联苯二酚系列产品开发及联苯类液晶材料合成研究

论文摘要

3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚（TMBP）是一种重要的有机中间体,可用作聚酯﹑聚氨酯﹑聚碳酸酯﹑聚砜﹑环氧树脂等诸多产品的改性单体;也可用作橡胶﹑乳剂防老剂和塑料抗氧剂,以及染料中间体或石油制品的稳定剂。本实验提供了一种制备3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚的新方法,即以2,6-二甲基苯酚为原料,在水介质中采用双氧水做氧化剂,通过氧化偶合反应和还原反应,两步法合成3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚;另外还探讨了氧化剂和催化剂对产物收率的影响,经过反复实验得出最佳工艺条件为:2,6-二甲基苯酚:双氧水:催化剂=1:2:0.00018（摩尔比）,氧化偶合反应温度为80℃,氧化反应时间为3h,还原反应温度为80℃,还原反应时间为0.5h,产品产率和纯度分别可达80%和99%以上。此合成方法在工业中具有很好的应用前景。含联苯结构的环氧树脂是一种具有液晶性的环氧树脂,具有许多优异的性能。本文采用新的方法合成了环氧树脂改性单体-3,3′,5,5′-四甲基联苯-4,4′-二羟乙基醚;用三种方法合成了3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚,并对三种方法的反应步骤,原料,反应条件,产率和后处理进行了讨论;此外,还合成了4,4′-双（2-羟基乙基）-3,3′,5,5′-四甲基联苯二缩水甘油醚（BP1）和4,4′-双（4-羟基苯甲氧基）-3,3′,5,5′-四甲基联苯二缩水甘油醚（BP2）两种联苯环氧树脂。联苯结构的液晶是目前应用最广泛的一种液晶材料,本文以3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚为原料设计并合成了八个对称联苯双酯类液晶化合物,它们的介晶性通过差示扫描量热仪（DSC）,X-射线衍射仪（XRD）和热台偏光显微镜（POM）进行了研究;并测定了4,4′-3,3′,5,5′-四甲基联苯-二（4-甲基苯甲酸酯）（Ⅲa）的单晶结构,结果显示:晶体属于单斜晶系,P21/C空间群,晶胞参数为a=18.525（3）（A|°）,b=12.196（2）（A|°）,c=12.195（2）（A|°）,（A|°）=97.142（2）°,V=2733.7（9）（A|°）3,Z=4,Dc=1.163 Mg/m3,R=0.0521, RW=0.1161。化合物均为热致型互变液晶,并讨论了氧原子、不饱和端基和端基链长对介晶性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚（TMBP）的合成方法及其应用
• 1.1.1 氧气做氧化剂合成TMBP
• 1.1.2 双氧水合成TMBP
• 1.1.3 无机盐氧化合成TMBP
• 1.1.4 有机氧化体系合成TMBP
• 1.1.5 光诱导合成 TMBP
• 1.1.6 3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚﹙TMBP﹚的应用
• 1.2 3,3′,5,5′-四甲基联苯-4,4’-二羟乙基醚的合成方法
• 1.2.1 环氧乙烷合成法
• 1.2.2 氯乙醇合成法
• 1.3 联苯类液晶环氧树脂
• 1.3.1 环氧树脂简介
• 1.3.2 液晶环氧树脂的合成和分类
• 1.3.3 液晶增韧环氧树脂的原理
• 1.3.4 液晶增韧环氧树脂的用途和国内外研究现状
• 1.4 液晶概述
• 1.4.1 液晶的发展简史
• 1.4.2 液晶的分类
• 1.4.3 液晶的应用领域及联苯液晶的国内外现状
• 1.4.4 液晶化合物常见的几种表征方法
• 1.5 本文的研究意义和内容
• 参考文献
• 第二章 3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚的合成与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 3,3′,5，5′-四甲基联苯二酚的合成
• 2.2 结果和讨论
• 2.2.1 红外光谱（FT-IR）分析
• 2.2.2 核磁共振分析
• 2.2.3 熔点和纯度的测定
• 2.2.4 反应条件对产物的影响
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 3,3′,5,5′-四甲基联苯二羟乙基醚（TMBE）的合成与表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 3,3′,5,5′-四甲基联苯二羟乙基醚（TMBE）的合成
• 3.2 结果和讨论
• 3.2.1 红外光谱（FT-IR）分析
• 3.2.2 核磁共振分析
• 3.2.3 熔点和纯度的测定
• 3.2.4 反应条件对产物的影响
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 联苯类环氧树脂的合成与表征
• 4.1 实验试剂
• 4.2 实验仪器
• 4.3 3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚的合成
• 4.3.1 3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚的三种合成方法
• 4.3.2 结果和讨论
• 4.4 4,4′-双（2-羟基乙基）-3,3′,5,5′-四甲基联苯二缩水甘油醚（BP1）的合成
• 4.4.1 BP1 的合成
• 4.4.2 BP1 的表征
• 4.4.3 BP1 的固化行为研究
• 4.5 4,4′-双（4-羟基苯甲氧基）-3,3′,5,5′-四甲基联苯二缩水甘油醚（BP2） 的合成
• 4.5.1 BP2 的合成
• 4.5.2 BP2 的表征
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 第五章 新型对称联苯酯类液晶的合成与表征
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验试剂
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 对称联苯酯类液晶的合成
• 5.2 结果和讨论
• 5.2.1 红外光谱（FT-IR）分析
• 5.2.2 核磁共振分析
• 5.2.3 DSC分析
• 5.2.4 目标化合物的液晶织构图
• 5.2.5 目标化合物的XRD 分析
• 5.2.6 单晶结构分析
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 附录
• 致谢