含1,3,5-三嗪聚芳酰胺的合成及性能研究

摘要

聚芳酰胺与三苯基-1，3，5-三嗪聚合物是重要的高性能聚合物，但它们难溶、难熔的特性极大地限制了其使用范围。因此，开发含新型结构的聚芳酰胺与改性三苯基-1，3，5-三嗪聚合物，以获得可溶性的高性能聚合物成为研究重点。
　　 本文设计合成了含三苯基-1，3，5-三嗪结构的新型芳香二甲酸单体，用以制备可溶性的高性能聚合物。本文采用了四种方法合成2，4-二（4-甲基苯基）-6-苯基-1，3，5-三嗪(BMPT)，采用高锰酸钾氧化法和三氧化铬氧化法两种方法对BMPT进行氧化。探讨了各反应的实验条件、产率、提纯方法，从而得到合成2，4-二（4-甲羧基苯基）6-苯基-1，3，5-三嗪(BCPT)的最优路线及实验条件。通过1HNMR、IR、元素分析、质谱等手段证明了BMPT、BCPT的化学结构。其最优合成路线为以三聚氯氰、溴苯、甲苯为原料，依次通过格氏反应、傅克反应、三氧化铬氧化反应合成二甲酸单体(BCPT)。三氧化铬氧化BMPT的最优实验条件为:反应温度为25℃，反应时间8小时，氧化剂与BMPT的摩尔比为4，冰醋酸与浓硫酸的体积比为10∶1。
　　 BCPT与多种市售芳香二胺发生Yamazaki膦酰化反应合成了含1，3，5-三嗪环新型聚芳酰胺。IR、1HNMR、元素分析等表征手段表征了模型反应产物、聚合物的结构。所有聚合物具有良好的热稳定性、较好的机械性能和一定的溶解性，玻璃化转变温度Tg在310～330℃，10％的热失重温度为515～527℃（N2氛围下），可溶解于NMP、DMAc溶剂中。聚合物的拉伸强度在71.5～94.7MPa，断裂伸长率在6.1～10.0％，起始模量在2.3～2.8GPa。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 概论

1．2 提高高分子耐热性能的途径

1．3 聚芳酰胺聚合方法

1．3．1 界面聚合

1．3．2 低温溶液聚合

1．3．3 钯催化的酰基化缩聚

1．3．4 Yamazaki膦酰化法

1．3．5 酯交换法

1．3．6 其它聚合方法

1．4 国内外聚芳酰胺研究进展

1．5 结构改性的途径

1．5．1 引入柔性结构单元

1．5．2 引入大的侧基

1．5．3 引入扭曲、非共平面结构

1．5．4 破坏分子的对称性

1．5．5 支化分子结构的聚芳酰胺

1．6 含1，3，5-三嗪聚合物的研究进展

1．6．1 1，3，5-三嗪环的制备及来源

1．6．2 含1，3，5-三嗪聚芳酰胺的研究进展

1．6．3 含1，3，5-三嗪其它聚合物研究进展

1．7 论文设计的主题思想与研究内容

1．7．1 课题的意义和设计思路

1．7．2 研究内容

第二章 含1，3，5-三嗪芳香二甲酸单体的合成

2．1 引言

2．2 实验仪器及试剂

2．3 测试方法

2．4 实验部分

2．4．1 2,4-二氯-6-苯基-1，3，5-三嗪(MPPT)的合成

2．4．2 2,4-二(4-甲基苯基)-6-氯-1，3，5-三嗪(BMCT)的合成

2．4．3 2,4-二-(4-甲基苯基)-6-苯基-1，3，5-三嗪(BMPT)的合成

2．4．4 2,4-二(4-甲羧基苯基)-6-苯基-1，3，5-三嗪(BCPT)的合成

2．4．5 三聚氯氰生成—取代产物MPPT的合成条件

2．4．6 对氯苯甲苯格氏试剂的制备

2．4．7 合成MPPT正交实验

2．4．8 傅克反应合成BMPT正交实验

2．4．9 三氧化铬氧化BMPT正交实验

2．4．10 高锰酸钾氧化BMPT正交实验

2．5 实验结果与讨论

2．5．1 合成路线的选择

2．5．2 BCPT立体结构分析

2．5．3 波谱表征

2．5．4 液相色谱

2．5．5 三聚氯氰生成—取代产物MPPT的合成条件的讨论

2．5．6 对氯甲苯制备格氏试剂讨论

2．5．7 合成MPPT正交实验讨论

2．5．8 三氧化铬氧化BMPT正交实验讨论

2．5．9 高锰酸钾氧化BMPT讨论

2．5．10 傅克反应合成BMPT及其正交实验讨论

2．5．11 一步法合成BMPT讨论

2．6 本章小结

第三章 含1，3，5-三嗪聚芳酰胺的合成及性能研究

3．1 前言

3．2 实验试剂及仪器

3．3 表征及性能测试

3．4 实验部分

3．4．1 模型反应

3．4．2 含1，3，5-三嗪环聚芳酰胺的合成

3．5 实验结果及讨论

3．5．1 模型反应

3．5．2 含1，3，5-三嗪聚芳酰胺的物理性质

3．5．3 含1，3，5-三嗪聚芳酰胺的波谱表征

3．5．4 含1．3，5-三嗪聚芳酰胺的热性能

3．5．5 含1，3，5-三嗪聚芳酰胺的机械性能

3．5．6 含1，3，5-三嗪聚芳酰胺的聚集形态

3．6 本章小结

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果