可成型加工交联PBO的制备与表征

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为了探索研究改善聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)的抗压缩性及成型加工性能的方法,从分子设计角度出发,设计并制备了交联 PBO薄膜及可交联含苯并二噁唑结构单元的新型聚合物。  以2,6-二羟基甲苯为原料,设计并合成了两种制备上述聚合物的关键单体4,6-二氨基-2-甲基间苯二酚二盐酸盐(4,6-diamino-2-methyl resorcinol dihydrochlorate)和4,6-二甲氧基-5-甲基间苯二胺二盐酸盐(4,6-dimethoxy-5-methylbenzene-1,3-diamine dihydrochloride)。4,6-二氨基-2-甲基间苯二酚二盐酸盐的合成是采用混酸法先合成中间体4,6-二硝基-2-甲基间苯二酚,然后使用金属还原成盐法合成4,6-二氨基-2-甲基间苯二酚二盐酸盐。4,6-二甲氧基-5-甲基间苯二胺二盐酸盐的合成是先对原料进行醚化得到2-甲基间苯二甲氧基,然后采用混酸法得二硝基化合物,最后还原成相应的二胺盐酸盐。上述单体通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)对其结构进行了表征。  利用合成的新型聚合物,探索研究了改善 PBO的抗压缩性及成型加工性能的新方法:第一步是以1-甲基吡咯烷酮(NMP)为反应介质,在吡啶的催化下,4,6-二氨基-2-甲基间苯二酚二盐酸盐和对苯二甲酰氯反应,合成可溶性的聚酰胺;第二步是将聚酰胺溶解在 NMP等极性溶剂中,在基板上浇铸成膜,然后在高温下进行热处理得到交联 PBO薄膜。这种新颖的制备方法为探索研究改善PBO的抗压缩性及成型加工性能提供了新的参考。  交联后的 PBO薄膜经测试有着很高的硬度,优异的耐磨性、耐溶剂性以及很强的粘结性,有望在粘结剂和涂料方面有很好的应用。然而交联PBO的制备工艺繁杂,成本高,无法广泛地实施应用,而这些优异的性能可能部分来自于苯并二噁唑结构,因此从分子设计角度出发,设计合成了可交联含苯并二噁唑结构单元和亚甲基链段的新型聚合物,相比于交联 PBO膜有着良好的溶解性和熔融性能,成本比较低,使其应用前景更加广泛。  可交联含苯并二噁唑结构单元和亚甲基链段的新型聚合物的合成是以多聚磷酸作为反应介质,4,6-二氨基-2-甲基间苯二酚二盐酸盐和不同的脂肪族二元羧酸经梯度升温法缩聚得到三种含不同长度亚甲基链段及侧甲基的聚合物,三种聚合物均可溶解和熔融。可溶解于甲酸、乙酸和 NMP等溶剂中,熔点低于200℃。  所合成的聚合物使用 FT-IR、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)、1H NMR和广角X射线衍射(WAXD)对其结构进行了表征;使用热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)对其耐热性能进行了表征;用铅笔硬度测定仪、拉力试验机和摩擦试验机分别对上述各种聚合物薄膜的硬度、粘接性和耐磨性进行了表征。
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