CN103570938B

CN103570938B - 一种聚酰胺及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103570938B
Application number: CN201310458930.7A
Authority: CN
Inventors: 秦露露; 曹婷; 赵景婵; 刘晓庆; 刘飞; 张圣辰
Original assignee: Northwest University
Current assignee: Northwest University
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2033-10-07
Also published as: CN103570938A

Abstract

本发明公开了一种结构式（I）所示的聚酰胺，其中n为50-200的整数。本发明制备得到的聚酰胺吸附剂对于水中的酚类化合物具有良好的吸附性能，可用于处理含有酚类污染物废水，所述酚类污染物如对硝基苯酚、对氯苯酚、苯酚等化合物。

Description

一种聚酰胺及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种新型的聚酰胺及其合成工艺，其对水中酚类化合物具有良好的吸附性能，可以应用于酚类化合物造成的污水处理，属于功能高分子化学技术领域。

背景技术

近年来，随着我国经济的发展，人口的增长，人民生活水平的提高，工业化和城市化的加快，用水量和污水排放量都直线上升。新型低成本、高效率、易处理的水处理材料研究成为热点。

聚酰胺俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide，简称PA，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。聚酰胺具有较高的比表面，可以通过范德华力、氢键及其它作用力对废水中的污染物进行有效的富集和分离。目前，低成本、高吸附效率的聚酰胺材料合成研究依然是具有挑战性的工作。

酚是一种中等强度的化学毒物，与细胞原浆中的蛋白质发生化学反应。低浓度时使细胞变性，高浓度时使蛋白质凝固。酚类化合物可经皮肤粘膜、呼吸道及消化道进入体内。低浓度可引起蓄积性慢性中毒，高浓度可引起急性中毒以致昏迷死亡。酚类化合物对水体的污染是环境中水污染的重要来源。

发明内容

本发明的目的是提供一种对酚类物质具有高吸附效率的新型聚酰胺；

本发明的另一目的是提供上述聚酰胺的制备方法；

本发明还有一个目的是提供上述聚酰胺在处理含有酚类物质污水中的应用。

本发明实现过程如下：

结构式（I）所示的聚酰胺，

其中，n为50-200的整数，优选为50-100的整数。

上述聚酰胺的制备方法：结构式（II）所示的三元羧酸与三乙烯四胺在无溶剂或有机溶剂存在下聚合得到结构式（I）所示的聚酰胺

。

具体地说，可以采取以下两种方法制备：

1、结构式（II）所示的三元羧酸与三乙烯四胺在无溶剂条件下160～200℃聚合得到结构式（I）所示的聚酰胺。

2、结构式（II）所示的三元羧酸与三乙烯四胺在有机溶剂中70～150℃聚合得到结构式（I）所示的聚酰胺，所述有机溶剂最好为乙醇或DMF。

上述合成得到的聚酰胺加入偶氮二异丁腈和环氧树脂固化成型，粉碎即得粉末状聚酰胺吸附剂，其中，聚酰胺、偶氮二异丁腈和环氧树脂的质量比为100:（4～6）:（50～100），由室温逐步升温至150℃固化。

本发明的优点与积极效果：本发明制备得到的聚酰胺吸附剂对于水中的酚类化合物具有良好的吸附性能，可用于处理含有酚类污染物废水，所述酚类污染物如对硝基苯酚、对氯苯酚、苯酚等化合物。

附图说明

图1结构式（II）所示三元羧酸的红外光谱图；

图2结构式（I）所示聚酰胺的红外光谱图；

图3合成得到的聚酰胺对对硝基苯酚的吸附等温线；

图4合成得到的聚酰胺对对硝基苯酚的动态吸附曲线。

具体实施方式

实施例1

结构式（II）所示三元羧酸与三乙烯四胺的摩尔比为1:2，将称量好的三元羧酸加入三颈瓶中，量取的三乙烯四胺逐滴加入三颈瓶中，半小时滴加完成，在180℃的油浴锅中机械搅拌，分水器将未反应的小分子及生成的水分离出去，反应5小时，即得到聚酰胺。

合成的产物聚酰胺通过红外光谱，GPC进行表征：

如图1，图2所示，通过红外光谱可以看出，三元羧酸和合成的聚酰胺的红外光谱中均还有2930cm^-1处-CH₂特征吸收峰，然而图1中1713cm^-1为三元羧酸中C=O振动峰，图2中1641cm^-1，3286cm^-1处出现了新峰，分别是聚酰胺中的C=O振动峰和N-H吸收峰。由此表明三元羧酸与三乙烯四胺反应，并生成产物聚酰胺。

GPC结果显示，保留时间为6.684时达到最大峰，因此180℃下反应5h产物的平均相对分子质量为63181，证明成功合成得到功能高分子材料聚酰胺。

将合成得到的聚酰胺加入偶氮二异丁腈和环氧树脂，分别按（100:5:60），（100:5:70），（100:5:80）不同比例加入，搅拌均匀，由低温70℃向90℃、110℃、130℃逐步升温至150℃，每个温度恒温固化12h，成型后用粉碎机粉碎成粉末状，再用60目的标准筛过滤，即可得到固化后的聚酰胺粉末。

