CN104292230A - 邻苯二甲酰亚胺封端单体及其制备方法与应用 - Google Patents
邻苯二甲酰亚胺封端单体及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104292230A CN104292230A CN201410410475.8A CN201410410475A CN104292230A CN 104292230 A CN104292230 A CN 104292230A CN 201410410475 A CN201410410475 A CN 201410410475A CN 104292230 A CN104292230 A CN 104292230A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phthalonitrile
- monomer
- phthalic imidine
- terminated
- capping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
- C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
- C07D487/04—Ortho-condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
- C07D209/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom condensed with one carbocyclic ring
- C07D209/44—Iso-indoles; Hydrogenated iso-indoles
- C07D209/48—Iso-indoles; Hydrogenated iso-indoles with oxygen atoms in positions 1 and 3, e.g. phthalimide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/0666—Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
- C08G73/0672—Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only one nitrogen atom in the ring
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体,其结构通式如下:H-R4-H式中,R4为 中的一种,所述中R3为O、S、SO2、CO、C(CH3)2、C(CF3)2、
Description
技术领域
本发明属于高分子材料加工技术领域,涉及一类邻苯二甲酰亚胺封端单体及其制备方法与应用。
背景技术
邻苯二甲腈树脂由于具有高的热稳定性、热氧稳定性、低可燃性、耐化学腐蚀性以及优异的高温力学性能,现已作为高性能复合材料的基体树脂广泛应用于航空航天等高技术领域。邻苯二甲腈树脂是通过邻苯二甲腈封端单体固化形成,但现有邻苯二甲腈封端单体不加固化剂进行固化是一个极其缓慢的过程(一般在300℃下,一周以上时间黏度都不能明显上升),导致其加工困难,加工成本高,从而限制了该类树脂的应用。加入固化剂能在一定程度上提高邻苯二甲腈树脂的固化速度,同时降低其固化条件。芳香族伯胺、有机强酸、有机酸/铵盐及金属盐、酚类或胺类固化剂等均可有效的加速邻苯二甲腈树脂的固化。但上述固化剂均存在热稳定性均不高,在高温下易分解的缺点。而邻苯二甲腈树脂的固化是一个高温过程(后固化温度一般在350℃以上),这势必会使固化完全的邻苯二甲腈树脂存在缺陷,最终影响到邻苯二甲腈树脂的力学性能。同时,邻苯二甲腈树脂在作为耐高温材料使用时常常需要长时间耐受300℃以上的高温,而胺类及其他固化剂在高温下的热稳定性及热氧稳定性不佳,这也会降低树脂的机械性能。Dimeng Wu等人提出用苯并咪唑催化固化制备邻苯二甲腈树脂,虽然可提高其耐热性能及热稳定性,但其催化效率极低,邻苯二甲腈封端单体的固化速率仍然很低(D.Wu,Y.Zhao,K.Zeng,G.Yang,A novel benzimidazole-containing phthalonitrile,J.Polym.Sci.Part A Polym.Chem.50(2012)4977-4982.)。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一类邻苯二甲酰亚胺封端单体与制备方法,以及邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用,所述邻苯二甲酰亚胺封端单体能催化邻苯二甲腈封端单体的固化,提高固化速率,并提高邻苯二甲腈树脂的热稳定性和热氧稳定性。
本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体,其结构式如下:
H-R4-H,式中,
R4为 中的一种,所述中,R3为O、S、SO2、CO、C(CH3)2、C(CF3)2、中的一种。
本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体的制备方法,工艺步骤如下:
以四酸二酐和尿素为原料,四酸二酐和尿素的摩尔比为1.0:(1.0~10.0),将四酸二酐和尿素加入极性溶剂中,在110~150℃下保温反应0.5~12.0h,反应结束后自然冷却至室温,将所得反应液过滤得滤饼,将滤饼用去离子水洗涤后干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体;或将四酸二酐和尿素加入极性溶剂中,在110~150℃保温反应0.5~12.0h,反应结束后自然冷却至室温,将所得反应液用无水甲醇沉淀出产物并除杂,然后过滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼,将滤饼干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体;
所述极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为10%~50%,所述固含量=(四酸二酐的质量+尿素的质量):极性溶剂体积,四酸二酐和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升。
上述方法中,所述四酸二酐为 中的一种,所述中,R3为O、S、SO2、CO、C(CH3)2、C(CF3)2、中的一种。更多的四酸二酐原料种类,可以参照丁孟贤所编著的《聚酰亚胺:化学、结构与性能的关系及材料》一书中所涉及的所有四酸二酐(丁孟贤,聚酰亚胺:化学、结构与性能的关系及材料,北京:科学出版社,2012)。
上述方法中,所述极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、六甲基磷酰三胺(DMTP)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种。
上述方法中,所述无水甲醇的用量为反应液体积的2~6倍。
本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用。
上述邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用包括两种方法:熔融共混法和粉末共混法。
1、熔融共混法,工艺步骤如下:
(1)熔融共混
按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比为100:(2~100)配料,在搅拌下将邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,再向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入邻苯二甲酰亚胺封端单体,当邻苯二甲腈封端单体和邻苯二甲酰亚胺封端单体混合均匀后停止加热并自然冷却至室温,然后将邻苯二甲腈封端单体和邻苯二甲酰亚胺封端单体的共混物粉碎成颗粒或粉末状;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得颗粒或粉末状共混物在氮气氛围或氧气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:220℃≤T<280℃下保温0.0~5.0小时;280℃≤T<370℃下保温0.5~24.0小时;370℃≤T≤400℃下保温0~24.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。
