过热水中聚酰亚胺的催化解聚及其中间产物4,4’--二氨基二苯醚的稳定性研究

摘要

本文利用熔融石英毛细管反应器(FSCR)考察了聚酰亚胺(polyimide，PI)和4，4'-二氨基二苯醚(ODA)在过热水(HCW)中的相态变化。同时利用间歇式不锈钢高压反应釜研究了过热水中PI的催化解聚情况。采用高效液相色谱(HPLC)、气-质联谱(GC-MS)、拉曼光谱(Raman spectra)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等方法对催化解聚产物和ODA进行定性、定量分析。根据PI降解产物的组成和相态变化，提出聚合物PI在HCW中的催化解聚反应机理。 在FSCR中分别研究了PI和ODA在过热水中的相态变化。PI在FSCR中随反应温度的升高和反应时间的延长而逐渐熔融，在325℃条件下，反应90min后PI仍未完全溶于水中，在降温过程中有固体小颗粒产生并释放出气体。ODA加热前在FSCR内固、气、液三相共存，191.7℃时ODA固体完全溶解形成均相水溶液，FSCR内由三相共存转为气液两相共存;升温至290℃，反应时间30min时，FSCR内无明显相态变化，降温过程中有固体结晶出现。 在反应温度295～350℃、压力7.5～15.8MPa、时间30～90min、质量投料比（水/PI）20.0、催化剂氢氧化钠投加量0.02g的条件下，对PI在过热水中的催化解聚行为进行研究;在反应温度为340℃，反应时间75min的条件下，PI基本可完全解聚。对实验数据进行关联，得出PI在过热水中的降解反应活化能为130.6kJ/mol。在实验条件下，解聚产物ODA产率远低于理论计算值，推测其在解聚过程中不稳定分解生成其他物质;因此进一步考察了反应温度(290～330℃)、反应时间(15～120min)对ODA在HCW中的稳定性。实验数据表明:ODA在HCW中会分解，ODA回收率会随着温度的升高、时间的延长而逐渐降低，在实验条件下会分解产生苯胺。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

1．1 课题背景与意义

1．2 研究内容

第二章 文献综述

2．1 聚酰亚胺简介

2．2 聚酰亚胺的回收利用技术

2．2．1 热氧化分解和热分解技术

2．2．2 化学回收技术

2．3 超临界流体技术

2．3．1 超临界流体概述

2．3．2 超临界水的特性

2．3．3 超临界技术处理聚合物的研究现状

2．4 结束语

第三章 实验材料与方法

3．1 实验主要材料及装置

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验装置

3．2 实验影响因素及条件控制

3．2．1 实验影响因素

3．2．2 实验条件控制

3．3 实验安全性及方案

3．3．1 实验装置的气密性、安全性检查

3．3．2 实验步骤

3．4 分析方法

3．4．1 气-质色谱分析

3．4．2 高效液相色谱分析

3．4．3 傅立叶红外光谱分析

3．4．4 拉曼光谱分析

3．5 解聚反应程度的表征

第四章 聚酰亚胺在过热水中的催化解聚研究

4．1 实验内容

4．1．1 产物分析

4．1．2 标准曲线绘制

4．1．3 实验结果与讨论

4．2 PI在熔融石英毛细管反应器(FSCR)中的相态变化研究

4．3 反应机理探讨

4．4 反应动力学

4．5 小结

第五章 过热水中4，4’-二氨基二苯醚稳定性研究

5．1 间歇式高压釜反应器中4，4’-二氨基二苯醚稳定性研究

5．2 毛细管反应器中4，4’-二氨基二苯醚稳定性研究

5．2．1 实验内容

5．2．2 实验结果与讨论

5．3 ODA在过热水中稳定性的研究

5．4 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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