含吡啶、砜基结构和三氟甲基侧基聚芳酰胺的合成与性能研究

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本文介绍了近年来聚芳酰胺的研究进展情况。主要内容包括:   ⑴以对硝基苯乙酮、对三氟甲基苯甲醛为原料,运用改进的齐齐巴宾反应(Chichibabin reaction)合成了4-(4-三氟甲基苯基)-2,6-二(4-硝基苯基)吡啶,经Pd/C、水合肼在70-80℃条件下还原生成了二胺单体4-(4-三氟甲基苯基)-2,6-二(4-氨基苯基)吡啶(MPAPP)并对其进行了结构表征。   ⑵将二胺单体(MPAPP)与四种含砜基的二酰氯在DMAc溶液和吡啶存在的条件下,经低温溶液缩聚合成了四种含吡啶结构、砜基和三氟甲基侧基的聚芳酰胺。该新型聚芳酰胺的对数比粘度为0.70-1.06 dL/g,且均为无定形,在室温下不仅易溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等极性较强的有机溶剂,而且易溶于吡啶、四氢呋喃等极性较弱的溶剂。表明这系列聚合物具有良好的溶解性。该系列聚合物的测试结果显示其玻璃化转变温度介于280-318℃,在氮气氛围中热失重5%的温度范围为425-445℃,热失重10%的温度范围为485-516℃,在800℃氮气氛围中聚合物的成碳率为50%以上。同时,该系列聚合物溶于DMAc后都能制成一定强度弹性透明的薄膜,成膜后具有优异的机械性能:拉伸强度为72-81 MPa,断裂伸长率为12-15%,弹性模量1.8-2.1 GPa。同时该系列聚芳酰胺都具有较低的介电常数,3.40-3.51(1000Hz),较低的吸水性1.08-1.28%,而且有较高的透光率,紫外吸收截断波长范围为374-382 nm。   ⑶将二胺单体(MPAPP)与不同配比的对苯二甲酰氯(TPC)和间苯二甲酰氯(IPC)(mTPC/nIPC)在DMAc溶液和吡啶存在的条件下,经低温共缩聚合成了一系列聚芳酰胺的共聚物。该系列共聚物的对数比粘度为0.38-0.78 dL/g,且均为无定形的,在室温下易溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc),二甲基亚砜(DMSO)。测试结果显示该系列共聚物在氮气氛围中热失重5%的温度范围为314-526℃,热失重10%的温度范围为334-568℃,在氮气氛围中成碳率都在24%以上。同时,该系列含三氟甲基的共聚物还表现出较好的机械性能:拉伸强度为33.68-67.88 MPa,断裂伸长率为6.66-46.23%,弹性模量为1.32-2.09 GPa。而且该系列共聚物有较低的吸水性,1.65-2.22%,以及较高的透光率,紫外吸收截断波长范围为392-401 nm。经综合分析得出,当对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯配比为60∶40时,其聚合物的各项性能最佳。因此,对苯二甲酰氯与间苯二甲酰氯配比为60∶40是最优化条件。
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