新型含吡啶结构和三氟甲基侧基聚芳酰胺的合成与表征

论文摘要

本文首先介绍了近年来聚芳酰胺的研究进展,论文主要包括二部分:1、由4–三氟甲基苯甲醛和4–硝基苯乙酮通过改进的齐齐巴宾（Chichibabin）反应先合成二硝化合物—4–（4–三氟甲基）苯基–2,6–二（4–硝基苯基）吡啶（MPNPP），继而用水合肼和Pd/C将其还原，制得了一种新型的含吡啶芳族二胺单体—4–（4–三氟甲基）苯基–2,6–二（4-氨基苯基）吡啶（MPAPP）。将制得的MPAPP溶于二氯甲烷、氯仿、无水乙醇、乙醚等溶剂中，通过缓慢挥发溶剂，得到外形为凸多面体的理想单晶。将二胺单体MPAPP和合成的含Cardo结构、多醚键或非平面扭曲结构的芳族二酸单体通过溶液缩聚，合成一系列新型含吡啶结构和三氟甲基侧基的聚芳酰胺。所合成的聚芳酰胺的对数比粘度在0.54–1.30dL/g之间，其Tg介于277–346°C之间，在氮气氛围中5%和10%的热失重温度分别为350–469°C和444–545°C，在氮气氛围中800°C时的残碳率47.3–63.9%，并且具有优秀的机械性能,薄膜拉伸强度为43.7–89.5MPa，弹性模量为0.96–1.98GPa，断裂伸长率为9.7–43.0%，在常温下几乎都溶于N,N–二甲基乙酰胺（DMAc）、N–甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基亚砜（DMSO）等强极性非质子溶剂中,也能溶于四氢呋喃（THF）、吡啶（Py）等常用溶剂中。该系列聚合物薄膜在光波长λ=500–800nm时显示出很好的透光性，透光率高于75%,而其截断波长（UV–λ0）都小于390nm,此外其还具有很好的憎水性和介电性能。2、类似地，由4–三氟甲基苯甲醛和4–羟基苯乙酮，合成了4–（4–三氟甲基）苯基–2,6–二（4-羟基苯基）吡啶（MPHPP），然后将其与2–氯–5–硝基三氟甲苯反应生成4–（4–三氟甲基）苯基–2,6–二[4–（2–三氟甲基–4–硝基）苯氧基苯基]吡啶（MPMNPOPP），再将这个二硝化合物通过水合肼和Pd/C还原反应，成功制得了另一种新型的含吡啶结构的芳香族二胺单体—4–（4–三氟甲基）苯基–2,6–二[4–（2–三氟甲基–4–氨基）苯氧基苯基]吡啶（MPMAPOPP）。同样，通过上述类似的缓慢挥发溶剂法，得到外形为凸多面体的理想单晶。将二胺单体MPMAPOPP和合成的含Cardo结构、多醚键或非平面扭曲结构的不同芳族二酸通过溶液缩聚反应，合成了一系列的新型含吡啶结构和三氟甲基侧基的聚芳酰胺。所合成的聚芳酰胺的对数比粘度在0.50–0.90dL/g之间，其Tg介于236.6–283.9°C之间，在氮气氛围中5%和10%的热失重温度分别为380–470°C和437–515°C，在氮气氛围中800°C时的残碳率52.7–62.4%，并且具有优秀的机械性能,薄膜拉伸强度为54.2–91.0MPa，弹性模量为1.17–1.97GPa，断裂伸长率为8.4–20.1%，在常温下几乎都溶于N,N–二甲基乙酰胺（DMAc）、N–甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基亚砜（DMSO）等强极性非质子溶剂中,也能溶于四氢呋喃（THF）、吡啶（Py）等常用溶剂中。该系列聚合物薄膜在光波长λ=500–800nm时显示出很好的透光性,透光率都高于84%,而其截断波长（UV–λ0）都小于370nm,此外其还具有很好的憎水性和介电性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 聚芳酰胺的研究进展
• 1.1.1 聚芳酰胺的性能与应用
• 1.1.2 聚芳酰胺的发展
• 1.1.3 聚芳酰胺的合成方法
• 1.1.4 聚芳酰胺改性方法
• 1.1.5 聚芳酰胺的发展趋势
• 1.1.6 聚芳酰胺改性的热点
• 1.2 本研究设想和研究内容
• 1.2.1 研究设想
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 参考文献
• 第二章 主要测试仪器和化学试剂
• 2.1 主要测试仪器
• 2.2 主要化学试剂
• 第三章 4–（4–三氟甲基）苯基–2,6–二（4–氨基苯基）吡啶及其聚合物的合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 二胺单体的合成
• 3.2.2 二酸单体的合成
• 3.2.3 单晶培养
• 3.2.4 聚合物的合成
• 3.2.5 聚合物薄膜的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 单体合成
• 3.3.2 聚合物的合成
• 3.3.3 聚合的热性能
• 3.3.4 聚合物的对比粘度和溶解性
• 3.3.5 力学性能
• 3.3.6 结晶性能
• 3.3.7 聚合物的光学性能和电学性能
• 3.3.8 吸水性测试
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 第四章 4–（4–三氟甲基）苯基–2,6–二[4–（2–三氟甲基–4–氨基）苯氧基苯基]吡啶及其聚合物的合成与表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 二胺单体的合成
• 4.2.2 二酸单体的合成
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单体合成
• 4.3.2 聚合物的合成
• 4.3.3 聚合的热性能
• 4.3.4 聚合物的对比粘度和溶解性
• 4.3.5 力学性能
• 4.3.6 结晶性能
• 4.3.7 聚合物的光学性能和电学性能
• 4.3.8 吸水性测试
• 4.4 结论
• 4.5 参考文献
• 论文发表与投稿简介
• 致谢