基本信息
- 項目名稱：
- 烯端基雙酚A型聚芳酯(PAR-E)的合成與性能研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 引入烯端基的雙酚A型聚芳酯（PAR-E），使得它的各方面性能與純雙酚A型聚芳酯相比各方面性能更加優(yōu)良。通過性能測試表明它的各方面性能得到了很大提高，特別是耐熱性，透明性，耐紫外線等。在電子電器、汽車、機械、醫(yī)療、儀器儀表、食品和航天航空等領域有著廣闊的應用前景。該課題屬于“十一五”軍品配套研制項目，項目編號JPPT-115-643。專利正在申請中。
- 詳細介紹：
- 以2,2-二(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)、對苯二甲酰氯(TPC)、間苯二甲酰氯(IPC)、丙烯酰氯等為單體, 采用相轉移催化界面縮聚法設計合成系列烯端基的聚芳酯(PAR-E)。相轉移催化的界面縮聚由于具有反應條件溫和、操作簡便、反應速度快、樹脂的收率高、溶劑可回收重復利用等優(yōu)點, 是一種具有工業(yè)化生產PC及PAR的最常用的方法。通過優(yōu)化單體的摩爾配比, 調控PAR齊聚物的分子鏈長及烯端基的含量, 合成一系列低粘度的PAR-E預聚體, 可采用涂布, 澆鑄及預浸料法加工預成型, 通過熱固化或光固化使樹脂最終成型，也可以采用溶劑法或熔融法和PC、PBT、PET、PEI等工程塑料共混制成塑料合金。通過固化物的熱性能及機械力學性能測試, 研究PAR主鏈結構, 不同鏈序列長度以及端烯基等對聚合物性能的影響, 試圖制備的PAR-E具有良好的加工性能, 聚合物在保持PAR耐熱性及高透光率的同時, 耐熱性及拉伸模量等性能有較大地改善, 研究結果可為聚芳酯的實際應用和產業(yè)化提供理論和實驗依據(jù)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 以雙酚A、間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯和丙烯酰氯為主要單體，采用相轉移催化界面縮聚合成烯端基雙酚A型聚芳酯(PAR-E)。用FT-IR、1H-NMR對其進行結構分析，DSC、TG研究其熱性能，通過流延成膜，測定膜材料的力學性能。為聚芳酯的實際應用和產業(yè)化提供理論基礎和實驗依據(jù)。
科學性、先進性及獨特之處
- a. 合成的PAR-E樹脂結構新型，未見國內外文獻報道，具有原創(chuàng)性； b. 首次對PAR-E樹脂的結構與性能進行了表征，為其應用提供了理論和實驗依據(jù)。 c. 對合成PAR-E的工藝技術進行了優(yōu)化，獲得了制備高性能PAR-E工藝技術參數(shù)。詳見附加材料。
應用價值和現(xiàn)實意義
- PAR-E樹脂流延成透明薄膜，膜的拉伸強度73MPa，斷裂伸長率7.0%，拉伸模量1.88GPa；PAR-E樹脂的玻璃化轉變溫度(Tg)196℃, 固化交聯(lián)溫度在110~180℃，固化后熔融塑化溫度280~320℃，5%熱失重溫度(Td) 467℃，可采用溶劑法和熔融注射模壓等方法加工成型。預計可在-70~180℃長期使用，在電子電器、汽車、機械、醫(yī)療和航天航空等領域有著廣闊的應用前景。
學術論文摘要
- 本研究以2,2-二(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)、對苯二甲酰氯(TPC)、間苯二甲酰氯(IPC)、丙烯酰氯等為單體, 采用相轉移催化界面縮聚法設計合成烯端基雙酚A型聚芳酯(PAR-E)。通過改變單體的摩爾配比, 調控PAR齊聚物主鏈的分子鏈長及烯端基的含量, 合成系列PAR-E預聚體, 采用涂布法加工預成型, 用FT-IR、1H-NMR對其進行結構分析，DSC、TG研究其熱性能。研究表明PAR-E樹脂薄膜的綜合力學性能優(yōu)良，拉伸強度73MPa，斷裂伸長率7.0%，拉伸模量1.88GPa；PAR-E樹脂的玻璃化轉變溫度(Tg)為196℃, 固化交聯(lián)溫度為110~180℃，固化后熔融塑化溫度為280~320℃，5%熱失重溫度(Td) 為467℃，熱性能和加工性能優(yōu)良
