA及其性能表征[J]. 中国塑料, 2025, 39(4): 14-19.

HOU Like, ZHAO Shikun, ZHAO Biao, GUO Hongyuan, DENG Jianping, PAN Kai. Preparation and characterization of bio⁃based furan polyamide by interfacial polymerization[J]. China Plastics, 2025, 39(4): 14-19.

图/表 10

图1 PAXFs的合成反应方程式

Fig.1 Synthesis reaction equation of PAXFs

图2 PA6F合成因素影响探究

Fig.2 Research on the influence of PA6F synthesis factors

图3 PAXFs的FTIR谱图

Fig.3 FTIR spectra of PAXFs

图4 PAXFs的1H⁃NMR和13C⁃NMR谱图

Fig.4 1H⁃NMR and 13C⁃NMR spectra of PAXFs

图5 PAXFs的分子量、GPC谱图、相对黏度和分子量分布宽度曲线

Fig.5 Molecular weight， GPC spectra， relative viscosity， and molecular weight distribution width curve of PAXFS

样品	M_n /g·mol^-1	M_w /g·mol^-1	PDI	η_r	产率/%	T_g/℃	T_m/℃	T_c/℃	T_d⁃max/℃
PA4F	15 800	35 900	2.27	2.13	81.49	158	286	209	431
PA6F	15 200	37 600	2.47	2.10	88.73	138	-	-	445
PA8F	12 700	34 400	2.70	1.92	91.85	121	-	-	450

表1 PAXFs的分子量和热性能

Tab.1 Molecular weight and thermal properties of PAXFs

图6 PAXFs的DSC曲线

Fig.6 DSC curves of PAXFs

图7 PAXFs的TG曲线

Fig.7 TG curves of PAXFs

图8 PAXFs的XRD谱图

Fig.8 XRD spectra of PAXFs

图9 PAXFs的电子照片图像和紫外⁃可见透过光谱

Fig.9 Electronic photo image and UV⁃vis transmission spectra of PAXFS

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