2、粉末共混法,工艺步骤如下:
(1)粉末共混
将邻苯二甲腈封端单体粉末和邻苯二甲酰亚胺封端单体粉末按照质量比100:(2~90)配料,然后依次通过搅拌、研磨混合均匀即得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围或氧气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:220℃≤T<280℃下保温0.0~5.0小时;280℃≤T<370℃下保温0.5~24.0小时;370℃≤T≤400℃下保温0~24.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。
本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用中,与邻苯二甲酰亚胺封端单体共混的邻苯二甲腈封端单体可以使用现有技术中所有的或利用现有技术方法制备得到的邻苯二甲腈封端单体,具体制备方法见具体实施方式部分的各个实施例。
本发明所述邻苯二甲腈封端单体的结构式如下:
R2-R1-R2,或或所述R2-R1-R2中,R1为 中的一种,R2为为所述中,R3为O、S、SO2、CO、C(CH3)2、C(CF3)2、中的一种。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明提供了一类新型的单体——邻苯二甲酰亚胺封端单体,因而增加了单体的类型。
2、将本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体与邻苯二甲腈封端单体共混制备邻苯二甲腈树脂,由于邻苯二甲酰亚胺封端单体催化邻苯二甲腈封端单体固化的效率高,因而提高了固化速率;同时由于所述的邻苯二甲酰亚胺封端单体热稳定性优良,在高温下不易挥发,分解,从而降低了聚邻苯二甲腈材料在聚合过程的形成缺陷的可能,提高了邻苯二甲腈树脂的热稳定性和热氧稳定性。
3、本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体与邻苯二甲腈封端单体共混制备邻苯二甲腈树脂中,邻苯二甲酰亚胺及邻苯二甲腈封端的单体共混比例可控,固化速率可通过共混比例控制。
4、本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体的制备方法工艺简单,原材料易于获取,设备为常规设备,因而便于工业化生产。
附图说明
图1为实施例9中邻苯二甲酰亚胺封端单体1H NMR核磁氢谱谱图,其中(a)图为全范围数据图,(b)图为(a)图中化学位移在1~3ppm的局部放大图,(c)图为(a)图中化学位移在6~8.8ppm的局部放大图。
图2为实施例13中共混物固化前后的红外对比图。
图3为实施例13中共混物固化后样品的热重曲线(在升温速率10℃/min,氮气氛围下测得的)。
图4为实施例13中共混物的固化流变图(固化条件为295℃下保温6.0小时;325℃和350℃下各保温2.0小时,370℃下保温3.5h)。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明所述邻苯二甲酰亚胺封端单体单体及其制备方法与应用作进一步说明。
以下实施例中,各步骤所得产品的结构式为经1HNMR测试所确定的结构式。
实施例1
1、邻苯二甲酰亚胺封端单体的合成
以均苯四甲酸酐和尿素为原料,均苯四甲酸酐和尿素的摩尔比为1.0:2.0;极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为25%,所述固含量=(均苯四甲酸酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,均苯四甲酸酐的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g均苯四甲酸酐和5.51g尿素投入三颈瓶中,加入62ml的DMF,在110℃下保温反应3.0h,反应结束后自然冷却至室温,然后过滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼三次,抽滤得滤饼,将所得固体在60℃下旋蒸干燥即得邻苯二甲酰亚胺封端单体;
1HNMR测试,所得邻苯二甲酰亚胺封端单体结构式如下:
2、邻苯二甲腈封端单体的合成
按照以下文献所述方法合成:S.Palaniappan,S.Muthusamy and S.Pudupadi,Eco-friendlysynthesis of phthalonitrile polymer,Advances in Materials Science(Oakville,ON,Canada),Volume 1,IssuePolymer Processing and Characterization,Pages43-54,141-142,2013.
邻苯二甲腈封端单体的结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:2向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入0.1g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌1min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得共混物粉碎呈颗粒或粉末状;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:279℃下保温5.0小时;369℃下保温1.0小时;390℃下保温1.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.61Pa,完全固化后的储能模量:7.52MPa
TGA:T5%:550.41℃,残炭率:74.43%
实施例2
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体的合成
以3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐和尿素为原料,3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐和尿素的摩尔比为1.0:2.0;极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为25%,所述固含量=(3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐和4.08g尿素投入三颈瓶中,加入56ml的DMF,在130℃下保温反应0.5h,反应结束后自然冷却至室温,然后抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼2次,抽滤得滤饼,将所得固体在60℃下旋蒸干燥,即得邻苯二甲酰亚胺封端单体;
1HNMR测试,所得邻苯二甲酰亚胺封端单体结构式如下:
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
按照以下文献所述方法合成:S.Palaniappan,S.Muthusamy and S.Pudupadi,Eco-friendlysynthesis of phthalonitrile polymer,Advances in Materials Science(Oakville,ON,Canada),Volume 1,IssuePolymer Processing and Characterization,Pages 43-54,141-142,2013.
