国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

高比表面均苯型聚酰亞胺的合成與研究*

2015-03-28 07:08:54李峰博王樂慶盛敬莉
化學(xué)工程師 2015年8期
關(guān)鍵詞:脫水劑冷水浴聚酰亞胺

王 亮,李峰博,王樂慶,盛敬莉,劉 東,郭 英

(哈爾濱理工大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱150040)

聚酰亞胺(PI)是一類主鏈含有酰亞胺基團(tuán)的聚合物[1,2],酰酰結(jié)構(gòu)是聚酰亞胺的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。尤其由于其主鏈上含有的芳環(huán)結(jié)構(gòu),這使得它作為先進(jìn)復(fù)合材料基體能夠具有十分突出的耐高溫性能和極高的機(jī)械強(qiáng)度,已廣泛應(yīng)用于核電站、消費(fèi)電子產(chǎn)品、高溫電纜、風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏,以及原子能工業(yè)、國(guó)防軍工、宇宙空間技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域[3-8]。

聚酰亞胺的合成方法有很多,主要有二酐與二胺縮聚制取聚酰亞胺、帶酰亞胺環(huán)的單體縮聚制取聚酰亞胺兩類;聚酰亞胺的合成又可分為一步法和兩步法,一步法合成的實(shí)驗(yàn)條件比較苛刻,而兩步法的工藝逐漸成熟,所以本實(shí)驗(yàn)將采用兩步法[2],利用均苯四甲酸二酐以及4,4- 二胺基二苯醚合成均苯型聚酰亞胺,均苯四甲酸二酐不僅價(jià)格低,而且其結(jié)構(gòu)的存在保證了體系具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[3]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑及儀器

均苯四甲酸二酐(PMDA 純度99%);4,4- 二氨基二苯醚;N,N- 二甲基乙酰胺;三乙胺。

250mL 三頸燒瓶(上海博賦玻璃儀器有限公司);球型冷凝管(上海博賦玻璃儀器有限公司);布氏漏斗(上海博賦玻璃儀器有限公司);抽濾瓶(標(biāo)口抽濾瓶,上海博賦玻璃儀器有限公司);溫度計(jì)(0~100,0~300℃,武強(qiáng)縣勝啟儀表廠);1000mL 燒杯(濟(jì)南西美貿(mào)易有限公司);JB90-D 型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)(上海圣科儀器設(shè)備有限公司);KDM型調(diào)溫電熱套(山東華魯電熱儀器有限公司);SHZ-III 型循環(huán)水多用真空泵(鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司);FC204 型電子分析天平(上海醫(yī)用儀表廠)。

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將二氨基二苯醚和N,N- 二甲基乙酰胺同時(shí)加入到250mL 的三頸燒瓶中,啟動(dòng)攪拌機(jī),將均苯四甲酸二酐均分5 份,首先加入第一份,待均苯四甲酸二酐完全溶解,按上述步驟,逐次加入剩余4 份。待攪拌2.5h 后,換上電熱套和球型冷凝管,開始加熱攪拌,并加入三乙胺。加熱攪拌3h 以后,對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行抽濾,將濾餅靜置24h,之后對(duì)濾餅進(jìn)行烘干操作,烘箱溫度設(shè)為300℃。之后將產(chǎn)物研磨,得到均苯型聚酰亞胺粉末。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)溫度的影響

反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量都有很大的影響。本實(shí)驗(yàn)的溫度控制為兩個(gè)階段:冷水浴溫度,加熱攪拌溫度。對(duì)于生成材料的拉伸強(qiáng)度,在第一步生成聚酰胺酸的過(guò)程中就已經(jīng)產(chǎn)生影響,在冷水浴溫度控制在14~16℃之間的時(shí)候,產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度有一個(gè)峰值,隨著冷水浴溫度逐漸升高,產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度又逐漸降低。冷水浴溫度- 拉伸強(qiáng)度關(guān)系見圖1。

圖1 冷水浴溫度-拉伸強(qiáng)度圖Fig.1Cold bath temperature - tensile strength chart

水浴溫度在14~16℃之間時(shí),產(chǎn)品的斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量都出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的峰值。所以,14~16℃是水浴的最佳溫度。理論上,當(dāng)聚酰胺酸的合成高于18℃時(shí)就會(huì)有少量聚酰胺酸發(fā)生亞胺化反應(yīng)生成小分子H2O,被亞胺化的分子從溶液中析出,就會(huì)阻礙聚酰胺酸分子量的增長(zhǎng),從而使得生成的聚酰胺酸分子量達(dá)不到要求,最終導(dǎo)致聚酰亞胺的分子量過(guò)低,影響產(chǎn)品性能。因此,實(shí)驗(yàn)要采用冷水浴來(lái)控制反應(yīng)環(huán)境溫度低于18℃,但是又由于縮聚反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng),所以要使冷水浴溫度低于16℃很多,才能更好控制反應(yīng)在18℃以下,這也是實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果。

對(duì)于需要加熱的酰亞胺化反應(yīng),溫度對(duì)拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度3 項(xiàng)性能指標(biāo)的影響,同冷水浴時(shí)溫度的影響有相似之處就是在一定的溫度區(qū)間會(huì)存在一個(gè)最優(yōu)溫度-140℃,使所得產(chǎn)品的性能最優(yōu)。但是溫度對(duì)于彎曲彈性模量的影響不再是單純的產(chǎn)生一個(gè)峰值,而是隨著溫度升高,產(chǎn)品的彎曲彈性模量會(huì)呈現(xiàn)波動(dòng)變化的形式。由圖2 可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度在140℃附近時(shí),彎曲彈性模量出現(xiàn)一個(gè)峰值,同其他最佳溫度恰好耦合。彎曲彈性模量見圖2。

