芳香族聚酰胺的微波辐射合成及其应用的基础研究

摘要

间位芳香族聚酰胺(PMIA)是在1962年首先被合成的一种新型聚酰胺品种。由于它优异的耐高温性能与可纺性，PMIA的纤维与纸制品被广泛的应用于工业和服装，在耐高温的场合，更是有着不可替代的作用。随着对高性能纤维的需求不断提高，间位芳香族聚酰胺得到了巨大的发展。
　　 由于氢键具有稳定性、方向性和饱和性，分子间氢键相互作用在材料科学和生命科学研究中倍受关注，在决定复合物性质和新型复合物的设计中至关重要。从最初的生物基体中氢键的研究，到目前利用氢键组合出具有生物特性、可储存信息的非生物双股或者非生物折叠体，氢键的研究得到了长足的应用与发展。
　　 微波技术具有快速、高效、易操作等优点，是促进有机化合物合成的理想手段。论文利用微波辅助技术在TPPi、Py、LiCl的NMP溶液中，直接将间苯二甲酸与间苯二胺缩合生成聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)，考察了磷酰化剂、催化剂、反应时间、微波功率和单体浓度等条件对PMIA聚合反应的影响。结果表明，微波辅助能够降低反应的活性，显著地促进聚合反应的进行；TPPi、Py联合作为缩合剂有效地促进了间苯二甲酸与间苯二胺的缩合反应；在微波功率为600W、反应温度为100℃、亚磷酸三苯酯用量与氨基(或羧基)摩尔数相同、吡啶用量是氨基摩尔量两倍的反应条件下，6min内PMIA聚酰胺的产率达到95.01％以上。此聚合方法具有反应条件温和、快速高效、产物易提纯、环境污染小、成本低等优点。论文也着重探讨了TPPi、Py、LiCl与单体间的作用原理以及微波在PMIA生成过程中的作用机理。
　　 通过对氢键的研究，论文尝试通过六步反应来制备基于氢键的非生物折叠体-芳香族聚酰胺，并利用红外及核磁共振等手段检测产物。
　　 在考查聚酰胺应用的同时，论文还通过双醚化反应、氯甲基化反应以及强碱条件下进行的脱氯化氢反应制备出具有光学特性的功能材料聚(2，5-二丁氧基)对苯乙炔(PDBOPV)，并利用水滴模板法，以PDBOPV为膜材质，在高湿度条件下制备出具有规整结构的微孔膜。采用CS2、CHCl3、苯、甲苯、CH2Cl2、THF六种溶剂，分别在不同的实验条件下成膜，得到了具有不同微孔结构的微孔膜。论文探索性地研究了成膜过程中聚合物溶液的浓度、溶剂、铸膜液熟化时间、环境湿度等方面对蜂窝状微孔结构的形成与控制的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪 论

1.1引言

1.2间位芳香族聚酰胺(PMIA)简介

1.2.1 PMIA聚酰胺的结构特点、性质及用途

1.2.2 PMIA聚酰胺的合成

1.2.3 PMIA聚酰胺的表面改性

1.2.4 PMIA聚酰胺的生产、消费和国内外发展情况

1.3基于氢键的芳香族聚酰胺的简介

1.3.1氢键自组装的超分子体系

1.3.2设计氢键的策略

1.3.3基于氢键的芳香族聚酰胺体系

1.4本论文研究的目的和内容

2实验部分

2.1实验试剂及仪器

2.1.1主要试剂

2.1.2主要仪器

2.1.3主要反应装置

2.2实验方法

2.2.1聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)的微波辅助合成

2.2.2基于氢键的芳香族聚酰胺的合成

2.3分析和表征方法及原理

2.3.1 PMIA合成产率的测定

2.3.2 PMIA相对分子质量的测定

2.3.3红外光谱(IR)分析

2.3.4核磁共振(1HNMR)分析

2.3.5差热(DTA)和热重(TGA)分析

3 芳香族聚酰胺的微波辅助合成

3.1引言

3.1.1微波和微波化学

3.1.2微波加速化学反应的原理

3.1.3微波辅助有机合成

3.2徽波辐射合成PMIA聚酰胺的实验结果及讨论

3.2.1 PMIA聚酰胺的分析

3.2.2反应条件对合成的影响

3.2.3聚合方式与机理推断

3.3基于氢键的芳香族聚酰胺的实验结果分析

3.4本章小结

4 水滴模板法制备规整微孔膜的研究

4.1引言

4.1.1规整微孔膜的形成方法

4.1.2聚(2，5-二丁氧基)对苯乙炔的结构与性能

4.1.3 PDBOPV制备规整微孔膜

4.2实验结果及讨论

4.2.1聚(2，5-二丁氧基)对苯乙炔的合成

4.2.2聚(2，5-二丁氧基)对苯乙炔的结构检测及分析

4.2.3影响聚(2，5-二丁氧基)对苯乙炔制备微孔膜的因素

4.2.4 PMIA用于制备规整微孔膜的研究

4.3本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

致 谢

参考文献

附 录：A.作者在攻读硕士学位期间发表论文