邻苯二甲腈封端的单体的结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:5向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入0.25g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌2min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:270℃下保温4.0小时;280℃下保温24.0小时;370℃下保温2.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.50Pa 完全固化后的储能模量:7.95MPa
TGA:T5%:550.31℃ 残炭率:70.30%
实施例3
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体的合成
以4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和尿素为原料,4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和尿素的摩尔比为1.0:1.0;极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为50%,所述固含量=(4,4'-氧双邻苯二甲酸酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,4,4'-氧双邻苯二甲酸酐的单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g4,4'-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)和1.94g尿素投入三颈瓶中,加入24ml的DMF,在150℃下保温反应5h,反应结束后自然冷却至室温,然后抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼5次,抽滤得滤饼,在真空条件下70℃干燥即得邻苯二甲酰亚胺封端单体;
1HNMR测试,所得邻苯二甲酰亚胺封端单体结构式如下:
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
按照以下文献所述方法合成:D.Kumar,U.Razdan and A.D.Gupta,Thermallypolymerizable bisaryloxy-bisimido-bisphthalonitriles containing dimethylsilane,hexafluoroisopropylidene,ether,and keto groups:Synthesis,characterization,and NMR study,31,1993,2319-2331.
所得邻苯二甲腈封端的单体的结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:10向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入0.5g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌4min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:260℃下保温3.0小时;335℃下保温20.0小时;385℃下保温4.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.33Pa,完全固化后的储能模量:7.02MPa
TGA:T5%:500.37℃,残炭率:69.23%
实施例4
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体合成
以3,3′,4,4′-二苯硫醚四酸二酐和尿素为原料,四酸二酐和尿素的摩尔比为1.0:8.0;极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为25%,所述固含量=(3,3′,4,4′-二苯硫醚四酸二酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,3,3′,4,4′-二苯硫醚四酸二酐和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g的3,3′,4,4′-二苯硫醚四酸二酐和14.72g尿素投入三颈瓶中,加入99ml的DMF,在130℃下保温反应3.0h,反应结束后自然冷却至室温,然后抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼6次,抽滤得滤饼,干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体;
1HNMR测试,所得邻苯二甲酰亚胺封端单体的结构式:
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
以4-(2-氨基苯氧基)邻苯二甲腈和3,3′,4,4′-二苯硫醚四酸二酐为原料,3,3′,4,4′-二苯硫醚四酸二酐和4-(2-氨基苯氧基)邻苯二甲腈的摩尔比为1.0:3.0;酸酐、乙酸酐、吡啶的摩尔比为酸酐:乙酸酐:吡啶=1.0:12.0:12.0;极性溶剂的用量为使反应液中的固含量为25%,所述固含量=(四酸二酐的质量+邻苯二甲腈胺的质量):极性溶剂体积,四酸二酐和邻苯二甲腈胺的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升,极性溶剂体积VDMF=(固体总质量(g)*4)mL;
将7.05g的4-(2-氨基苯氧基)邻苯二甲腈投入到41ml的DMF中,待4-(2-氨基苯氧基)邻苯二甲腈完全溶解后,在室温下向4-(2-氨基苯氧基)邻苯二甲腈溶液中加入3.26g的3,3′,4,4′-二苯硫醚四酸二酐,在室温下反应3h后向反应液中加入乙酸酐和吡啶,并将温度升至120℃反应12h,反应结束后冷却至室温,将所得反应液用约160ml的无水甲醇沉淀出产物并除杂,过滤,收集滤饼,再用去离子水洗涤滤饼,抽滤得滤饼,将滤饼放在真空烘箱中70℃下烘干即得邻苯二甲腈封端单体。
所得邻苯二甲腈封端的单体的结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)粉末共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体粉末和0.75g邻苯二甲酰亚胺封端单体粉(质量比为100:15)依次通过搅拌、研磨混合均匀即得共混物。
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:250℃下保温2.0小时;340℃下保温16.0小时;390℃下保温6.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.67Pa,完全固化后的储能模量:7.13MPa
TGA:T5%:496.62℃,残炭率:68.52%
实施例5
1、邻苯二甲酰亚胺封端单体的制备
以3,3′,4,4′-二苯基亚砜四酸二酐和尿素为原料,3,3′,4,4′-二苯基亚砜四酸二酐和尿素的摩尔比为1.0:2.0;极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为25%,所述固含量=(3,3′,4,4′-二苯基亚砜四酸二酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,3,3′,4,4′-二苯基亚砜四酸二酐和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g的3,3′,4,4′-二苯基亚砜四酸二酐和3.35g尿素投入三颈瓶中(酸酐与尿素的摩尔比是1:2.0),加入53ml的DMF,在110℃下保温反应3h,反应结束后自然冷却至室温,然后抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼2次,抽滤得滤饼,干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体,1HNMR测试,其结构式为
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
以3,3′,4,4′-二苯基亚砜四酸二酐和4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈为原料,3,3′,4,4′-二苯基亚砜四酸二酐和4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈摩尔比为1.0:2.0;酸酐、乙酸酐、吡啶的摩尔比为酸酐:乙酸酐:吡啶=1.0:3.0:3.0;极性溶剂的用量为使反应液中的固含量为25%,所述固含量=(四酸二酐的质量+邻苯二甲腈胺的质量):极性溶剂体积,四酸二酐和邻苯二甲腈胺的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升,极性溶剂体积VNMP=(固体总质量(g)*4)mL)。
将4.70g的4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈投入到33ml的NMP中,待4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈完全溶解后,在室温下向4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈溶液中加入3.58g的3,3′,4,4′-二苯基亚砜四酸二酐,在室温下反应1h后向反应液中加入乙酸酐和吡啶,并将温度升至130℃反应3h,反应结束后冷却至室温,将所得反应液用约200ml无水甲醇沉淀出产物并除杂,过滤,收集滤饼,再用去离子水洗涤滤饼,抽滤得滤饼,将滤饼放在真空烘箱中70℃下烘干即得邻苯二甲腈封端单体。
