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新型含呫吨结构和三氟甲基侧基聚芳酰胺的合成与性能研究

作　者: 马春新
导　师: 盛寿日
学　校: 江西师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚芳酰胺三元共聚合三氟甲基侧基呫吨圈形(cardo)结构 9，9-二(4-羟基苯基)呫吨 9，9-二[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]呫吨 9，9-二(4-氯甲酰基苯氧基苯基)呫吨合成与表征
分类号: O633.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 18次
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内容摘要

本文首先对近年来聚芳酰胺聚酰胺的性能与应用、发展历史和现状、合成与改性方法、聚芳酰胺的发展趋势以及聚芳酰胺共聚的研究进展做了简要介绍,论文主要包括五部分：1.基础单体9,9-二(4-羟基苯基)咕吨(BHPX)的合成方法总结与改进。我实验室的传统制法是：呫吨酮在过量SOCl2和2-3滴DMF助溶的条件下回流,反应8h之后,将过量的SOCl2蒸出；冷却到室温后加入二甲苯和适当过量的苯酚,回流10h之后,减压蒸出二甲苯及过量的苯酚,然后重结晶。但是该法存在过量的苯酚大量被包夹于块状产物的内部,不能蒸除干净的问题。需对粗产品重结晶两次以上才能达到较高纯度,产率较低(75%以下),且耗时费力。本人对该法进行了改进,重结晶之前,首先将粗产品在热的甲苯中浸泡,然后只需重结晶一次,即可得高纯度的9,9-二(4-羟基苯基)咕吨,产率可达85%以上。2.以一种新型芳基二胺9,9-二[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]咕吨(BTFAPX)和一系列芳基二酰氯进行低温溶液缩聚,制备了几种含有三氟甲基取代基和庞大咕吨cardo结构的新型聚芳酰胺。该类聚芳酰胺具有多方面优异的性能和良好的可加工性。所得一系列聚合物的对数比粘度系数在0.65-1.01 dL/g之间,Tg介于235-284℃之间,拉伸强度为65-95 MPa,拉伸模量为1.9-2.5 GPa,断裂伸长率为6-9%。该类聚合物在氮气中和空气中的10%热失重范围分别为495-532℃和476-510℃。在氮气中800℃的成炭率大于55%。几乎所有该类聚合物都可溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等强极性非质子性溶剂中,甚至也可溶于极性较弱的非质子性溶剂(如四氢呋喃、吡啶等)之中。而且,以此类聚合物的DMAc溶液所铺的薄膜,具有较高的光学透过性、较低的介电常数(在100 Hz条件下,为3.65-4.03)和较低的吸湿性(在去离子水中常温下浸泡3天,吸水率为0.56-1.14%)。3.以一种新型芳基二酰氯9,9-二(4-氯甲酰基苯氧基苯基)咕吨(BCPX)和一系列含三氟甲基的芳基二胺进行低温溶液缩聚,制备了几种含有三氟甲基侧基和具有庞大体积的咕吨cardo结构的新型聚芳酰胺。该类聚芳酰胺具有较大的分子量,优异的耐高温性、力学性能、光学性能、电学性能和良好的可加工性。所得一系列聚合物的对数比粘度系数介于0.77-1.31 dL/g之间,玻璃化转变温度(Tg)介于240-258℃之间,拉伸强度为81-100 MPa,拉伸模量为1.6-2.1 GPa,断裂伸长率为8-12%。该类聚合物在氮气中和空气中的10%热失重范围分别为484-517℃和410-456℃,在氮气中800℃的成炭率大于55%。几乎所有该类聚合物都可溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲亚砜(DMSO)等强极性非质子性溶剂中,甚至在极性较弱的非质子性溶剂(如四氢呋喃、吡啶等)之中,该类聚合物也绝大多数可溶。以此类聚合物的DMAc溶液所铺的薄膜,具有很高的光学透过性、较低的介电常数(在100 KHz条件下,为3.34-3.65)和较低的吸湿性(在去离子水中常温下浸泡3天,吸水率为0.76-1.91%),特别是优异的透光性,其初始透光波长短至325-345nm。4.以9,9-二[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]咕吨(BTFAPX)、对苯二胺(PDA)和间苯二甲酰氯(IPC)三种单体,在DMAc溶剂进行低温溶液缩聚,调节BTFAPX和PDA的物质的量的比,可得一系列含有三氟甲基取代基和庞大体积的咕吨cardo结构的聚酰胺三元共聚产物。研究结果表明,共聚物具有优异的耐热性能,共聚物在氮气中和空气中的10%热失重温度(Td)范围分别在429-501℃和418-476℃,800℃时在氮气氛中的成炭率均大于56%；其玻璃化转变温度(Tg)在266-278℃,对数比粘度系数介于0.41-0.73 dL/g之间,拉伸强度范围为80-99 Mpa、拉伸模量为1.6-2.5 Gpa、断裂伸长率为8-12%,可溶于NMP、DMF、DMAc、DMSO等强极性非质子溶剂中。该类共聚物吸湿性并不特别理想,常温下在去离子水中浸泡3天,吸水率为1.50-3.01%5.采用1,4-二(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯(BFTAB)、对苯二胺(PDA)和9,9-二(4-(氯甲酰基苯氧基)苯基)呫吨(BCPX)三种单体,在DMAc溶剂进行低温溶液缩聚,调节BTFAB和PDA的物质的量的比,可得一系列含有三氟甲基侧基和庞大体积的咕吨结构的聚酰胺三元共聚产物。研究结果表明,共聚物具有优异的耐热性能,共聚物在氮气中和空气中的10%热失重温度(Td)范围分别在525-486℃和504-423℃,800℃时在氮气氛中的成炭率均大于53%；其对数比粘度系数介于0.82-1.31 dL/g之间,玻璃化转变温度(Tg)在247-288℃,其拉伸强度为79-102 Mpa、拉伸模量为1.8-2.5 Gpa、断裂伸长率为8-16%,所有该类共聚物均可溶于NMP、DMF、DMAc、DMSO、THF等大多数常见的极性非质子溶剂中。该类共聚物也具有低的吸湿性,在去离子水中常温浸泡3天,吸水率为0.96-1.72%。

