聚芳硫醚酰亚胺树脂的合成及性能研究

论文摘要

开发聚芳硫醚新品种,是目前聚芳硫醚发展趋势之一。本论文有针对性的将酰亚胺环引入聚芳硫醚的主链结构中,获得了新型的改性高分子材料聚芳硫醚酰亚胺（PASI）。具体方法是首先采用4-氯代苯酐和对氯苯胺制备含有酰亚胺环的单体4,4’-二氯代苯酰亚胺,然后与Na2S在催化剂及其助剂的存在下高温聚合,获得目标聚合物聚芳硫醚酰亚胺。由于主链中含有强极性的芳环和酰亚胺环结构使聚芳硫醚酰亚胺具有具有一些特殊的性能。聚芳硫醚酰亚胺在保持聚苯硫醚耐热性能的同时还具有优于聚苯醚的溶解性能,该聚合物能溶于一些强极性的有机溶剂,其玻璃化温度为101.91℃,高于聚苯硫醚87℃左右的玻璃化温度,聚芳硫醚酰亚胺的热分解温度可达405.04℃。在合成含有酰亚胺环的单体时我们参考传统工艺,对合成条件进行了探索,使单体合成在比较优化的工艺条件下进行,并对其结构进行表征。在合成酰亚胺单体的基础上,我们将其与硫化钠在极性溶剂中进行溶液缩聚,以进行聚芳硫醚酰亚胺的合成研究,细致的进行了包括溶剂选择、催化剂选择、原料配比以及反应时间和温度等工艺条件的探索,获得了常压下合成PASI的最佳条件,制得了粘度为0.24 dL/g的聚合物产品。本论文还根据PASI的特殊结构进行大胆的推断,PASI应该存在某些特殊的结构与性能,为证实这一推断我们根据PASI可以形成季铵盐这一特性,研究PASI季铵盐的热性能,结晶性能,溶解性能并与PASI进行比较,PASI季铵盐的热性能比PASI有显著提高,溶解性能相当,并探索PASI的新功能与应用前景。本论文还进行了聚芳硫醚酰亚胺特殊性能的研究与开发,采用盐酸沉析聚合物获得了具有旋光特性的高分子,其结构为PASI的季胺盐。在进行旋光测试中发现其旋光度为-10°,与小分子旋光物质存在相互作用,可通过其与左旋化合物的相互吸引或排斥力拆分部分手性化合物,同时还发现,该季胺盐的玻璃化温度较聚芳硫醚酰亚胺的玻璃化温度有了大的提高。在聚合物的表征过程中,我们探讨了聚合物的粘度测量方法,并通过红外光谱、紫外光谱及核磁共振测试手段对聚合物的链结构进行表征,通过采用X射线衍射法对PASI的聚集态结构进行研究。使用偏光显微镜观测聚合物的宏观晶形。最后对PASI和所生成的旋光聚合物进行溶解性能的比较研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚芳硫醚
• 1.1.1 聚苯硫醚
• 1.1.2 聚芳硫醚砜
• 1.1.3 聚芳硫醚酮
• 1.1.4 聚芳硫醚酰胺
• 1.1.5 聚芳硫醚砜酰亚胺
• 1.1.6 聚芳硫醚酮酮
• 1.1.7 聚苯腈硫醚
• 1.1.8 其它品种
• 1.2 聚酰亚胺
• 1.2.1 聚酰亚胺的性能
• 1.2.2 聚酰亚胺的加工
• 1.3 本论文研究的内容及意义
• 1.3.1 目的
• 1.3.2 分子设计及合成路线
• 1.3.3 国内外研究情况
• 1.3.4 本论文的内容
• 第二章 酰亚胺单体的合成
• 2.1 原料及仪器
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 仪器
• 2.2 合成酰亚胺单体
• 2.3 中间体酰胺酸的表征
• 2.3.1 高效液相色谱分析
• 2.3.2 红外分析
• 2.3.3 H-NMR 分析
• 2.4 酰亚胺单体的表征
• 2.4.1 高效液相色谱分析
• 2.4.2 红外分析
• 2.4.3 H-NMR 分析
• 2.4.4 UV 紫外分析
• 2.5 合成条件探索
• 2.5.1 副反应
• 2.5.2 配料比
• 2.5.3 溶剂
• 2.5.4 乙酸酐用量
• 2.5.5 反应温度和时间
• 2.5.6 催化剂
• 2.6 小结
• 第三章 聚芳硫醚酰亚胺的合成
• 3.1 原料及仪器
• 3.1.1 原料
• 3.1.2 仪器
• 3.2 PASI 的合成
• 3.2.1 配料比
• 3.2.2 溶剂的选择
• 3.2.3 催化剂的选择
• 3.2.4 温度的影响
• 3.2.5 反应时间的影响
• 3.2.6 聚芳硫醚类聚合物的合成
• 3.3 小结
• 第四章 聚芳硫醚酰亚胺的结构表征
• 4.1 仪器
• 4.2 PASI 粘度的测定
• 4.2.1 原理
• 4.2.2 试验
• 4.3 链结构表征
• 4.3.1 红外分析
• 4.3.2 H-NMR 分析
• 4.3.3 紫外分析
• 4.4 聚集态结构的表征
• 4.5 小结
• 第五章 聚芳硫醚酰亚胺的性能研究
• 5.1 仪器
• 5.2 PASI 热性能分析
• 5.2.1 PASI 的热重分析
• 5.2.2 PASI 的DSC 分析
• 5.3 PASI 荧光分析
• 第六章 聚芳硫醚酰亚胺季胺盐的合成及结构性能表征
• 6.1 原料及仪器装置
• 6.1.1 原料
• 6.1.2 仪器装置
• 6.2 制备聚芳硫醚酰亚胺季胺盐
• 6.3 结构表征
• 6.3.1 元素分析
• 6.3.2 红外分析
• 6.3.3 核磁共振
• 6.3.4 紫外分析
• 6.3.5 XRD 分析
• 6.3.6 偏光显微镜观测
• 6.4 性能研究
• 6.4.1 热性能
• 6.4.1.1 TG 分析
• 6.4.1.2 DSC 分析
• 6.4.2 光学性能
• 6.4.2.1 荧光分析
• 6.4.2.2 旋光性能测试
• 6.4.3 手性拆分能力
• 6.4.4 溶解性能测试
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 作者读研期间科研成果
• 致谢