《聚苯并噁唑PBO的合成和表征》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚苯并噁唑PBO的合成和表征（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、l 。海交通入学博上后出站报告摘要聚苯并噫唑( P B O ) 是一类芳香族溶致性液晶高分子，_ | 丁独特的刚性结构，使其具有优异的性能，是讫今为I r 强度和模量最高的合成纤维在很多高精尖领域有着广泛的用途。本文以以间苯一酚为原料，通过两种方法制备P B O 单体4 ，6 一：氮基问苯二酚盐酸盐( D A R H C I ) 。方法一是通过五步反应，即酯化、F r i e s 重排、腑化、B e c k m a n n 重排、水解，得到单体4 ，6 二氦基间苯_ 二酚盐酸盐( D A R H C I ) ，方法：是通过磺化、硝化、水解、还原四步反应制备出单体4 ，6 一二氨基间苯二酚盐酸盐
2、( D A R H C I ) 单体，并用F T I R 、M S 、元素分析、1 H N M R 和”C N M R 等对D A R ，H C l 及中间体进行了表征，结果表明单体4 6一二氨基间苯一酚盐酸盐( D A R H C I ) 纯度高，已经达到聚合级。在合成出高纯度聚合级单体的基础上，本文研究了P B O 的聚合反应。与传统【：岂不同，本文首先将D A R t l C l 和对苯二甲酸( T A ) 制备出4 ，6 一一二氨基间苯二酚一对苯二甲酸复合盐( D A R T P A ) ，然后，以多聚磷酸为反应介质，进行缩聚得到了特性粘度为2 4 5 d l g 的P B O ，这样
3、省去了传统聚合中4 ，6 一二氨基问苯二酚盐酸盐( D A R H C I ) 脱盐酸的过程，大大地缩短了反应时间，保证了两单体D A R 和T A 等当晕比聚合，避免了由3 - D A R 过量而出现的分子量小的现象。H | F T I R 、M S 、D S C 和元素分析等对T P A 结构进行r 表征，并通过傅立：叶变换红外光谱分析( F T - I R ) 、紫外一可见光谱分析、喇曼散射光谱分析、”C 同体核磁共振分析和热重分析等手段对P B O 的结构和热性能进行研究。i f I 交通大学博l 一后出站报告A b s t r a c tP o l y b e n z o x a z
4、 o l e ( P B O ) i sac l a s so fa r o m a t i ch e t e r o c y c B er i g i d1 0 dp o l y m e r sw i t he x c e l l e n tt h e r m a ls t a b i l i t y , h i g hm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ( t e n s i I es t r e n g t ha n dm o d u l u s ) a n dg o o dc h e m i c a lr e s i s t a n c e ，
5、w h i c hm a k et h e mh i g hp o t e n t i a la p p l i c a t i o ni nm a n yf i e l d sI nt h i sp a p e r , w ed i r e c t e do u re f f o r t st o w a r d st h es y n t h e s i so fP B Oa n di t sm o n o m e r4 , 6 一d i a m i n o r e s o r c i n o ld j h y d r o c h l o r i d e ( D A R H C I ) T
6、 w on o v e ls y n t h e t i cr o u t e sf oxt h es y n t h e s i so f 4 ，6 一d i a m i n o r e s o r c i n o ld i h y d r o c h l o r i d e ( D A RH C I )w e r ea d o p t e du s i n gr e s o r c i n o la sr a wm a t e r i a l sT h ef i r s tm e t h o dc o m p r i s e sf i v es t e p si n c l u d i n
7、 ga c y l a t i n gr e a c t i o n ，f r i e sr e a r r a n g e m e n t ，o x i m a t i o n ，B e c k m a n nr e a r r a n g e m e n ta n dh y d r o l y s i sr e a c t i o n T h es e c o n dm e t h o di n v o l v e sf o u rs t e p si n c l u d i n gs u l f o n a t i o n ，n i t r a t i n gr e a c t i o
8、n ，h y d r o l y s i sr e a c t i o na n dr e d u c t i o n T h es t r u c t u r e so f4 , 6 - d i a m i n o r e s o r c i n o ld i h y d r o c h l o r i d e( D A R H C l ) a n di t si n t e r m e d i a t ep r o d u c t sw e r ec h a r a c t e r i z e da n dc o n f i r m e db yF T I R ，M S ，e l e m
