聚苯并咪唑在離子液體中的聚合以及流變行為研究.pdf

1、聚苯并咪唑(PBI)是一種具有咪唑雜環(huán)的線性聚合物。因其在分子結(jié)構(gòu)中具有芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此具有耐高溫、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿性、抗燃性等優(yōu)良的性能，在耐高溫過(guò)濾織物、抗燃保護(hù)服、宇航服和耐化學(xué)腐蝕方面有著重要的應(yīng)用。
　　 目前商業(yè)化的只有聚（2，2’-間苯撐-5,5’-二苯并咪唑）(mPBI)，工業(yè)上常用的聚合方法是熔融聚合（包括預(yù)聚和固相聚合）。由于熔融聚合操作步驟繁瑣、條件苛刻、溫度較高，目前實(shí)驗(yàn)室主要采用以多聚磷酸(PPA)為溶劑

2、的溶液聚合法來(lái)制備PBI。
　　 離子液體(ILs)作為一種新型的溶劑，具有“零”蒸氣壓、高穩(wěn)定性和催化功能，已經(jīng)廣泛用于有機(jī)合成反應(yīng)以及聚合反應(yīng)中。本課題組研究證明聚苯并咪唑在離子液體中與常規(guī)的溶劑相比有較高的溶解度，因此本論文為了達(dá)到更好的聚合效果，考慮采用以離子液體作為溶劑來(lái)進(jìn)行溶液聚合。在合成的過(guò)程中通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行測(cè)試，試討論聚苯并咪唑合成工藝以及分子量的影響因素。然后再用不同的清洗系統(tǒng)來(lái)去除產(chǎn)物中所含的雜質(zhì)，并討

3、論清洗效果。最后再將聚苯并咪唑溶于離子液體中，并討論聚苯并咪唑/離子液體的流變行為。
　　 通過(guò)以上的研究工作，本文得到了如下的結(jié)論：
　　 (1)我們以3，3’，4,4’-二氨基聯(lián)苯胺(TAB)和間苯二甲酸(IPA)為單體，五氧化二磷(P2O5)為脫水劑，在氯化1-丁基-3-甲基咪唑離子液體中合成聚（2，2’-間苯撐-5，5’-二苯并咪唑）。通過(guò)紅外光譜圖和核磁共振譜圖的表征和分析，證實(shí)了在所采用的新溶劑體系一離子液體

4、中，能夠成功地合成聚苯并咪唑。通過(guò)熱重分析來(lái)分析聚苯并咪唑的熱穩(wěn)定性，并進(jìn)一步證明了聚苯并咪唑的成功合成。
　　 (2)通過(guò)在不同實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)討論聚苯并咪唑合成工藝以及分子量的影響因素。以3，3’，4，4’-二氨基聯(lián)苯胺(TAB)和間苯二甲酸(IPA)為單體，氯化1-丁基-3-甲基咪唑離子液體為溶劑，9.5％五氧化二磷(P2O5)為脫水劑，在150℃反應(yīng)2h，210℃反應(yīng)15h時(shí)，能夠制備得到分子量較高的聚苯并咪唑產(chǎn)物。

5、>　　 (3)分別對(duì)去離子水、無(wú)水乙醇和丙酮等清洗體系對(duì)聚苯并咪唑產(chǎn)物的清洗純化效果進(jìn)行研究和探討，發(fā)現(xiàn)在無(wú)水乙醇中的清洗效果最好，大約在16h即可達(dá)到純化的目的。
　　 (4)然后本文研究了聚苯并咪唑/離子液體溶液的流變行為。探討了濃度和溫度等因素對(duì)溶液穩(wěn)態(tài)流變行為的影響。結(jié)果表明聚苯并咪唑/離子液體溶液表現(xiàn)出一種典型的切力變稀的流變行為。通過(guò)計(jì)算求得的聚苯并咪唑/離子液體溶液的粘流活化能，此結(jié)果表明溶液對(duì)溫度非常敏感。