镧系元素催化对聚酰胺66 水解反应的影响
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北京市科技计划项目(Z231100003923002); 北京市自然科学基金资助项目(2244107); 国家市场监管重点实验室(降解材料质量安全评价与研究)资助


Influence of Lanthanide Element Catalysis on the Hydrolysis Reaction of Polyamide 66
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    文中提出了一种以三氟甲磺酸镧(Lanthanum triflate,La( OTf)3) 为催化剂的方法,旨在探究其对PA66 水解反应效率的提升作用。通过系统调控反应温度、时间和催化剂用量,确定了较优的水解条件:质量比m(La) ∶m(PA66) ∶m(H2O)= 1∶20∶100,反应温度220 ℃ ,时间12 h,此条件下PA66 的转化率达到52% ,对比纯水解的转化率25% ,显示出该催化体系的显著效果。利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱测试方法( MALDI-TOF-MS) 分析了固相产物的分子量分布,结果显示,主要成分为未完全反应的PA66。电喷雾质谱(ESI-MS)谱图表明,液相产物以单体、二聚体为主,并伴有少量可溶于水的三聚体、四聚体存在。通过计算得出该反应的活化能(Ea) 为73.76 kJ / mol,这一数值低于传统浓硫酸催化体系,表明La(OTf)3 在促进PA66 水解方面展现出更为优异的性能。

    Abstract:

    The objective of this paper is to propose a method utilizing lanthanum trifluoromethanesulfonate (La(OTf)3) as catalyst with the intention of investigating its potential to enhance the efficiency of the hydrolysis reaction of PA66. By systematically regulating the reaction temperature, time and catalyst dosage factors, the optimal hydrolysis conditions were determined. These are found to be a mass ratio of m (La) ∶ m (PA66) ∶ m (H2O)= 1∶20∶100, reaction temperature of 220 ℃ , and time of 12 h. The conversion rate of PA66 under these conditions reaches 52% , in comparison to the pure hydrolysis conversion rate of 25% . This demonstrates the significant impact of the catalytic system. The molecular weight distribution of the solid-phase products was analyzed by matrix-assisted laser desorption ionisation time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS), and the results demonstrate that the predominant component is incompletely reacted PA66. Furthermore, electrospray ionisation mass spectrometry (ESI-MS) spectra indicate that the liquid-phase products are dominated by monomers and dimers, with a small amount of water-soluble trimer and tetramer present. The activation energy (Ea) of the reaction is calculated to be 73.76 kJ / mol, which is lower than that of the conventional concentrated sulfuric acid catalytic system. This indicates that La (OTf)3 demonstrates superior performance in promoting the hydrolysis reaction of PA66.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

周思含, 任中来, 王 欢, 郑威振, 王格侠, 甄志超, 卢 波, 黄 丹, 周风山, 王萍丽, 季君晖.镧系元素催化对聚酰胺66 水解反应的影响[J].高分子材料科学与工程,2026,42(1):1-9. Sihan Zhou, Zhonglai Ren, Huan Wang, Weizhen Zheng, Gexia Wang, Zhichao Zhen, Bo Lu, Dan Huang, Fengshan Zhou, Pingli Wang, Junhui Ji. Influence of Lanthanide Element Catalysis on the Hydrolysis Reaction of Polyamide 66[J]. Polymer Materials Science & Engineering,2026,42(1):1-9.

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