所得邻苯二甲腈封端的单体的结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:20向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入1.0g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌8min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:240℃下保温1.0小时;345℃下保温12.0小时;395℃下保温8.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.58Pa,完全固化后的储能模量:6.99MPa
TGA:T5%:483.83℃,残炭率:65.11%
实施例6
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体合成
以3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸酐(BTDA)和尿素为原料,3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸酐和尿素的摩尔比为1.0:4.0;极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为25%,所述固含量=(3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸酐和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g的3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸酐(BTDA)和7.46g尿素投入三颈瓶中,加入70ml的DMF,在110℃下保温反应3h,反应结束后自然冷却至室温,然后抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼2次,抽滤得滤饼,干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体,1HNMR测试,其结构式为:
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
按照以下文献所述方法合成:T.M.Keller,Imide-containing phthalonitrile resin,Polymer,34(5),1993,952-955.所得邻苯二甲腈封端的单体的结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:20向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入1.0g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌1min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:350℃下保温8.0小时;400℃下保温10.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.63Pa,完全固化后的储能模量:7.49MPa
TGA:T5%:547.20℃,残炭率:73.37%
实施例7
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体合成
以4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和尿素为原料,4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和尿素的摩尔比为1.0:8.0;极性溶剂DMF的用量是使反应液中的固含量为10%,所述固含量=(4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g的4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和14.28g尿素投入三颈瓶中,加入243mLDMF,在130℃下保温反应5.0h,反应结束后自然冷却至室温,然后抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼3次,抽滤得滤饼,在60℃下旋蒸干燥既得邻苯二甲酰亚胺封端单体,1HNMR测试,其结构式为:
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
以4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈为原料,4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈的摩尔比为1.0:3.0;极性溶剂NMP的用量为使反应液中的固含量为25%,所述固含量=(4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐的质量+邻苯二甲腈胺的质量):极性溶剂体积,4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和邻苯二甲腈胺的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升,极性溶剂的体积VNMP=(固体总质量(g)*4)mL);甲苯的用量与极性溶剂的体积比为0.7:1.0。
将7.05g的4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈投入到42ml的NMP中,待4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈完全溶解后,在室温下向4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈溶液中加入3.36g的4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐,在室温下反应6h后向反应液中加入甲苯,升温回流9h,脱去甲苯,将所得反应液用约140ml无水甲醇沉淀出产物并除杂,过滤,收集滤饼,再用去离子水洗涤滤饼,抽滤得滤饼,将滤饼在真空烘箱中70℃下干燥至恒重即得邻苯二甲腈封端单体,其结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:90向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入4.5g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌1min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:230℃下保温1.0小时;350℃下保温8.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.66Pa,完全固化后的储能模量:7.23MPa
TGA:T5%:523.10℃,残炭率:70.13%
实施例8
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体合成
以4,4’-(六氟乙丙烯)二氟酸酐(6FDA)和尿素为原料,4,4’-(六氟乙丙烯)二氟酸酐和尿素的摩尔比为1.0:8.0;极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为10%,所述固含量=(4,4’-(六氟乙丙烯)二氟酸酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,4,4’-(六氟乙丙烯)二氟酸酐和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g的4,4’-(六氟乙丙烯)二氟酸酐(6FDA)和10.81g尿素投入三颈瓶中,加入208ml的DMF,在130℃下保温反应5h,反应结束后自然冷却至室温,将所得反应液用约400ml无水甲醇沉淀出产物并除杂,抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼,抽滤,将所得滤饼干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体,1HNMR测试,其结构为:
2、邻苯二甲腈封端的单体合成
按照以下文献所述方法合成:T.M.Kelller,Synthesis of phthalonitrile resin containing etherand imide linkages,US Patent 5,159,054.所得邻苯二甲腈封端的单体的结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:25向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入1.25g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌10min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:220℃下保温1.0小时;350℃下保温4.0小时;375℃下保温6.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.77Pa,完全固化后的储能模量:6.95MPa
