四硝基酞菁铁和四氨基酞菁铁的制备、性能及其应用

聚氨酯是一种高弹性的合成材料,具有耐磨、耐溶剂等优良性能,目前作为涂层、纤维已广泛应用于皮革、内衣等与人密切接触的场合,其抑菌、消臭特性关乎人体健康。金属酞菁化合物是一类高度共轭的有机功能材料,具有良好的热稳定性、化学稳定性以及催化氧化特性,在消臭、抗菌等许多领域已经获得应用。因此,将金属酞菁作为助剂来改性聚氨酯材料,赋予其抑菌、消臭的性能,对扩展聚氨酯材料在生活和医疗等领域的应用具有重要意义。本论文首先合成了带官能基团的金属酞菁,然后将其应用于聚氨酯改性。主要工作及成果如下： (1)采用液相微波辐照法,以4-硝基邻苯二甲腈、六水合氯化铁、DBU为催化剂,一步合成了四硝基酞菁铁,探索了最佳反应条件。并进一步用九水合硫化钠将四硝基酞菁铁还原为四氨基酞菁铁。采用傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱、紫外-可见光光谱对所得金属酞菁衍生物的结构进行了表征,证明所合成的为目标产物。四硝基酞菁铁在DMAc等有机溶剂中具有较好溶解性。四氨基酞菁铁的溶解性虽然较差,但氨基具有较高的反应活性,有利于酞菁的进一步修饰。 (2)采用溶液共混法制备了四硝基酞菁/聚氨酯共混膜,采用力学拉伸测试和动态力学分析,并结合升温红外,研究了不同比例四硝基酞菁铁的改性效果。结果表明：适量(≤1.0wt%)四硝基酞菁铁可以与聚氨酯很好的共混,提高聚氨酯的软段硬段相分离程度,使其物理交联密度上升,氢键化羰基增加,聚氨酯力学性能提高。高强度紫外照射下,四硝基酞菁铁催化产生活性氧环境,能够使聚氨酯发生臭氧-紫外协同老化。四硝基酞菁铁改性的聚氨酯薄膜具有很好的抗菌性能,最高抗菌率可达99.35%。 (3)成功将十八烷酸接枝到四氨基酞菁铁上,制备了带长烷基链结构的酞菁铁衍生物。采用红外光谱、核磁共振氢谱等对目标产物进行了结构表征。制备了长烷链酞菁铁/聚氨酯共混膜。力学性能测试的结果表明,共混膜的抗拉强度和断裂伸长率分别达到65MPa和1200%,约为纯聚氨酯薄膜的两倍。