9、e n t a la n a l y s i s ，H N M Ra n d ”C N M Re t c ，w h i c hs h o w st h a tt h ep r o d u c t s4 , 6 一d i a m i n o r e s o r c i n o ld i h y d r o c h l o r i d e ( D A RH C I ) f r o mb o t ho fm e t h o d sh a v eh i g hp u r i t yw i t hh i g hy i e l d B a s e do nt h es u c c e s s f u ls
10、 y n t h e s i so f4 , 6 一d i a m i n o r e s o r c i n o ld i h y d i o c h l o r i d e ，t h es a l to fP B O4 , 6 一d i a m i n o r e s o r c i n o l t e r e p h t h a l a t e ( D A R T P A ) W a sp r e p a r e df r o m4 , 6 d i a m i n o r e s o r c i n o ld i h y d r o c h l o r i d ea n dt e r e
11、 p h t h a i ca c i d ，w h i c hw a sc h a r a c t e r i z e db yF T I Rs p e c t r o s c o p y , M S ，D S Ca sw e l la se l e m e n t a la n a l y s i s P o l y ( p - p h e n y l e n e b e n z o b i s o x a z o l e ) ( P B O ) w a st h e np r e p a r e df r o mT P Ai np o l y p h o s p h o r i ca c
12、 i db yas o l u t i o np o l y c o n d e n s a t i o n T h eo b t a i n e dP B Ow a sc h a r a c t e r i z e db yF T I Rs p e c t r o s c o p y , e l e m e n t a la n a l y s i s ，T G A ，e t c a n di t si n h e r e n tv i s c o s i t yi s2 4 5 d l gT h i sp r o c e s sf o rp o l y m e r i z a t i o
13、nc a nm i n i m i z et h er e a c t i o nt i m ea n do b t a i nP B Ow i t hh i g hm o l e c u l a rw e i 曲t K e y w o r d s ：4 , 6 一d i a m i n o r e s o r c i n o ld i h y d r o c h l o r i d e T P A p o l y b e n z o x a z o l e海盆通大学博士后小站报告1 1 引言一、文献综述材料是人类生活和生产的物质基础，其开发和应用是衡茸社会文明的一种尺度。作为材料科学现代化的
14、一个重要标志之的高分子材料，其不断创新和广泛应_ L J 给材料领域带来了重大变革，极人丰富r 材料学的 ；l j 容，促进r 材料学的发艘，从而形成金属材料、无桃1 F 金属材料、高分子材料和l 复合材料多角共存的局面，并广泛应_ j 于人类的衣食住行及各产业领域。其中，高强度、高模量、耐高温的高性能纤维( H i g hP e r f o r m a n c eF i b e r s ) 研究和开发已经成为高分子材料科学中的研究热点之一。1 2 高性能纤维简介目前。一般把强度在1 5 e d d 以上、模量在3 0 0 9 ，d 以一1 2 、使川温度在2 0 0 。C 以上的纤维称为高性
15、能纤维，它要求其分f 化学结构必须符合F 面的条件“：( 1 ) 构成高分子主链的共价键键能越大越好( 2 ) 大分子链的构象越近似赢线越好，即刚性火( 3 ) 人分子的横截面积越小越好( 4 ) 高分子链的键角形变和键内旋转所受到的阻力越大越好( 5 ) 相对分子量越大越好，以减少大分子链的末端数，从而减少纤维结构中的缺| ；f j 。在众多种类的聚合物中，化学结构符合这些条件的有芳香族聚酰胺聚合物，1 引三上制备出高性能纤维。在1 9 6 6 年杜邦公司制各出了聚对苯一甲酰对苯一胺( P P T A ) 纤维，其商品名为K e v l a r l 2 1 。在其化学结构中，苯环与酰胺基形成
16、共轭，分子链1 ，宁平面刚性伸直链构造，使得K e v l a r 的玻璃化温度高熔点高丁二其热分解温度，在有机溶剂中不溶解，仅溶r 浓硫酸中形成高分子液晶溶液。在纺丝时，液晶分子的特点决定了K e v l a r 的分子链容易沿着外力方向排列取向，形成了高的比强度、比摸量的高性能纤维，但是其单位面积的力学性能比钢丝差，耐热性能还不够高。如果在分子结构中引入杂环基团，限制分f 构象的伸张白由度，增加主链上的共价键上的共价键结台能，就有可能大幅度提高纤维的模母，强度和耐热性。通过火量的研究，一种含氮和氧或硫的杂环成功地引入芳香族酰胺聚合物的化学结构中制各出了的聚苯撑苯并二二杂环类聚合物( P B X ) 其结构式如图I I ：1J 二海交通人学博士后出站报告 K 取撼裂囊图1 1 聚苯撑苯并二杂环类聚合物( P B X ) 结构其纤维可借助于浓溶液液晶纺丝并拉伸技术制得，因而具有很高的力学性能，加之这类材料【州有的耐高温性和耐化学腐蚀性，使其成为一类新型高性能纤维材利”。除了