全文目录

中文摘要  3-6
ABSTRACT  6-9
目录  9-11
第一章前言  11-38
  1.1 聚芳酞胺的性能与应用  11-12
  1.2 聚芳酞胺的发展历史和现状  12-13
  1.3 聚芳酞胺的合成与改性  13-17
  1.4 聚芳酞胺的发展趋势  17-18
  1.5 聚芳酞胺共聚的研究进展  18-24
  1.6 聚芳酞胺结构改性的两大热点  24-28
  1.7 研究设想和研究内容  28-30
  1.8 参考文献  30-38
第二章主要测试仪器和化学试剂  38-40
第三章 9,9-二4(羟基苯基)咕吨的合成研究  40-44
  3.1 引言  40
  3.2 实验部分  40-41
  3.3 结果与讨论  41-42
  3.4 结论  42
  3.5 参考文献  42-44
第四章含咕吨结构和三氟甲基侧基聚芳酞胺(一)的合成与表征  44-64
  4.1 引言  44-45
  4.2 实验部分  45-48
  4.3 结果与讨论  48-61
  4.4 结论  61
  4.5 参考文献  61-64
第五章含咕吨结构和三氟甲基侧基聚芳酞胺(二)的合成与表征  64-82
  5.1 引言  64
  5.2 实验部分  64-68
  5.3 结果与讨论  68-80
  5.4 结论  80-81
  5.5 参考文献  81-82
第六章 9,9-二[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]呫吨、对苯二胺、间苯二甲酰氯三元共聚物的合成与表征  82-91
  6.1 引言  82
  6.2 实验部分  82-83
  6.3 结果与讨论  83-89
  6.4 结论  89-90
  6.5 参考文献  90-91
第七章 1,4-二(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯、对苯二胺和9,9-二(4-(氯甲酰基苯氧基)苯基)呫吨三元共聚物(二)的合成与表征  91-100
  7.1 引言  91
  7.2 实验部分  91-92
  7.3 结果与讨论  92-99
  7.4 结论  99
  7.5 参考文献  99-100
论文发表与投稿简介  100-101
致谢  101

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