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- 參考文獻： [1] 李英俊, 林德厚, 劉洪志等. 相轉移催化法合成雙酚S型聚芳酯的研究[J], 高等學校化學學報, 1987, 8(5): 473-477 [2] 蘇家奇. 耐熱透明塑料-聚芳酯[J], 化工新型材料, 1994, 10: 20-30 [3] 姬濤. 聚芳酯合金. 化工新型材料[J], 2001, 29(9): 59-60 [4] Bhowmik P K, Atkins E D T, Lenz R W. Crystalline and liquid crystalline properties of polyesters of phenyl-substituted 4,4’-biphenol. I: Polymers from terephthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid [J], Macromolecules, 1993, 26(3): 440-446 [5] Matzner M, Clendinning R A, Savariar S, Elhibri M J, Merriam C N, Cotter R J. Process for the preparation of polycarbonate and/or polyarylate block copolymers with poly(aryl ethers)[P], WO 90/12053, 1990-10-18 [6] Hsiao S H, Chiang H W. Synthesis and structure-property study of polyarylates derived from bisphenols with different connector groups [J],J .Polym. Research, 2005, 12(3): 211-218 [7] 徐玲, 宋才生, 黃紅, 戴潤英, 鐘鳴. 高摩爾質量雙酚A型聚芳酯的合成工藝研究[J], 塑料工業(yè), 2008,36(4):13~16 [8]區(qū)英鴻, 邢春明, 李永先. 塑料手冊[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1991,第一版:407-409
同類課題研究水平概述
- 雙酚A型聚芳酯(PAR)于1973年由日本Unitika公司開發(fā)成功, 商品名為U-樹脂, 其玻璃化轉變溫度在190℃左右, 可在-70~180℃長期使用[1], 有U-100、U-1060、U-4015及U-8000等牌號, 其中U-100為純樹脂, 其它的牌號均為改性產品。隨后在1979年Hoechstcelanese公司的Durel公司的Ardel, 日本鐘淵公司的NAP陸續(xù)出現(xiàn)了商品化的聚芳酯產品。我國沈陽化工研究院1966年合成了雙酚A型聚芳酯, 20世紀60~70年代中科院化學所、廣州化學所都進行過研究, 但由于種種原因至今我國尚未實現(xiàn)PAR的工業(yè)化生產, 我國目前使用的PAR全部依賴進口。 PAR 因其結構與聚碳酸酯類似, 很多性能與聚碳酸酯(PC)類似, 但結構上的差別也決定了PAR具有更獨特的性能, 主要表現(xiàn)為耐熱性能及機械力學性能的大幅度提高, 同時具有阻隔紫外線, 阻燃性等諸多特性(見表1)。PAR與PC、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等有很好的相容性, 可以任意比例進行共混。經(jīng)過合金化, 加玻纖或礦物填料, 或加耐摩擦料等, 開發(fā)了適應各種需要的品種[3,4]。雖然純聚芳酯的耐熱性好, 但熔融粘度高、溶解流動性差, 注射成型的壓力大, 特別是薄壁和大件制品難于制得[5], 使其應用受到了限制[6]。為了改善其加工性能, 人們已做了很多改性研究工作: 如在聚合物主鏈中引入柔性鏈段, 增加分子鏈柔性; 在主鏈芳環(huán)上引入取代基, 降低聚合物規(guī)整性從而有效地降低聚芳酯的相轉變溫度, 提高聚芳酯的溶解性能。郭大建[7]等合成了一系列含有-Br、-Ph、-CH3、叔丁基取代的聚芳酯。Bhowmik P K[9]等將萘環(huán)引入到聚芳酯分子主鏈中, 對聚芳酯的結晶性能進行了研究。陳曉婷[10]等制備了主鏈含磷的聚芳酯, 提高了聚芳酯的阻燃性和耐熱性。利用端基改性是制備聚芳酯及其合金的重要方法, Matzner M[13 ]等通過合成端羧基的PAR/PC嵌段共聚物與含端羥基的聚芳醚反應制備了一系列高性能聚合物合金。Havens S J[15]等制備了不同分子量的羥端基齊聚物, 與對乙炔基苯甲酰氯反應合成了含苯乙炔端基的聚芳酯,熱固化后聚合物具有優(yōu)良的熱性能和力學性能, 但乙炔基苯甲酰氯的合成工藝復雜，價格昂貴。
