姚曉龍,張慧麗,王軒
(1.天津市均凱化工科技有限公司, 天津300384;2.天津市眾泰化工科技有限公司,天津 300384)
4,4'-聯(lián)苯醚二酐(ODPA)是一種芳香族聚酰亞胺單體材料,由于ODPA 中含有醚基柔性基團,以O(shè)DPA 為單體合成的聚酰亞胺可增加整個分子鏈的柔順性,也有利于改善聚合物的溶解性和延伸性,從而降低分子間相互作用力,降低了玻璃化溫度,其加工性能有了顯著改善,使聚酰亞胺得到廣泛的應(yīng)用[1]。
關(guān)于ODPA 制備方法報道有:
1)四甲醚氧化法:這是一個早期的合成單醚酸的方法。由3,4-二甲基苯酚與4-溴代鄰二甲苯縮合成四甲基二苯醚,再用高錳酸鉀在吡啶介質(zhì)下氧化成單醚酸。該方法原料來源困難,并且效率太低,尤其是氧化效率僅為25.5%,因而無實際應(yīng)用價值[2]。
2)苯酐出發(fā),經(jīng)甲基化,再硝化制成4-硝基-N-甲基鄰苯二甲酰亞胺,之后在催化劑存在的條件下經(jīng)雙分子縮合醚化,再經(jīng)水解、酸化制成醚酸,再脫水成ODPA[3~5]。該方法存在的缺點是:工藝過程長,制作復(fù)雜,總收率低,三廢量多,成本高,很難得到推廣應(yīng)用。
3)鹵代苯酐與羥基苯酐縮合法:與四甲醚氧化法不同之處是先合成4-氯代苯酐和4-羥基苯酐,再經(jīng)過反應(yīng)縮合成ODPA。路線雖然比四甲醚氧化法簡單,但是同樣原料來源困難。特別是羥基苯酐由苯酐磺化、水解而得,收率很低,應(yīng)用價值不大[6]。
4-氯苯酐與氫氧化鈉反應(yīng)得到4-氯代鄰苯二甲酸鈉鹽,之后再與等物質(zhì)量的4-氯苯酐在三氯苯介質(zhì)中以及相轉(zhuǎn)移催化劑有機磷化合物存在下縮合得到ODPA,白色粉末,熔點228℃。反應(yīng)結(jié)構(gòu)式如圖1。
圖1
儀器:電動攪拌器(江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所)、循環(huán)水泵(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)、加熱套(上海亞榮生化儀器廠)、升華釜(無錫市升華化工防腐設(shè)備廠)。
試劑:4-氯代苯酐(衡水五邑天大化工),三苯基磷(天津光復(fù)精細化工研究所),1,2,4-三氯苯(工業(yè)品),乙酸酐(工業(yè)品),氫氧化鈉(天津光復(fù)精細化工研究所)。
步驟1:向反應(yīng)釜中加入50g 水和8.2g 氫氧化鈉,攪拌升溫至全溶,90℃時加入18.2g 4-氯苯酐,保溫反應(yīng)5h 后原料反應(yīng)完畢。降溫,水泵減壓將水蒸干,得4-氯代鄰苯二甲酸鈉鹽23g。收率94%。
步驟2:向反應(yīng)釜中加入24.453g 4-氯代鄰苯二甲酸鈉鹽,100g 1,2,4-三氯苯,18.256g 4-氯代苯酐,1.3g 三苯基膦,加畢攪拌升溫至180℃保溫反應(yīng),反應(yīng)完畢后熱過濾,降溫析出大量固體,抽濾,粗品進行干燥。粗品用升華釜進行升華(真空度 0.1~0.06mmHg;升華溫度 220~225℃),得淡粉色晶體30g。所得粉色晶體用乙酸酐重結(jié)晶,烘干后得白色晶體28g,收率76.7%。
以4-氯代苯酐為原料,在1,2,4-三氯苯溶劑中及氫氧化鈉存在下,三苯基膦為催化劑,通過兩步反應(yīng)縮合制備單醚酐。該方法低成本高收益,對生產(chǎn)設(shè)備要求較低,是一條非??尚械墓に嚶肪€,更適于工業(yè)化生產(chǎn)。