TGA:T5%:562.54℃,残炭率:63.92%
实施例9
1、邻苯二甲酰亚胺封端单体的合成
以4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和尿素为原料,4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和尿素的摩尔比为1.0:10.0;极性溶剂DMF的用量是使反应液中的固含量为30%,所述固含量=4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g的4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和11.53g尿素投入三颈瓶中,加入72ml的DMF,在150℃下保温反应9h,反应结束后自然冷却至室温,将所得反应液用约280ml无水甲醇沉淀出产物并除杂,抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼,抽滤,将所得滤饼干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体,1HNMR测试,其结构为:
2、邻苯二甲腈封端的单体合成
以4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈为原料,4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈的摩尔比为1.0:4.0;极性溶剂DMF的用量为使反应液中的固含量为15%,所述固含量=(4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐的质量+邻苯二甲腈胺的质量):极性溶剂体积,4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐和邻苯二甲腈胺的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升,极性溶剂的体积VDMF=(固体总质量(g)*4)mL);甲苯的用量与极性溶剂的体积比为1.0:1.0。
将9.41g的4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈投入到97ml的DMF中,待4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈完全溶解后,在室温下向4-(3-氨基苯氧基)邻苯二甲腈溶液中加入5.20g的4,4’-二苯氧基二苯基甲烷四酸二酐,在室温下反应12h后向反应液中加入甲苯,升温回流12h,脱去甲苯,将所得反应液用约380ml无水甲醇沉淀出产物并除杂,过滤,收集滤饼,再用去离子水洗涤滤饼,抽滤得滤饼,将滤饼在真空烘箱中70℃下干燥至恒重即得邻苯二甲腈封端单体,其结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:30向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入1.5g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌5min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:220℃下保温0.5小时;350℃下保温4.0小时;375℃下保温24.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.66Pa,完全固化后的储能模量:6.72MPa
TGA:T5%:472.91℃,残炭率:61.53%
实施例10
1、邻苯二甲酰亚胺封端单体的合成
以双酚AF型二酐和尿素为原料,双酚AF型二酐和尿素的摩尔比为1.0:10.0;极性溶剂DMF的用量是使反应液中的固含量为10%,所述固含量=(双酚AF型二酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,双酚AF和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将10g的双酚AF型二酐和9.56g尿素投入三颈瓶中,加入196ml的DMF,在150℃下保温反应12h,反应结束后自然冷却至室温,将所得反应液用约400ml无水甲醇沉淀出产物并除杂,抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼,抽滤,收集滤饼,将所得滤饼干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体,1HNMR测试,其结构为:
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
以双酚AF型二酐(2,2-双[4-(3,4二羧基苯氧基)苯基]全氟丙烷二酐)和4-(4-氨基苯氧基)邻苯二甲腈为原料,双酚AF型二酐和4-(4-氨基苯氧基)邻苯二甲腈的摩尔比为1.0:4.0;酸酐、乙酸酐、吡啶的摩尔比为酸酐:乙酸酐:吡啶=1.0:5.0:12.0;极性溶剂DMF的用量为使反应液中的固含量为40%,所述固含量=(双酚AF型二酐的质量+邻苯二甲腈胺的质量):极性溶剂体积,双酚AF型二酐和邻苯二甲腈胺的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升,极性溶剂的体积VDMF=(固体总质量(g)*4)mL);
将9.41g的4-(4-氨基苯氧基)邻苯二甲腈投入到39ml的DMF中,待4-(4-氨基苯氧基)邻苯二甲腈完全溶解后,在室温下向4-(4-氨基苯氧基)邻苯二甲腈溶液中加入6.28g的双酚AF型二酐,在室温下反应12h后向反应液中加入乙酸酐和吡啶,并将温度升至110℃反应12h,反应结束后冷却至室温,将所得反应液用约230ml无水甲醇沉淀出产物并除杂,过滤,收集滤饼,再用去离子水洗涤滤饼,抽滤,收集滤饼,将滤饼干在真空烘箱中70℃下烘至恒重即得邻苯二甲腈封端单体,其结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:40向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入2.0g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌6min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:250℃下保温2.0小时;325℃下保温0.5小时;375℃下保温4.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.70Pa完全固化后的储能模量:7.62MPa
TGA:T5%:482.72℃残炭率:57.14%
实施例11
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体合成
以4,4'-(间-苯撑二氧基)双(邻苯二甲酸酐)和尿素为原料,4,4'-(间-苯撑二氧基)双(邻苯二甲酸酐)和尿素的摩尔比为1.0:6.0;极性溶剂NMP的用量是使反应液中的固含量为20%,所述固含量=(双酚AF的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,4,4'-(间-苯撑二氧基)双(邻苯二甲酸酐)和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升;
将9g的4,4'-(间-苯撑二氧基)双(邻苯二甲酸酐)和8.06g尿素投入三颈瓶中,加入85mL的NMP,在150℃下保温反应10h,反应结束后自然冷却至室温,将所得反应液用500ml无水甲醇沉淀出产物并除杂,抽滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼,抽滤,收集滤饼,将所得滤饼干燥至恒重既得邻苯二甲酰亚胺封端单体,1HNMR测试,其结构为:
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
按照以下文献所述方法合成:C.Xiaonan,Z.Jiliang,W.WeiWei,J.Zhenhua and Z.Yunhe,Synthesis and third-order optical nonlinearities of hyperbranched metal phthalocyanines,Eur.Polym.J.53,2014,58-64.所得邻苯二甲腈封端的单体的结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:50向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入2.5g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌2min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:220℃下保温1.0小时;300℃下保温4.0小时;370℃下保温2.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.68Pa,完全固化后的储能模量:7.25MPa
TGA:T5%:470.64℃,残炭率:53.34%.
