PBO模型化合物的制備及聚合研究.pdf

1、聚對(duì)苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維以其優(yōu)異的高強(qiáng)、高模和耐高溫等特性而備受關(guān)注,被譽(yù)為21世紀(jì)的“超級(jí)纖維”,在眾多尖端領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的PBO纖維主要依賴于從國(guó)外進(jìn)口,但國(guó)外對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖,價(jià)格昂貴。因此進(jìn)行PBO的合成及性能研究對(duì)PBO纖維的國(guó)產(chǎn)化及國(guó)防科技和航空航天領(lǐng)域的發(fā)展具有重大的意義。針對(duì)PBO聚合的不可控性,分子量低且分子量分布寬等關(guān)鍵問題,本文設(shè)計(jì)合成了模型化合物,以模型化合物為單體制備了高分子量的PBO聚合

2、物并對(duì)其聚合工藝進(jìn)行了探討,從而為其工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
　　針對(duì)PBO單體4,6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽(DAR)純度低的問題,采用鹽酸溶液對(duì)其進(jìn)行重結(jié)晶提純,探索了鹽酸濃度、鹽酸與單體的配比及重結(jié)晶次數(shù)對(duì)單體重結(jié)晶的影響,確定了最佳的重結(jié)晶工藝。并采用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、1H核磁(1HNMR)、質(zhì)譜(MS)等表征了重結(jié)晶后單體的結(jié)構(gòu)。重結(jié)晶后單體純度可達(dá)99.62％。
　　根據(jù)PBO分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn),從分子設(shè)計(jì)角

3、度出發(fā),分別制備了以對(duì)苯二甲酸(TPA)和4,6-二氨基間苯二酚(DAR)封端的三聚體苯并二噁唑模型化合物。探索了溫度、反應(yīng)物濃度等對(duì)產(chǎn)物純度及產(chǎn)率的影響,優(yōu)化了三聚體模型化合物的制備工藝。通過用FT-IR、13CNMR、拉曼光譜(Raman)、差示掃描量熱儀(DSC)等多種手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果表明所得到的模型化合物的結(jié)構(gòu)與預(yù)先設(shè)計(jì)的一致。
　　針對(duì)目前PBO聚合過程中存在單體DAR易氧化、對(duì)苯二甲酸溶解度差以及小分子副產(chǎn)物

4、難以去除等不足,分別以DAR與TPA、DAR與TPA封端的三聚體模型化合物、TPA與DAR封端的三聚體模型化合物、TPA封端的三聚體模型化合物與DAR封端的三聚體模型化合物為反應(yīng)單體,制備了四種PBO聚合物。采用熱重分析(TG)和分子量對(duì)其進(jìn)行分析,結(jié)果表明以兩種模型化合物為單體所得到的聚合物其熱分解溫度達(dá)到了520℃,分子量達(dá)到22915g/mol,是四種聚合物中最好的。其原因是模型化合物單體與 DAR和TPA單體相比具有更好的溶解性