2，3，3’，4’-联苯四酸二酐及联苯聚酰亚胺合成的研究

论文摘要

联苯型聚酰亚胺是高性能工程材料的一种,因其各方面具有优越的性能,成为新能源材料市场需求量最大的工程材料品种。联苯四酸二酐（BPDA）是制备联苯型聚酰亚胺的重要单体,共有三种同分异构体,即3,3’,4,4’-联苯四酸二酐（s-BPDA）、2,2’,3,3’-联苯四酸二酐（s-BPDA）和2,3,3’,4’-联苯四酸二酐（a-BPDA）。因三种异构体的结构差异,由其制备的联苯聚酰亚胺也分别具有不同的特性,但是相对于另外两种单体而言,2,3,3’,4’-联苯四酸二酐（a-BPDA）的研究报道很少,成为联苯四酸二酐及联苯聚酰亚胺研究方面的空缺。本课题,以3/4-氯代邻苯二甲酸酐为原料,镍络合物为催化体系,通过脱卤偶联法制备2,3,3’,4’-联苯四酸二酐（a-BPDA）,再以其为单体与二氨基二苯醚（ODA）进行缩聚反应制备相应结构的联苯聚酰亚胺,并将a-BPDA与常用的s-BPDA混合制备共缩聚型联苯聚酰亚胺。采用核磁共振氢谱、红外光谱以及元素分析等对a-BPDA单体进行了结构表征和判定。利用差示扫描量热分析、动态力学分析,热失重分析、X-射线和扫描电镜等分析手段对联苯聚酰亚胺进行了性能测试。结果表明:以镍络合物作为催化体系,通过脱卤偶联法可以成功制得a-BPDA。用该单体制备的a-BPDA型聚酰亚胺具有良好的热性能,其玻璃化转变温度Tg可达324.4℃,热分解5%的温度Td5为538℃。将a-BPDA与s-BPDA混合制备的共缩聚型聚酰亚胺的拉伸强度为62.6MPa,玻璃化转变温度Tg为318℃,热分解5%的温度Td5为542℃,不但保持了s-BPDA型聚酰亚胺优良的力学性能,同时具备了a-BPDA型聚酰亚胺更优异的耐热性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• §1-1 引言
• §1-2 a-BPDA的研究现状
• 1-2-1 a-BPDA的研究发展
• 1-2-2 a-BPDA的研究方法
• §1-3 联苯聚酰亚胺的发展简介
• 1-3-1 联苯聚酰亚胺的性能特点
• 1-3-2 联苯聚酰亚胺的用途
• 1-3-3 联苯聚酰亚胺的合成方法
• 1-3-4 联苯聚酰亚胺的发展趋势
• §1-4 本文主要的研究内容及意义
• 1-4-1 研究目的及意义
• 1-4-2 主要研究内容
• 第二章 实验部分
• §2-1 药品与实验仪器
• 2-1-1 原料与试剂
• 2-1-2 实验仪器
• 2-1-3 测试仪器
• §2-2 实验原理
• 2-2-1 脱卤偶联法合成a-BPDA单体的催化机理
• 2-2-2 薄层色谱确定反应时间及产物纯度的原理
• 2-2-3 特性粘度的测量原理
• 2-2-4 红外光谱测定亚胺化程度的原理
• §2-3 实验方法
• 2-3-1 原料处理
• 2-3-2 实验步骤
• 第三章 a-BPDA的合成与表征
• §3-1 引言
• §3-2 a-BPDA合成工艺的研究
• 3-2-1 3/4-氯代邻苯二甲酸二甲酯的合成
• 3-2-2 3/4-氯代-N-甲基邻苯酞酰胺的合成
• 3-2-3 脱卤偶联反应的工艺研究
• §3-3 a-BPDA及中间产物的结构表征
• 3-3-1 各步反应产物的红外吸收光谱图
• 3-3-2 各步产物的熔点
• 3-3-3 2,3,3',4'-联苯四酸二酐的核磁共振氢谱分析
• 3-3-4 2,3,3',4'-联苯四酸二酐的元素分析
• §3-4 本章小结
• 第四章 a-BPDA型聚酰亚胺的合成与表征
• §4-1 引言
• §4-2 a-BPDA聚酰胺酸合成工艺的研究
• 4-2-1 聚合温度的影响
• 4-2-2 聚酰胺酸溶液浓度的影响
• 4-2-3 二酐与二胺配比的影响
• 4-2-4 聚合反应时间的选择
• §4-3 聚酰亚胺模塑粉亚胺化程度的红外光谱图
• §4-4 本章小结
• 第五章 a-BPDA/s-BPDA共缩聚型聚酰亚胺的合成研究
• §5-1 引言
• §5-2 共缩聚型聚酰胺酸合成工艺的研究
• 5-2-1 a-BPDA与s-BPDA混合二酐的加料顺序对聚酰胺酸粘度的影响
• 5-2-2 单体的反应活性
• §5-3 聚酰亚胺薄膜性能分析
• 5-3-1 力学性能
• 5-3-2 吸水率测试分析
• §5-4 聚酰亚胺热性能分析
• 5-4-1 差示扫描量热分析（DSC）
• 5-4-2 热重分析（TG）
• 5-4-3 动态热机械分析（DMA）
• §5-5 共缩聚型聚酰亚胺模塑粉X-射线及扫描电镜分析
• 5-5-1 聚酰亚胺模塑粉的X-射线分析
• 5-5-2 聚酰亚胺模塑粉的扫描电镜分析
• §5-6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果