论文部分内容阅读
自二十一世纪以来,生物质产品衣康酸的生产研究及应用开发引起了研究人员的广泛关注,国内外不少科研机构已对衣康酸在造纸、防火剂、防蛀剂等专用品方面进行了研究。随着衣康酸本土化发展,其应用领域将会被不断的扩大和开发出来。目前,衣康酸的应用主要是利用分子结构中的双键进行磺化、加成及卤化等,或者与其它单体(多元醇、多元胺等)进行共聚而生成聚合物等。而本文主要是以衣康酸中双羧基为基础,对衣康酸自身进行改性处理。首先进行酰氯化反应制备出衣康酰氯,再通过低温溶液缩聚反应,获得带双键的半芳香族聚酰胺聚衣康酰对苯二胺(PPIA),最后再以PPIA与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混制备出复合材料。合成有机中间体衣康酰氯,主要探讨以衣康酸和五氯化磷(PCl5)为反应原料,使用固固熔融法制备出产物,先研究提纯时有无溶剂对产品品质的影响,其次系统地研究了物料摩尔比、反应时间、反应温度、减压蒸馏温度、减压蒸馏时间对产品纯度及收率的影响。首先通过FT-IR与1H-NMR对产物进行结构分析,使用GC对产品进行收率分析。根据FT-IR与1H-NMR分析出产物正是目标产物衣康酰氯。最终确定最佳合成工艺路线:提纯时以甲苯为溶剂,用量为15 m L,n(PCl5):n(IA)=2.15:1,控制反应时间5 h,反应温度95℃,以及提纯时减压蒸馏温度80℃,时间2 h,合成出的衣康酰氯纯度能够达到98%以上,产率能够达到90%以上。以中间产物衣康酰氯及对苯二胺为原料,以低温溶液缩聚法制备出PPIA,首先通过FT-IR和1H-NMR确定目标产物的分子结构;再系统地探究PPIA的合成工艺,即考察原料的摩尔配比、滴加时间、反应时间、反应温度对PPIA比浓对数粘度的影响;运用XRD分析聚合物PPIA的结晶情况,通过TGA和DSC分析聚合物PPIA的热稳定能。根据FT-IR和1H-NMR确定聚合物产物是以-NH2封端的目标产物PPIA。实验结果表明:衣康酰氯与对苯二胺的物料比为1:1.05,控制滴加时间为60 min,反应时间60 min,反应温度-5℃时,此反应条件下得到的聚合物产物PPIA比浓对数粘度最大,即分子量最大,比浓对数粘度η达到1.6 dL/g以上。XRD分析得出在低温下制备的产物PPIA具有更好的晶型结构;通过TGA得到PPIA在270℃开始失重,最大失重速率温度在311℃,最大失重速率为8.67%/min,终止温度Tf为596℃,失重率达到86.18%,加和温度ΣT为332℃;通过DSC知晓,熔融温度Tm为202.2℃,熔融热焓ΔHm在32.72 J/g左右,结晶温度Tc在180.2℃左右,结晶热焓ΔHc为-33.64 J/g,PPIA的玻璃化转变温度Tg在95.5℃左右。以PPIA和PBS为原料,制备出不同比例的PPIA/PBS复合材料,并详细研究了不同比例复合材料的晶型结构、热稳定性、非等温结晶动力学、力学性能。实验结果表明:复合材料的晶型结构与纯PBS相比,并未因为PPIA含量而有所改变,但却降低了其结晶度;通过TGA得知,加入少量的PPIA对复合材料的热稳定性影响不是太大;从DSC得到,随着PPIA的加入,复合材料的Tm、Tg、Tc较之纯PBS都有所下降;从力学性能测试得知,PPIA的加入,复合材料的撕裂性能及弯曲性能与纯PBS相比,影响不是太大,但是P复合材料的拉伸性能、冲击性能及硬度与纯PBS相比,变化很大,PPIA的加入大大改变了复合材料的拉伸性能,使得复合材料的拉伸性能远弱于纯PBS的拉伸性能;硬度比纯PBS硬;当PPIA含量为3%时,复合材料的冲击强度最大。