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N-取代马来酰亚胺是一种比较优良的功能单体,由于分子内酰亚胺五元环的存在,可以与其它单体进行共聚合以提高聚合物的耐热性能。本论文首次较系统地用稀土配位催化剂研究了N-苯基马来酰亚胺(NPMI)、N-十八烷基马来酰亚胺(NODMI)配位催化均聚合以及NPMI与苯乙烯(St)、环氧丙烷(PO)、环氧氯丙烷(ECH)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和环己烯(CHE)的共聚合反应,取得了如下结果: 研究了二元稀土配位催化剂La(P507)3-Al(i-Bu)3体系催化NPMI均聚合反应。得到N-苯基马来酰亚胺均聚合的适宜聚合反应条件为:[La(P507)3]=10-2mol·L-1;[Al(i-Bu)3]=8.0×10-2mol·L-1;[NPMI]=5.0×10-1mol·L-1;60℃;6h。聚合物的核磁和红外分析表明,聚合反应是通过打开单体内的碳碳双键的方式进行的。PNPMI的初始热分解温度为390℃,最大热分解温度为420℃。配位聚合反应机理研究表明:单体先与催化剂活性中心进行配位,然后打开碳碳双键进行聚合反应。 研究了N-十八烷基马来酰亚胺(NODMI)单体的合成及其聚合。首次采用La(P507)3·Al(i-Bu)3体系研究了NODMI的均聚合反应,得到的适宜聚合反应条件为:[La(P507)3]=10-2mol·L-1;[Al(i-Bu)3]=8.0×10-2mol·L-1;[NODMI]=5.0×10-1mol·L-1;60℃;6h。PNODMI初始分解温度为360℃,最大分解温度为441℃。 研究了Nd(naph)3-AlEt3催化体系催化NPMI—St的共聚合反应,得到二元共聚合反应的适宜条件为:Nd(naph)3=5.0×10-3mol/L;[NPMI]=[St]=4.5×10-1mol/L;Al/Nd=9;50℃;6h。对聚合物的结构分析表明,P(NPMI-St)为NPMI与St单元交替排列的交替聚合物;P(NPMI-St)具有良好的热性能,在350℃以下比较稳定,没有分解,初始热分解温度为380℃,最大热分解温度为430℃。测定了两种单体的竞聚率:rNPMI=0.062,r(st)=0.015。结合核磁分析,初步提出了NPMI—St形成的电子转移络合物在二元稀土催化剂Nd(naph)3-AlEt3作用下的配位共聚合机理:催化剂活性中心先与NPMI配位,打开碳碳双键后再继续与电子转移络合物进行配位和链增长反应。 La(naph)3—AlEt3体系用于催化MAn、St和NPMI的三元共聚合反应,得到三元共聚合反应的适宜条件为:La(naph)3=5.0×10-3mol/L;[NPMI]=[MAn]=2.25×10-1mol/L;[St]=4.5×10-1mol/L;Al/Nd=6;50℃;2h。聚合物结构分析浙江大学博士学位论文:稀土配位催化N一取代马来酸亚胺均聚及其共聚合研究表明p(NP呱一St.MA刃)为三种单体单元共存的三元共聚物;p(Np呱一St,M恤)在300℃时热失重仅为2 .7wt%,初始热分解温度为320℃,最大热分解温度为405℃。 采用La(P507)3一Al(i一Bu):体系研究了NP砚与PO的共聚合反应,共聚合反应的适宜条件为:压aj一10一Zmol.L一‘,LAI住Bu为卜8.oX10一“mol一气〔PO]二{Np呱卜4.oX 10一’mol.L一,,60℃,6h;对p倒P呱,PO)的核磁、红外等分析表明,得到的聚合物为二元共聚物。p(礴呱一PO)的初始热分解温度为招O℃,最大热分解温度为423℃。测定了La(P 507)3一月(i一Bu)3催化体系下卜甲M」与Po两种单体的竞聚率:r(N PMI)= 1 .441,r(vo)一0.209。对共聚合反应初始阶段的紫外光谱分析表明,在聚合反应开始时,催化剂活性中心先与N甲闷进行配位,打开双键形成增长中心后,NP呱与环氧烷烃竞争与增长中心配位进行链增长反应。由于N’P随的配位能力强于环氧烷烃,得到的共聚物中含有较多的NP碱单体单元。 二元稀土催化剂Nd伊50加一Al(i一Bu)3体系催化N’P随与ECH的共聚合反应,得到该共聚合反应的适宜条件为:困dl一10一“mol.L一伙【Al(i一Bu)3]/困d(Pso7)3卜8;【Ml/困d(Pso7)3]=100;侧P随]二[ECH」,60oC;4h;采用红外、核磁等方法对聚合物进行了有效的表征。p(NP呱一EC玛的热重分析显示聚合物具有良好的耐热性能,初始热分解温度为311℃,由于环氧氯丙烷单体单元的存在,该聚合物具有两个最大热分解温度,分别在341℃和422℃。测定了Nd(P507)3一Al价Bu)3催化体系下碑树与ECH两种单体的竞聚率:r困PM,)二0 .693,r(EeH)一0.005。 初步研究了Nd(P507)3一Al住Bu)3二元稀土催化体系催化砰呱与MMA和砷随与CHE共聚合。测定了催化体系下单体的竞聚率,N甲入n与MMA两种单体的竞聚率为:伽PMI)=l .565,r(MMA)一0.216;N’P随与C甩两种单体的竞聚率:r卿PMD一2·4%,rz(CHE)一0.024·得到的聚合物P仲呱,刚助的初始分解温度为394℃,最大分解温度为425℃,聚合物具有良好的热性能。 以上研究成果表明,稀土配位催化剂是催化N一取代马来酞亚胺进行配位聚合反应的优良催化剂,得到的N一取代马来酞亚胺均聚物和共聚物是一类具有耐热性能的高分子。