实施例2

结构式（II）所示三元羧酸与三乙烯四胺的摩尔比为1:3，将称量好的三元羧酸溶解在乙醇中，将其加入三颈瓶中，逐滴加入三乙烯四胺，半小时滴加完成，80℃条件下回流反应5h，旋蒸以除去乙醇，即得到聚酰胺。

将合成的聚酰胺，加入偶氮二异丁腈，环氧树脂，分别按（100:6:60），（100:6:70），（100:6:80）不同比例加入，搅拌均匀，由低温70℃向90℃、110℃、130℃逐步升温至150℃，每个温度恒温固化12h，成型后用粉碎机粉碎成粉末状，再用60目的标准筛过滤，即可得到固化后的聚酰胺粉末。

实施例3

结构式（II）所示三元羧酸与三乙烯四胺的摩尔比为1:2，将称量好的三元羧酸溶解在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）中，将其加入三颈瓶中，逐滴加入三乙烯四胺，半小时滴加完成，150℃条件下回流反应5h，旋蒸以除去DMF即得到聚酰胺。

将合成的聚酰胺，加入偶氮二异丁腈，环氧树脂，分别按（100:5:60），（100:5:70），（100:5:80）不同比例加入，搅拌均匀，由低温70℃向90℃、110℃、130℃逐步升温至150℃，每个温度恒温固化12h，成型后用粉碎机粉碎成粉末状，再用60目的标准筛过滤，即可得到固化后的聚酰胺粉末。

实施例4

吸附性能的考察

分别配制200.0mg/L、400.0mg/L、600.0mg/L、800.0mg/L、1000.0mg/L的酚类化合物溶液，分别称取0.1000g实施例1合成出的聚酰胺和市售弱碱树脂D301于锥形瓶中，分别加入100.0mL酚类化合物溶液，密封并避光，在25℃条件下以100rpm的速率振荡反应12小时，以确保吸附达到平衡。吸附后离心，取上清液，依次用紫外分光光度计测其浓度，利用酚类化合物的浓度与吸附量的关系式计算其吸附量，以对硝基苯酚为例做出吸附等温线，如图3所示。

配制400.0mg/L的酚类化合物溶液，分别称取0.1000g合成出的聚酰胺和市售弱碱树脂D301于锥形瓶中，分别加入100.0mL酚类化合物溶液，密封并避光，在25℃条件下以100rpm的速率振荡反应，每隔一段时间放入一个样品，最后同时取出，依次测定上清液的浓度，从而做出不同时间的吸附曲线，以对硝基苯酚为例如图4所示。

如图3所示，用三元羧酸与三乙烯四胺合成的聚酰胺在相同条件下对对硝基苯酚的吸附量比市售弱碱树脂D301大。

如图4所示，用三元羧酸与三乙烯四胺合成的聚酰胺在相同条件下对对硝基苯酚比市售弱碱树脂D301更快达到吸附平衡。

综上所述，合成出的聚酰胺对对硝基苯酚的吸附性能优于市售弱碱树脂D301。

Claims

1.结构式（I）所示的聚酰胺，

其中，n为50-200的整数。

2.根据权利要求1所述的聚酰胺，其特征在于：n为50-100的整数。

3.权利要求1所述聚酰胺的制备方法，其特征在于：结构式（II）所示的三元羧酸与三乙烯四胺在无溶剂或有机溶剂存在下聚合得到结构式（I）所示的聚酰胺

（II）。

4.根据权利要求3所述聚酰胺的制备方法，其特征在于：结构式（II）所示的三元羧酸与三乙烯四胺在无溶剂条件下160～200℃聚合得到结构式（I）所示的聚酰胺。

5.根据权利要求3所述聚酰胺的制备方法，其特征在于：结构式（II）所示的三元羧酸与三乙烯四胺在有机溶剂中70～150℃聚合得到结构式（I）所示的聚酰胺。

6.根据权利要求5所述聚酰胺的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇或DMF。

7.含有权利要求1所述聚酰胺的聚酰胺吸附剂。

8.权利要求7所述聚酰胺吸附剂的制备方法，其特征在于：合成得到的聚酰胺加入偶氮二异丁腈和环氧树脂固化成型，粉碎即得聚酰胺吸附剂。

9.根据权利要求8所述聚酰胺吸附剂的制备方法，其特征在于：聚酰胺、偶氮二异丁腈和环氧树脂的质量比为100:（4～6）:（50～100），由室温逐步升温至150℃固化，粉碎即得聚酰胺吸附剂。

10.权利要求7所述聚酰胺吸附剂在处理含有酚类污染物废水中的应用。