实施例12
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体合成
同实施例2。
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
将3.78g的间苯二酚和15.58g的4-硝基邻苯二甲腈加入到40ml的DMSO中,搅拌至溶解完全,然后加入12.44g的K2CO3,在40℃下反应24h,反应结束后向反应液中加去离子水至析出固体,过滤得滤饼,将滤饼水洗至中性,再用甲醇洗涤一次,再在65℃下干燥4h既得邻苯二甲腈封端的单体,其结构式为:
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:60向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入3g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌4min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:240℃下保温2.0小时;320℃下保温8.0小时;380℃下保温4.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.68Pa,完全固化后的储能模量:7.25MPa
TGA:T5%:496.64℃,残炭率:51.46%
实施例13
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体合成
同实施例9。
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
同实施例3。
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:100向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入5.0g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌6min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:295℃下保温6.0小时,325℃和350℃下各保温2.0小时,370℃下保温3.5h;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。
共混物固化前后的红外光谱对比图见图2。从图2可以看出,固化产物与固化前的共混物的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失,说明在上述固化条件下邻苯二甲腈封端单体发生了固化反应。
对共混物固化后所得邻苯二甲腈树脂做热重分析,其热重曲线见图3(在升温速率10℃/min,氮气氛围下测得的)。从图3可以看出,所得邻苯二甲腈树脂的耐热性能优异(以失重5%时的温度,T5%,和800℃下的残炭率作为评价标准)。
对共混物做等温流变测试,共混物的固化流变图见图4(固化条件为295℃下保温6.0小时;325℃和350℃下各保温2.0小时,370℃下保温3.5h)。从图4可以看出,共混物在固化前的储能模量均明显小于1.00Pa(0.00-1.00Pa),固化后的储能模量均高于6.00MPa,说明邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体发生反应并生成交联化合物。
流变测试:初始储能模量:0.73Pa,完全固化后的储能模量:7.22MPa
TGA:T5%:500.98℃,残炭率:67.54%
实施例14
1、邻苯二甲酰亚胺封端的单体合成
同实施例2。
2、邻苯二甲腈封端的单体的合成
同实施例3。
3、邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用
(1)熔融共混
以上述步骤1和步骤2制备的邻苯二甲酰亚胺封端单体和邻苯二甲腈封端单体为原料,将5.0g邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比100:90向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入4.5g邻苯二甲酰亚胺单体,搅拌8min,然后停止加热,自然冷却至室温后将所得固体用研钵研成粉末既得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:279℃下保温5.0小时;350℃下保温20.0小时;400℃下保温8.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。固化产物与原料的IR特征峰相比,主要表现为:邻苯二甲腈基的IR特征峰2234cm-1明显的减弱,但未完全消失。
流变测试:初始储能模量:0.68Pa,完全固化后的储能模量:7.25MPa
TGA:T5%:490.64℃,残炭率:42.11%
Claims (9)
1.一种邻苯二甲酰亚胺封端单体,其特征在于其结构通式如下:
H-R4-H,
式中,R4为 中的一种,所述中,R3为O、S、SO2、CO、C(CH3)2、C(CF3)2、中的一种。
2.权利要求1所述邻苯二甲酰亚胺封端单体的制备方法,其特征在于工艺步骤如下:
以四酸二酐和尿素为原料,四酸二酐和尿素的摩尔比为1.0:(1.0~10.0),将四酸二酐和尿素加入极性溶剂中,在110~150℃保温反应0.5~12.0h,反应结束后自然冷却至室温,将所得反应液过滤得滤饼,将滤饼用去离子水洗涤后干燥至恒重即得邻苯二甲酰亚胺封端单体;或将四酸二酐和尿素加入极性溶剂中,在110~150℃保温反应0.5~12.0h,反应结束后自然冷却至室温,将所得反应液用无水甲醇沉淀出产物并除杂,然后过滤得滤饼,用去离子水洗涤滤饼,将洗涤后的滤饼干燥至恒重即得邻苯二甲酰亚胺封端单体;
所述极性溶剂的用量是使反应液中的固含量为10%~50%,所述固含量=(四酸二酐的质量+尿素的质量):极性溶剂的体积,四酸二酐和尿素的质量单位为克,极性溶剂的体积单位为毫升。
3.根据权利要求2所述邻苯二甲酰亚胺封端单体的制备方法,其特征在于所述四酸二酐为 中的一种,所述中,R3为O、S、SO2、CO、C(CH3)2、C(CF3)2、中的一种。
4.根据权利要求2或3所述邻苯二甲酰亚胺封端单体的制备方法,其特征在于所述极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、六甲基磷酰三胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
5.权利要求1所述邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用。
6.根据权利要求5所述邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用,其特征在于工艺步骤依次如下:
(1)熔融共混
按照邻苯二甲腈封端单体与邻苯二甲酰亚胺封端单体的质量比为100:(2~100)配料,在搅拌下将邻苯二甲腈封端单体加热至熔融状态,再向熔融的邻苯二甲腈封端单体中加入邻苯二甲酰亚胺封端单体,当邻苯二甲腈封端单体和邻苯二甲酰亚胺封端单体混合均匀后停止加热并自然冷却至室温,然后将邻苯二甲腈封端单体和邻苯二甲酰亚胺封端单体的共混物粉碎成颗粒或粉末状;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得颗粒或粉末状共混物在氮气氛围或氧气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:220℃≤T<280℃下保温0.0~5.0小时;280℃≤T<370℃下保温0.5~24.0小时;370℃≤T≤400℃下保温0~24.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。
