含联苯基元的杂环聚芳醚的合成与性能

摘要

聚芳醚类由于良好的机械性能，优异的热稳定性以及较好的加工性能和低廉的成本而成为一类重要的高性能工程塑料。蹇课题组在杂环类双酚单体的基础上开发成功了二氮杂萘酮聚芳醚，与商品化的聚芳醚相比，其具有更高的玻璃化转变温度和良好的溶解性，可作为耐高温绝缘材料，耐高温分离膜及高性能复合材料的树脂基体。但是，由于刚性扭曲结构的引入使其熔体粘度较大，热加工成型比较困难。通过与其他柔性更好的双酚共聚是有效改善杂萘联苯聚芳醚的热加工性能的方法之一。
　　本论文合成了几个系列的含联苯基元的杂萘联苯聚芳醚，探讨联苯基元引入对聚合物热性能，溶解性能，结晶性能及熔融加工性能的影响。
　　首先，由4，4'-二氟二苯酮亚胺(Ketimine)与联苯二酚(BP)通过亲核取代合成联苯型聚醚醚酮(PEDEK)可溶性前驱体，再与二氮杂萘酮聚芳醚砜酮(PPESK)齐聚物反应而后水解得到了嵌段共聚物PPESK-b-PEDEK，利用红外，粘度及索提测试证明了嵌段共聚物的生成。TGA、DSC、WAXD等测试表明，随着PEDEK链段长度的增加，共聚物的Tg降低，热稳定性和结晶性增加。所合成的系列共聚物的Tg在220℃以上，Tm在400℃以下。
　　其次，以BP分别与过量的4，4'-二氟二苯甲酮(DFK)、2,6-二氟苯甲腈(DFBN)、4,4'-二氯二苯砜(DCS)为原料通过假高稀释的技术合成了三种含联苯结构的双卤单体，再与DHPZ聚合得到具有交替结构的杂萘联苯聚芳醚a-PPBEs。利用FTIR、NMR、等手段对单体及其聚合物的结构进行了表征，结果与设计的一致。DSC、 DMA、TGA测试表明，具有交替结构的杂萘联苯聚芳醚腈a-PPBEN的耐热性最高，WAXD测试说明聚合物均为无定形结构。
　　再次，利用由BP与DFK合成的酮式双卤单体(K-trimer)与DHPZ、 DCS共聚得到了含联苯基元的杂萘联苯共聚芳醚酮砜PPBEKSs，通过红外，核磁等手段对其进行了表征。DSC、 TGA等测试表明，随着砜基含量的增加，聚合物的Tg增加，溶解性提高，但热稳定性降低，WAXD测试表明聚合物均为无定形结构。
　　最后，通过哈克转矩流变仪对具有交替结构的杂萘联苯聚醚酮a-PPBEK及PPBEKSs的流变性能进行研究，随着砜基含量的增加，平衡扭矩增大，稳定时间缩短，温度差增大，表明随着砜基含量的增加，PPBEKS的热加工性能变差。其中，a-PPBEK与PPBEKS(K-trimer/DCS=8/2)具有与聚醚砜(PES)类似的熔融稳定性，但扭矩更低，表明其具有较好的热加工性能。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 特种工程塑料概述

1．2 聚芳醚类的国内外发展现状

1．2．1 聚砜类

1．2．2 聚芳醚酮

1．2．3 聚芳醚腈

1．3 含二氮杂萘酮结构高性能树脂

1．4 二氮杂萘酮聚芳醚的改性

1．4．1 共混改性

1．4．2 共聚改性

1．5 聚芳醚嵌段共聚物及前驱

1．5．1 聚芳醚嵌段共聚物

1．5．2 聚芳醚酮可溶性前驱体

1．6 本论文的设计思想及研究内容

2 前驱体法合成PPESK-b-PEDEK及其性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 结构表征与性能测试

2．2．3 酮亚胺单体的合成

2．2．4 前驱体法合成PPESK-b-PEDEK

2．3 结果与讨论

2．3．1 PPESK-b-PEDEK的合成及其表征

2．3．2 前驱体及嵌段共聚物的溶解性能

2．3．3 前驱体及嵌段共聚物的热性能

2．3．4 嵌段共聚物的结晶性能

2．4 本章小结

3 具有交替结构的杂萘联苯聚芳醚的合成及性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 结构表征与性能测试

3．2．3 含联苯结构的双卤单体的合成

3．2．4 具有交替结构的杂萘联苯聚芳醚的合成

3．3 结果与讨论

3．3．1 含联苯结构的双卤单体的结构表征

3．3．2 具有交替结构的杂萘聚芳醚的结构表征

3．3．3 反应溶剂对a-PPBEK合成的影响

3．3．4 具有交替结构的杂萘聚芳醚的溶解性能

3．3．5 具有交替结构的杂萘聚芳醚的热性能

3．3．6 具有交替结构的杂萘聚芳醚的结晶性能

3．3．7 a-PPBEK的哈克流变性能

3．4 本章小结

4 含联苯基元的杂萘共聚芳醚酮砜的合成与性能

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 结构表征与性能测试

4．2．3 含联苯基元的杂萘共聚芳醚酮砜的合成

4．3 结果与讨论

4．3．1 含联苯基元的杂萘共聚芳醚酮砜(PPBEKSs)的结构表征

4．3．2 含联苯基元的杂萘共聚芳醚酮砜(PPBEKSs)的溶解性能

4．3．3 含联苯基元的杂萘共聚芳醚酮砜(PPBEKSs)的热性能

4．3．4 含联苯基元的杂萘共聚醚酮砜(PPBEKSs)的动态力学分析

4．3．5 含联苯基元的杂萘共聚芳醚酮砜(PPBEKSs)的结晶性能

4．4 本章小结

5 含联苯基元的杂萘共聚芳醚酮砜的流变性能研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验原料

5．2．2 性能测试

5．3 结果与讨论

5．3．1 含联苯结构的杂萘共聚芳醚酮砜的流变性能

5．3．2 平衡扭矩与砜含量的关系

5．3．3 温度差与砜含量的关系

5．3．4 稳定时间与砜含量的关系

5．3．5 PPBES与PPBEKS的流变性能比较

5．4 本章小结

结论

参考文献

附录A 附录内容名称

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