纺织学报 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (07): 36-40.doi: 10.13475/j.fzxb.20210600705

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生物基聚酰胺56分子质量及其Mark-Houwink方程参数的测定

王莉娟1, 宫玉梅1(), 李晓妍1, 王迎1, 郝新敏2, 樊丽君3   

  1. 1.大连工业大学 纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034
    2.军事科学院系统工程研究院 军需工程技术研究所, 北京 100010
    3.优纤科技(丹东)有限公司, 辽宁 丹东 118303
  • 收稿日期:2021-06-01 修回日期:2022-01-16 出版日期:2022-07-15 发布日期:2022-07-29
  • 通讯作者: 宫玉梅
  • 作者简介:王莉娟(1997—),女,硕士生。主要研究方向为生物基合成纤维。
  • 基金资助:
    辽宁省科学技术计划工业重大专项项目(2019JH1/10100010);辽宁省自然科学指导计划项目(2019-ZD-0288)

Determination of molecular weight and Mark-Houwink parameters of bio-based polyamide 56

WANG Lijuan1, GONG Yumei1(), LI Xiaoyan1, WANG Ying1, HAO Xinmin2, FAN Lijun3   

  1. 1. School of Textile and Material Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian, Liaoning 116034, China
    2. Institute of Quartermaster Engineering & Technology, Systems Engineering Institute, Academy of Military Sciences, Beijing 100010, China
    3. Eco-Nylon (Dandong) Co., Ltd., Dandong, Liaoning 118303, China
  • Received:2021-06-01 Revised:2022-01-16 Published:2022-07-15 Online:2022-07-29
  • Contact: GONG Yumei

摘要:

为了使研究者能够快速对合成的生物基聚酰胺56(PA56)分子质量做出评价,通过对一系列生物基PA56样品分子质量和溶液流动性的测定,计算生物基PA56的Mark-Houwink方程分子质量参数Kα。分别以90%甲酸(FA)和六氟异丙醇(HFIP)为溶剂溶解生物基PA56,测定其稀溶液在25 ℃时的特性黏度。结果表明:在与PA56能形成强氢键的溶剂FA中,使用其比浓黏度极限值作为特性黏度数值是合理的,而在能与PA56形成较弱氢键的溶剂HFIP中,其比浓黏度和比浓对数黏度极限值交于一点,该点即为特性黏度;通过Mark-Houwink方程计算得到生物基PA56在FA中的分子质量参数α为0.77,K为7.088×10-3 cm3/g,在HFIP中α为0.90,K为2.140×10-3 cm3/g。

关键词: 生物基聚酰胺56, Mark-Houwink方程参数, 六氟异丙醇, 甲酸, 特性黏度

Abstract:

In order to quickly evaluate the molecular weight of the bio-based polyamide 56 (PA56), the molecular weight parameters K and α of Mark-Houwink equation for bio-based PA56 were calculated by measuring the molecular weight and fluidity of the solution. Bio-based PA56 was dissolved in 90% formic acid (FA) and hexafluoroisopropanol (HFIP) respectively, and the intrinsic viscosity of the dilute solution was determined at 25 ℃. It was found reasonable to use the limit of specific concentration viscosity as intrinsic viscosity value in solvent FA which formed strong hydrogen bond with PA56, but in solvent HFIP that was unable to form strong hydrogen bond with bio-based PA56, the specific concentration and logarithmic viscosity limits intersect at a point where intrinsic viscosity was determined. The molecular weight parameters of bio-based PA56 in FA were found to be α=0.77 and K=7.088×10-3 cm3/g, and the molecular weight parameters in HFIP were α=0.90 and K=2.140×10-3 cm3/g.

Key words: bio-based polyamide 56, Mark-Houwink parameters, hexafluoroisopropanol, formic acid, intrinsic viscosity

中图分类号: 

  • O645

表1

不同质量浓度溶液在乌氏黏度计中的流出时间"

溶液质量浓度 FA(HFIP) c0/4 c0/3 c0/2 2c0/3 c0
流出时间 t0 t1 t2 t3 t4 t5

表2

生物基PA56样品的端基滴定测试结果"

样品 端氨基的量/(mmol·kg-1) 端羧基的量/(mmol·kg-1)
S1 40.2 113.2
S2 21.2 112.5
S3 48.9 68.1
S4 44.3 97.2

表3

不同质量浓度S1、S2、S3的FA稀溶液在乌氏黏度计中的流出时间"

样品编号 FA c0/4 c0/3 c0/2 2c0/3 c0
S1 45.16 57.07 61.62 70.41 79.34 97.27
S2 45.16 58.45 63.57 73.12 82.92 103.21
S3 45.16 60.06 65.30 76.45 87.63 110.45

图1

S1、S2和S3在FA稀溶液中的流出曲线"

表4

S1、S2、S3在FA溶剂中的特性黏度"

样品编号 [ηsp] [ηr] [η]
S1 1.046 1.003 1.024
S2 1.162 1.105 1.133
S3 1.288 1.218 1.253

表5

不同质量浓度S3、S4的HFIP稀溶液在乌氏黏度计中的流出时间"

样品编号 HFIP c0/4 c0/3 c0/2 2c0/3 c0
S3 121.76 170.38 185.55 222.92 264.18 366.39
S4 121.76 161.50 173.68 207.61 240.81 315.98

图2

S3和S4在HFIP稀溶液中的流出曲线"

表6

生物基PA56分别在FA和HFIP稀溶液中的Mark-Houwink方程参数"

样品编号 FA稀溶液 HFIP稀溶液
[ηsp] [ηr] [η] [η]
α K×103/(cm3·g-1) α K×103/(cm3·g-1) α K×103/(cm3·g-1) α K×103/(cm3·g-1)
S1-S2 0.77 7.087 0.71 12.000 0.74 9.225
S1-S3 0.77 7.091 0.72 9.901 0.74 8.899
S2-S3 0.77 7.087 0.73 10.920 0.75 8.379
S3-S4 0.90 2.140
平均值 0.77 7.088 0.72 10.940 0.74 8.834 0.90 2.140
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