新型耐高温聚芳醚酮及其单体的合成与性能研究

论文摘要

芳二酰氯是合成芳香族聚酰胺,芳香族聚酯及芳香族聚芳醚酮等耐高温有机高分子材料的关键单体,本文从分子设计出发,成功地合成了2种结构新型的芳二酰氯单体9,10-蒽醌-1,4-苯二甲酰氯和二-（4-甲酰氯苯基）-1,4-苯二酮（DCPPK）;通过DCPPK、间苯二甲酰氯（IPC）和芳二胺溶液缩聚合成了系列结构新型的芳香族聚酰胺;DCPPK与4,4’-二苯氧基二苯砜、对苯二甲酰氯（TPC）共缩聚合成了结构新颖的聚芳醚砜醚酮酮树脂。主要研究内容如下:1.以邻苯二甲酸酐、对二甲苯为起始原料,以AlCl3为催化剂,DCE为溶剂,DMAC为助溶剂,采用傅克酰化反应合成2-（2’,5’-二甲基甲酰基）苯甲酸（DMPA）,接着以DCE为反应介质,用发烟硫酸对DMPA进行脱水环化反应合成1,4-二甲基蒽醌;经KMnO4氧化得到9,10-蒽醌-1,4-苯二甲酸,用SOCl2酰化制得目标产物9,10-蒽醌-1,4-苯二甲酰氯。合成反应的总收率为65.4%。用FT-IR, 1H-NMR等技术进行表征,证明化合物具有预期的结构,DSC分析表明:m.p.为207208OC,具有较高的纯度。2.以对苯二甲酰氯（TPC）、甲苯为原料,经酰基化反应合成了二-（4-甲基苯基）-1,4-苯二甲酮（DMPA）;用高锰酸钾将侧甲基氧化成羧基后,用氯化亚砜将羧基酰化,制得二-（4-甲酰氯苯基）-1,4-苯二酮（DCPPK）白色粉末状结晶。用FT-IR, 1H-NMR,等技术确认其结构,证明化合物具有预期的结构,DSC分析表明:产物的熔程窄,具有较高的纯度。3.以间苯二甲酰氯（IPC）,二-（4-甲酰氯苯基）-1,4-苯二酮（DCPPK）分别与4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM）、4,4’-二氨基二苯醚（DDO）、4,4’-二氨基二苯砜（DDS）为原料,在N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）中进行低温溶液缩聚,合成了三个系列的结构新型的聚芳酰胺（PA）。进行了IR、DSC、WAXD、TG等分析表征。研究表明:该类聚合物具有较好的耐高温性能和耐有机溶剂性能。4.以对苯二甲酰氯（TPC）,DCPPK和4,4’–二苯氧基二苯砜（DPODPS）为单体,以无水AlCl3、N,N-二甲基吡咯烷酮（NMP）、1,2-二氯乙烷（DCE）为催化剂溶剂体系,通过低温溶液缩聚,通过改变TPC/DCPPK的摩尔比合成了一系列DPODPS/TPC/DCPPK三元无规共聚物,用IR、WAXD、DSC、TG等技术对共聚物进行了表征分析。结果表明:聚合物具有较高的玻璃化转变温度,良好的热稳定性和耐有机溶剂性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 聚酰胺
• 1.1.1 聚酰胺的合成与改性
• 1.1.2 功能化聚酰胺纤维的合成与应用
• 1.1.2.1 脂肪族聚酰胺共聚物
• 1.1.2.2 芳香族聚酰胺共聚物
• 1.1.3 聚酰胺的改性与进展
• 1.2 聚芳醚酮（PEK）S
• 1.3 本文研究工作及创新点
• 1.3.1 本文的研究思路
• 1.3.2 本文的主要研究内容
• 1.3.3 本文的创新点
• 1.3.4 本文存在的问题及展望
• 第二章 主要测试仪器和化学试剂
• 2.1 主要测试仪器
• 2.2 主要原料和化学试剂
• 第三章 9，10-蒽醌-1，4-苯二甲酰氯（ATPC）的合成与表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 DMBA 的合成
• 3.1.2 1，4-二甲基蒽醌的合成
• 3.1.3 9,10-蒽醌-1，4-对苯二甲酸的合成
• 3.1.4 ATPC 的合成
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 产物的结构分析
• 3.2.1.1 1，4-二甲基蒽醌的结构分析
• 3.2.1.1.1 1，4-二甲基蒽醌的 FT-IR 分析
• 1H-NMR 分析'>3.2.1.1.2 1，4-二甲基蒽醌的¹H-NMR 分析
• 3.2.1.2 9，10-蒽醌-1，4-对苯二甲羧酸的结构分析
• 3.2.1.2.1 FT-IR 分析
• 1H-NMR 分析'>3.2.1.2.2¹H-NMR 分析
• 3.2.1.3 ATPC 的结构分析
• 3.2.1.3.1 FT-IR 分析
• 1H-NMR 分析'>3.2.1.3.2¹H-NMR 分析
• 3加入量'>3.2.2 无水 AlCl₃加入量
• 3.2.3 酰基化反应中羰基化合物的选择
• 3.2.4 溶剂的选择
• 3.2.5 环化反应合成1，4-二甲基蒽醌的讨论
• 3.2.5.1 多聚磷酸法、浓硫酸法、发烟硫酸法对合成1，4-二甲基蒽醌收率的影响
• 3.2.5.2 反应介质对合成1，4-二甲基蒽醌收率的影响
• 3.2.5.3 反应温度对合成1，4-二甲基蒽醌收率的影响
• 3.2.6 9，10-蒽醌-1，4-苯二甲酸的制备
• 3.3 结论
• 第四章 二-（4-甲酰氯苯基）-1，4-苯二酮（DCPPK）的合成与表征
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 DMPA 的合成
• 4.1.2 DMPB 的合成
• 4.1.3 DCPPK 的合成
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 产物的结构分析
• 4.2.1.1 DMPA 的FT-IR 分析
• 1H-NMR 分析'>4.2.1.2 DMPA 的¹H-NMR 分析
• 4.2.1.3 DMPB 的FT-IR 分析
• 1H-NMR'>4.2.1.4 DMPB 的¹H-NMR
• 4.2.1.5 DCPPK 的FT-IR 分析
• 1H-NMR'>4.2.1.6 DCPPK 的¹H-NMR
• 4.2.1.7 DCPPK 的DSC
• 4.2.2 DMPB 氧化体系的选择
• 4.2.3 合成DCPPK 酰化试剂的选择
• 4.3 结论
• 第五章 共聚芳香聚酰胺合成及其表征
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 聚芳酰胺 PA－M 的合成
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 红外光谱分析
• inh)'>5.2.2 聚合物的对数比浓黏度(η_inh)
• 5.2.3 聚合物的广角X-衍射分析
• 5.2.4 热性能分析
• 5.2.5 聚合物的溶解性试验
• 5.3 结论
• 第六章 聚芳醚砜醚酮酮酮酮（p-PESEKKKK）/聚芳醚砜醚酮酮（PESEKK）的合成与表征
• 6.1 实验部分
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 共聚物的 FT-IR 分析
• inh)分析'>6.2.2 共聚物的对数比浓黏度(η_inh)分析
• 6.2.3 聚合物的广角X-衍射分析
• 6.2.4 共聚物的热分析
• 6.2.5 聚合物的溶解性试验
• 6.3 结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