含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺的合成与表征

论文摘要

本文针对含苯并噁唑半芳香聚酰胺的合成与性能进行了研究。为了得到具有优良耐热性能以作为脂肪族聚酰胺的耐热改性剂的新型半芳香聚酰胺,以5-氨基-2-（对氨基苯）苯并噁唑（ABO）分别和己二酸、辛二酸、癸二酸基于Yamazaki磷酸化物反应合成了一系列新型半芳香聚酰胺。通过傅立叶变换红外光谱（FTIR）、氢核磁共振谱图（1H-NMR）对其结构进行了表征,结果表明产物与目标聚合物结构相一致。首次制备得到了聚己二酰对苯撑苯并噁唑二胺（BO6）,聚辛二酰对苯撑苯并噁唑二胺（BO8）和聚癸二酰对苯撑苯并噁唑二胺（BO10）三种新型半芳香聚酰胺。研究了反应温度对半芳香聚酰胺特性粘数的影响,确定了最佳合成温度条件。通过测定含苯并噁唑半芳香聚酰胺在不同溶剂中的溶解性,发现其不溶于绝大多数非极性和极性溶剂,只溶于浓硫酸、三氟乙酸、甲磺酸等强极性质子酸。利用氢核磁谱图计算并确定了三种新型半芳香聚酰胺的数均分子量,均为中等分子量的产物。对产物的XRD谱图进行Gauss-Lorentzian拟合分峰计算得到了新型半芳香聚酰胺的结晶度,确定产物具有中等的结晶度。分析了半芳香结构对溶解性和结晶度的影响,结果表明分子链中苯并噁唑结构的存在使得高聚物的溶解性变差,同时分子中对称结构脂肪链的存在使得聚合物具有一定的结晶度。采用DSC、DTA、TG等热分析手段对其热性能进行了研究,结果表明制备的高聚物具有优异的热性能。采用Kissinger方法和Flynn-Wall-Ozawa法分别计算了聚己二酰对苯撑苯并噁唑二胺（BO6）的热分解活化能,得到其热分解活化能分别为220.69kJ/mol和200.53 kJ/mol;采用微分法计算了BO6的热分解反应动力学常数,得到该反应的频率因子和反应级数分别为2.29405s-1和2.98126。采用Coats—Redfern法研究了BO6的热分解反应动力学机理,根据其活化能进行了计算、对比,得到热分解反应动力学可能机理的积分形式为g（X）=X,反应受相界面（一维）控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 半芳香聚酰胺的主要性能
• 1.3 半芳香聚酰胺合成工艺现状
• 1.4 半芳香聚酰胺的应用现状
• 1.4.1 均聚半芳香聚酰胺
• 1.4.2 共聚改性的半芳香聚酰胺
• 1.5 含芳杂环的半芳香聚酰胺简介
• 1.6 本论文主要研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料与仪器
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺的合成
• 2.3 含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺的表征
• 2.3.1 粘度的测定
• 2.3.2 红外光谱分析
• 2.3.3 氢核磁共振谱分析
• 2.3.4 差示扫描量热分析
• 2.3.5 热重分析
• 2.3.6 广角X 射线衍射分析
• 第3章 含苯并噁唑半芳香聚酰胺制备和性能表征
• 3.1 含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺的合成机理
• 3.2 含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺的表征
• 3.2.1 红外光谱分析
• 3.2.2 核磁共振谱分析
• 3.3 温度对反应产物特性粘数的影响
• 3.4 分子量的定量计算
• 3.5 BO3、BO4 合成初步探索
• 3.6 含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺的性能测试
• 3.6.1 结晶性表征
• 3.6.2 溶解性测试
• 3.6.3 热氧化稳定性的研究
• 3.6.4 熔点和热分解温度测定
• 3.7 本章小结
• 第4章 含苯并噁唑新型半芳香聚酰胺热分解动力学
• 4.1 热分解动力学理论基础
• 4.1.1 Kissinger 法
• 4.1.2 Flynn-Wall-Ozawa 法
• 4.1.3 Coats—Redfern 法
• 4.2 热分解过程分析
• 4.2.1 热分解过程
• 4.2.2 升温速率对分解温度的影响
• 4.3 含苯并噁唑半芳香聚酰胺热分解动力学分析
• 4.3.1 热分解反应活化能的计算
• 4.3.2 热分解反应级数及频率因子的计算
• 4.3.3 Coats—Redfern 法确定热分解动力学机理
• 4.4 本章小结
• 结论
• 创新点
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