7.根据权利要求6所述邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用,其特征在于所述邻苯二甲腈封端单体的结构式为:
R2-R1-R2,或或
所述R2-R1-R2中,R1为 中的一种,R2为所述中,R3为O、S、SO2、CO、C(CH3)2、C(CF3)2、中的一种。
8.根据权利要求5所述邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用,其特征在于工艺步骤依次如下:
(1)粉末共混
将邻苯二甲腈封端单体粉末和邻苯二甲酰亚胺封端单体粉末按照质量比100:(2~90)配料,然后依次通过搅拌、研磨混合均匀得共混物;
(2)共混物的固化
将步骤(1)所得共混物在氮气氛围或氧气氛围下依次按照以下温度和保温时间进行固化:220℃≤T<280℃下保温0.0~5.0小时;280℃≤T<370℃下保温0.5~24.0小时;370℃≤T≤400℃下保温0.0~24.0小时;固化结束后随炉冷却至室温即得邻苯二甲腈树脂。
9.根据权利要求8所述邻苯二甲酰亚胺封端单体在制备邻苯二甲腈树脂中的应用,其特征在于所述邻苯二甲腈封端单体的结构式为:
R2-R1-R2,或或所述R2-R1-R2中,R1为 中的一种,R2为所述中,R3为O、S、SO2、CO、C(CH3)2、C(CF3)2、中的一种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410410475.8A CN104292230B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 邻苯二甲酰亚胺封端单体及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410410475.8A CN104292230B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 邻苯二甲酰亚胺封端单体及其制备方法与应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104292230A true CN104292230A (zh) | 2015-01-21 |
CN104292230B CN104292230B (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=52312215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410410475.8A Active CN104292230B (zh) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | 邻苯二甲酰亚胺封端单体及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104292230B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110938029A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-03-31 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 六元脂环酰亚胺类衍生物单体及其制备、应用、固化邻苯二甲腈树脂的方法 |
CN111662224A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-15 | 黑龙江省科学院石油化学研究院 | 一种低熔点氰基封端聚酰亚胺树脂单体及其制备方法 |
CN111978240A (zh) * | 2019-05-22 | 2020-11-24 | 南京康德祥医药科技有限公司 | 一种4,4`-氧代双邻苯二甲酰亚胺的制备方法 |
CN112521326A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-19 | 四川大学 | 含酪胺结构的酚类化合物、邻苯二甲腈及其制备方法与应用 |
CN115557854A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-01-03 | 四川大学 | 无定型低软化点邻苯二甲腈单体、邻苯二甲腈树脂及其制备方法与用途 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4609712A (en) * | 1984-06-18 | 1986-09-02 | General Electric Company | Method for preparing monomeric and polymeric bis(dicarboxyphenyl) sulfone compounds |
CN101143928A (zh) * | 2007-09-12 | 2008-03-19 | 四川大学 | 一种聚邻苯二甲腈树脂及其制备方法 |
CN101307013A (zh) * | 2008-06-16 | 2008-11-19 | 四川大学 | 含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其制备方法和由其制备的聚酰亚胺或聚酰胺 |
CN103834008A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-06-04 | 中国科学院化学研究所 | 一种新型邻苯二甲腈树脂及其制备方法 |
-
2014
- 2014-08-20 CN CN201410410475.8A patent/CN104292230B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4609712A (en) * | 1984-06-18 | 1986-09-02 | General Electric Company | Method for preparing monomeric and polymeric bis(dicarboxyphenyl) sulfone compounds |
CN101143928A (zh) * | 2007-09-12 | 2008-03-19 | 四川大学 | 一种聚邻苯二甲腈树脂及其制备方法 |
CN101307013A (zh) * | 2008-06-16 | 2008-11-19 | 四川大学 | 含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其制备方法和由其制备的聚酰亚胺或聚酰胺 |
CN103834008A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-06-04 | 中国科学院化学研究所 | 一种新型邻苯二甲腈树脂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
HAYTHEM SAADEH,等: "Supramolecular Solid-State Assemblies Exhibiting Electrooptic Effects", 《J.AM.CHEM.SOC.》 * |
SULEYMAN KOYTEPE,等: "Synthesis of polyimide from 5,5’’-bis(bromomethyl)-2,2’:6’,2’’-terpyridine and investigation of the polymer sorption behavior towards some metal ions", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》 * |