圖2 加熱溫度-彎曲彈性模量關(guān)系圖Fig.2 Heating temperature - bending elasticity modulus

通過(guò)對(duì)加熱過(guò)程各項(xiàng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),若想獲得較優(yōu)質(zhì)的均苯型聚酰亞胺產(chǎn)品,加熱溫度要控制在140℃附近。

2.2 脫水劑的影響

由于本實(shí)驗(yàn)使用加熱脫水與化學(xué)脫水相結(jié)合的方法脫水,操作過(guò)程中藥品以及聚酰胺酸脫水成環(huán)過(guò)程中都有少量的水存在,這些水不僅會(huì)參加反應(yīng)生成副產(chǎn)物,而且也會(huì)影響產(chǎn)品性能。因此,脫水也是提高產(chǎn)品產(chǎn)率與性能的關(guān)鍵。但是脫水劑使用不可以過(guò)量,過(guò)量的脫水劑會(huì)使反應(yīng)出現(xiàn)暴聚現(xiàn)象,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,得出最適合的脫水劑的用量為0.4g。

2.3 原料配比的影響

當(dāng)原料二氨基二苯醚取4g 時(shí),完全反應(yīng)所消耗的均苯四甲酸二酐的質(zhì)量為4.36g。設(shè)此時(shí)的原料質(zhì)量比為1∶1(完全反應(yīng)),根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要,分別使兩種原料過(guò)量,變換不同的配比,分別設(shè)計(jì)了

1∶1(4g∶4.36g),1∶1.03(4g∶4.5g),1.1∶1(4.4g∶4.36g)和1∶1.1(4g∶4.796g)的4 組實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品的原料配比進(jìn)行分析,所得數(shù)據(jù)顯示,性能較好的產(chǎn)品均集中在均苯四甲酸二酐過(guò)量,也就是原料配比為1∶1.03 和1∶1.1 幾組中,特別是原料配比為1∶1.03 的幾組。

3 結(jié)論

采用二氨基二苯醚與N,N- 二甲基乙酰胺,均分5 次加入均苯四甲酸二酐,通過(guò)兩步法合成了均苯型聚酰亞胺??疾炝瞬煌磻?yīng)溫度、脫水劑以及原料配比對(duì)均苯型聚酰亞胺的產(chǎn)品性能的影響,得到最佳的合成條件:采用正向加料工藝,冷水浴溫度低于16℃,加熱溫度在140℃附近,脫水劑的用量為0.4g,原料配比為1∶1.03。

[1] 丁孟賢,何天白.聚酰亞胺新型材料[M].北京:科學(xué)出版社,1998.187-191.

[2] 李麗慧,黃承亞.均苯型聚酰亞胺的合成與性能研究[J].合成材料老化與應(yīng)用,2006,35(4):21-24.

[3] 王運(yùn)良,于曉慧,王麗娜,等.均苯型聚酰亞胺模塑粉的制備與性能[J].高等學(xué)?;瘜W(xué)學(xué)報(bào),2012,33(10):2356-2360.

[4] 宋乃恒,高連勛,丁孟賢,等.含聯(lián)萘基團(tuán)旋光性聚酰亞胺的合成與性質(zhì)[J].高等學(xué)?;瘜W(xué)學(xué)報(bào),1999,20(5):803-808.

[5] 孫建平,吳洪才,李寶銘,等.側(cè)鏈含偶氮苯發(fā)色團(tuán)的聚酰亞胺薄膜的制備及其三階非線性光學(xué)和光存儲(chǔ)性能的研究[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào),2004,25(2):372-375.

[6] Yoshio Lmai,Rikio Yokota.Polyimides Fundamental and Application[M].Tokyo:NTS INC.Press,2002.173-183.

[7] Meyer G.W.,Pak S.J.,Lee Y.J.,McGrath J,E..Polymer[J].1995,36:2303-2309

[8] 丁孟賢.聚酰亞胺化學(xué)、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及材料[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

猜你喜歡
脫水劑冷水浴聚酰亞胺
常洗冷水浴可強(qiáng)身
聚酰亞胺纖維研究進(jìn)展及應(yīng)用
無(wú)色透明聚酰亞胺薄膜的研究進(jìn)展
兩性高分子脫水劑p(DMDAAC-co-IA-co-DMC)污泥脫水應(yīng)用研究
優(yōu)化柴油脫水劑添加 降低柴油生產(chǎn)成本
不同脫水劑對(duì)雜交水稻制種種子質(zhì)量及基因表達(dá)的影響
秋冬冷水浴 “得法”才健康
石灰泥泥漿脫水劑及其應(yīng)用
納米材料改性聚酰亞胺研究進(jìn)展
無(wú)色透明聚酰亞胺薄膜研究進(jìn)展
靖宇县| 洪雅县| 汝阳县| 册亨县| 汉源县| 伊吾县| 长顺县| 吴川市| 长丰县| 张家港市| 繁峙县| 屯昌县| 博野县| 治县。| 周至县| 额济纳旗| 威海市| 安庆市| 兰溪市| 乐陵市| 义马市| 嘉兴市| SHOW| 磴口县| 瑞丽市| 扶沟县| 霸州市| 吉隆县| 武汉市| 旬阳县| 邓州市| 比如县| 临汾市| 吉安县| 子长县| 张家口市| 大庆市| 中江县| 庐江县| 松原市| 温泉县|