杂萘联苯型全氟环丁基聚芳醚的合成与表征

摘要

含氟聚合物由于氟原子的存在，有着诸多优异性能，如高耐热性、强耐溶剂性、低介电常数和高气体渗透性等特点。全氟环丁基（PFCB）聚芳醚是一种半氟化的含氟聚芳醚，是由Babb等人于1993年发明。聚合物中无规立构的全氟环丁基结构的存在，改善了聚合物的溶解性，使得聚合物具有优异的加工性能，在工业生产中有极大优势。此外，PFCB芳基醚聚合物还具有许多优良的性能，包括光学透明性好、高耐热性、高抗氧化性、优良的化学稳定性等，能够应用于航空航天、信息工程、建筑行业及食品环保等领域。 本文以4-（4-羟基苯基）-2,3-二氮杂萘-1-酮（DHPZ）为原料，通过氟烷基化反应得到溴代四氟乙基醚中间体(DTD)，然后发生消除反应得到一种新型的三氟乙烯基醚单体(TFVE-DTD)。对DTD及TFVE-DTD进行结构分析，液质联用分析结果显示相对分子质量与预期一致，红外与核磁结果证明其结构与预期结构相符，证明成功合成出中间体DTD及单体TFVE-DTD。 以TFVE-DTD为单体，进行均聚反应，改变反应温度、反应时间等条件得到一系列杂萘联苯型全氟环丁基均聚物（PFCB-D）。对聚合物PFCB-D进行结构表征与性能测试，红外与核磁结果证明其结构与预期结构相符；热失重（TGA）与差示扫描量热（DSC）测试结果表明，延长反应时间或升高反应温度使得PFCB-D的5%热失重温度逐渐升高，PFCB-D的玻璃化转变温度也出现上升的趋势，由于二氮杂萘酮存在，其热分解温度和玻璃化转变温度较高；聚合物PFCB-D在N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、二甲基亚砜（DMSO）、氯仿和丙酮等溶剂中有良好的溶解性，在水和甲醇中不溶。 以TFVE-DTD和4,4'-双（三氟乙烯氧基）联苯（TFVE-DTB）为单体，进行共聚反应，改变聚合时间考察聚合物的结构及性能。通过改变单体比例合成了一系列共聚物PFCB-B-D。对共聚物PFCB-B-D进行结构表征与性能测试。红外与核磁结果证明其结构与预期结构相符；凝胶色谱（GPC）测试PFCB-B-D的分子量及其分布，其数均分子量均在9700以上且分子量分布较窄；TGA测试结果表明5%热失重温度均大于400℃，且热分解温度随着单体TFVE-DTB含量的增加而升高；从DSC曲线中可知PFCB-B-D的玻璃化转变温度均高于150℃，随着单体TFVE-DTD比例增加，PFCB-B-D的玻璃化转变温度也逐渐升高；溶解性测试表明聚合物PFCB-B-D在DMAc、DMSO、氯仿和丙酮等溶剂中有良好的溶解性，在水和甲醇中不溶。

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