TURGAY SECKIN,等: "Preparation and Catalytic Properties of a Ru(II) Coordinated Polyimide Supported by a Ligand Containing Terpyridine Units", 《J INORG ORGANOMET POLYM》 * |
曾科,等: "聚邻苯二甲腈树脂研究进展", 《热固性树脂》 * |
李正,等: "邻苯二甲腈树脂的固化机理与改性研究进展", 《材料导报A:综述篇》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111978240A (zh) * | 2019-05-22 | 2020-11-24 | 南京康德祥医药科技有限公司 | 一种4,4`-氧代双邻苯二甲酰亚胺的制备方法 |
CN111978240B (zh) * | 2019-05-22 | 2022-03-11 | 南京康德祥医药科技有限公司 | 一种4,4’-氧代双邻苯二甲酰亚胺的制备方法 |
CN110938029A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-03-31 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 六元脂环酰亚胺类衍生物单体及其制备、应用、固化邻苯二甲腈树脂的方法 |
CN111662224A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-15 | 黑龙江省科学院石油化学研究院 | 一种低熔点氰基封端聚酰亚胺树脂单体及其制备方法 |
CN112521326A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-19 | 四川大学 | 含酪胺结构的酚类化合物、邻苯二甲腈及其制备方法与应用 |
CN115557854A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-01-03 | 四川大学 | 无定型低软化点邻苯二甲腈单体、邻苯二甲腈树脂及其制备方法与用途 |
CN115557854B (zh) * | 2022-09-30 | 2023-09-01 | 四川大学 | 无定型低软化点邻苯二甲腈单体、邻苯二甲腈树脂及其制备方法与用途 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104292230B (zh) | 2017-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104292230A (zh) | 邻苯二甲酰亚胺封端单体及其制备方法与应用 | |
CN107759478B (zh) | 一种含双碳硼烷的热固性聚酰亚胺材料及制备方法和应用 | |
Zhang et al. | Study on synthesis and characterization of novel polyimides derived from 2, 6-bis (3-aminobenzoyl) pyridine | |
CN101307013B (zh) | 含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其制备方法和由其制备的聚酰亚胺或聚酰胺 | |
CN104130177B (zh) | 一种邻苯二甲腈和芳乙炔封端的芳酰亚胺的合成方法 | |
CN104945627B (zh) | 一种制备具有超高耐热性聚酰亚胺聚合物的方法 | |
Wu et al. | Improving the curing process and thermal stability of phthalonitrile resin via novel mixed curing agents | |
CN103922989B (zh) | 含邻苯二甲腈结构的吡咯基芳香二胺及其制备方法和应用 | |
CN100503569C (zh) | 一种4,4’-双(4-羧基酞酰亚胺基)-3,3’-二甲基二苯甲烷的制备方法 | |
Chen et al. | A new molecular design platform for high-performance polymers from versatile bio-based tyramine: a case study of tyramine-derived phthalonitrile resin | |
CN113788979B (zh) | 一种硬质闭孔聚酰亚胺泡沫及其制备方法 | |
Lei et al. | High temperature shape memory poly (amide-imide) s with strong mechanical robustness | |
Yang et al. | Phenylethynylnaphthalic endcapped imide oligomers with reduced cure temperatures | |
Achar et al. | Phthalocyanine polymers. IV. Novel type of thermally stable polyimides derived from metal phthalocyanine tetramines and benzophenone tetracarboxylic dianhydride | |
CN105968355B (zh) | 一种聚酰亚胺的合成方法 | |
CN113683606A (zh) | 一种化学稳定型主链苯并噁嗪前驱体及其制备方法 | |
CN104262233B (zh) | 含邻苯二甲酰亚胺的邻苯二甲腈单体及其制备方法与应用 | |
FALAHI et al. | DSC analysis of thermosetting polyimides based on three bismaleimide resin eutectic mixtures | |
CN102206344A (zh) | 一种适用于汽车的易成型聚酰亚胺树脂及其制备方法 | |
CN112521326B (zh) | 含酪胺结构的酚类化合物、邻苯二甲腈及其制备方法与应用 | |
CN109928907A (zh) | 一种具有优异加工性和耐高温的活性稀释剂及其制备方法 | |
Rao et al. | Design and synthesis of a tribranched phenylethynyl‐terminated aryl ether compound and its use as a reactive diluent for PETI‐5 | |
Chen et al. | Synthesis and properties of novel meltable fluorinated aromatic oligoimides endcapped with 4-phenylethynylphthalic anhydride | |
Maya et al. | Novel Cobalt (II) Phthalocyanine‐Containing Polyimides: Synthesis, Characterization, Thermal and Optical Properties | |
WO2021182589A1 (ja) | 成形体用芳香族ポリイミド粉体、それを用いた成形体、及び成形体の機械的強度向上方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |