基于对亚苯基双苯偏三酸酯二酐的聚酯酰亚胺的合成与性能研究

随着柔性光电技术的快速发展,制备出具有优异综合性能的聚酰亚胺成为当前的研究热点。本工作采用自制的对亚苯基双苯偏三酸酯二酐和三种含不同取代基团的4,4′-二氨基二苯基甲烷进行反应,制备了三种聚酯酰亚胺树脂,表征了树脂的热性能、溶解性能、力学性能、光学性能。研究发现:对亚苯基双苯偏三酸酯二酐和2,2′-二(三氟甲基)-4,4′-二氨基二苯基甲烷制备的聚酯酰亚胺薄膜,具有较高的玻璃化转变温度和良好的可见光透过率,有望应用于柔性光电领域。

3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐的合成

3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐是高性能材料聚酰亚胺的前体。采用格氏试剂偶联的方法对3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐的合成进行了研究。首先4-溴邻二甲苯与金属镁反应制备格氏试剂,然后在三氟甲磺酸铁催化下,格氏试剂自身偶联制得3,3’,4,4’-四甲基联苯;3,3’,4,4’-四甲基联苯经氧化、脱水制得3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐。考察了实验中关键因素的影响,确定了偶联最佳反应条件并对反应机理进行了解析。结果表明,偶联反应温度为60℃,反应时间为8 h时,3,3’,4,4’-四甲基联苯的收率达到83%。3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐的收率为78%。机理分析表明格氏试剂在铁催化剂和1,2-二氯乙烷作用下,发生了自偶联反应制备了3,3’,4,4’-四甲基联苯。

顺,反,顺-1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐的合成研究

对顺丁烯二酐的紫外光照二聚反应条件进行了研究，得到的理想反应条件为：在０．８５ｍｏｌ／Ｌ顺丁烯二酐的乙酸乙酯溶液中，反应４～６ｈ，合成了顺，反，顺１，２，３，４环丁烷四甲酸二酐，产率达到１２．４８％，且原料回收简便。通过ＩＲ、ＭＳ、１ＨＮＭＲ确定了产物结构。

脱卤法制备联苯四甲酸二酐反应关键影响因素研究

聚酰亚胺模塑料具有良好的热稳定性、化学稳定性和机械性能,广泛应用于食品、药品、化妆品等精细化工产品的生产过程,相关研究日益增加。作为联苯型聚酰亚胺的关键原料,联苯四甲酸二酐的制备过程日益受到关注。在各种制备方法中,脱卤偶联法过程反应条件温和,产品收率高,纯度好,相关研究较多。本研究以卤代邻苯二甲酸酐为原料,以钯碳作为催化剂,在盐酸羟胺还原剂参与的条件下,采用脱卤偶联法制备了联苯四甲酸二酐,系统考察了卤代烃类型、催化剂类型、催化剂用量、还原剂用量、反应气氛、反应温度、反应时长、成酐方式等关键影响因素对产物收率的影响,获得了适宜的脱卤偶联制备联苯四甲酸二酐的反应条件。

联萘衍生物的NMR表征Ⅱ.2,2′-(3,4-四酸二酐)二苯甲酰氧基-1,1′联萘

用一维 1HNMR、13CNMR方法研究了2,2′-(3,4 -四酸二酐)二苯甲酰氧基 -1,1′联萘的结构 ,并通过二维1H - 1H同核相关、13C - 1H异核相关及13C - 1H异核远程相关谱进一步地确定其1H谱和13C谱中各谱峰的归属 ,为同类化合物的表征提供了依据。

溴代苝四羧酸二酐的合成及表征

目的合成1,6,7,12-四溴-3,4,9,10-苝四羧酸二酐。方法以3,4,9,10-四酸二酐为原料,经过溴代反应,合成1,6,7,12-四溴-3,4,9,10-苝四羧酸二酐,并利用硅胶柱色谱进行纯化,用TLC薄层色谱检测反应进程及纯化后产物的纯度,利用^1H NMR进行表征检测。结果 1,6,7,12-四溴-3,4,9,10-苝四羧酸二酐的产率为52.2%。^1H-NMR（400MHz,CDCl3）：8.88（s,4H）。结论以3,4,9,10-四酸二酐为原料,合成了1,6,7,12-四溴-3,4,9,10-苝四羧酸二酐,计算了其产率,并用~1HNMR、元素分析进行了结构表征。

异构化对二苯醚二酐／二苯醚二胺聚酰亚胺结晶行为的影响

合成了一系列基于4,4-′ODPA,3,4-′ODPA以及3,3-′ODPA 3种异构二苯醚二酐单体的异构聚酰亚胺,以苯酐(PA)作为封端剂来控制分子量.用DSC和WAXD为主要手段研究了这几种异构聚酰亚胺的结晶行为.研究发现聚酰亚胺4,4-′ODPA/ODA(二苯醚二胺)在分子量较低的情况下能够在热处理,退火或剪切作用下结晶.并且升高热处理温度和延长热处理时间有利于结晶的完善,在玻璃化温度以上施加剪切能够加速聚酰亚胺的结晶.而对于其他的两种异构体3,4-′ODPA/ODA以及3,3-′ODPA/ODA无论是经过热处理还是施加外力剪切都未能使其结晶.

环丁烷四甲酸二酐的合成研究

以顺丁烯二酸酐为原料，碳酸二乙酯为溶剂，在紫外光照射下合成环丁烷四甲酸二酐，考察了顺丁烯二酸酐与碳酸二乙酯的物质的量比、反应时间和反应温度对产品收率、含量的影响。结果表明，当顺丁烯二酸酐与碳酸二乙酯的物质的量比1：8．3、反应时间30-35h、反应温度5℃时，产品环丁烷四甲酸二酐的收率可达75．2％，纯度99．O％。

环丁烷四甲酸二酐的制备研究

以反丁烯二酸二甲酯为原料,去离子水为溶剂,在紫外光照射下,合成环丁烷四羧酸四甲酯,水解后得到环丁烷四羧酸,再经过脱水,得到环丁烷四甲酸二酐。环加成反应、水解反应及脱水反应的最佳反应条件为:反丁烯二酸二甲酯与去离子水的质量比为1∶5,反应时间20 h,反应温度10℃时,环丁烷四羧酸四甲酯的收率可达96.5%;环丁烷四羧酸四甲酯与盐酸溶液的质量比为1∶3,反应时间20 h,反应温度80℃时,环丁烷四羧酸的收率可达80%;环丁烷四羧酸和醋酸酐的质量比为1∶6,反应时间25 h,反应温度140℃时,产品环丁烷四甲酸二酐的收率可达84.0%。

普鲁士蓝和苝四甲酸二酐衍生物膜修饰的过氧化氢生物传感器

以玻碳电极(GCE)为基底,采用恒电位法沉积一层普鲁士蓝(PB),然后将苝四甲酸二酐衍生物(PTC-NH2)自组装到其表面,形成既带氨基功能团,又可有效防止PB渗漏的导电膜。通过静电吸附和共价键合作用固定纳米金和辣根过氧化物酶(HRP)的复合物,从而制得性能优良的过氧化氢(H2O2)生物传感器。采用循环伏安法(CV)和计时电流法,考察了传感器的电化学性能。实验表明,本传感器具有灵敏度高、线性范围宽、检出限低、稳定性好、抗干扰能力强等特点。其线性范围为2.0×10-6～1.4×10-3mol/L;检出限为8.3×10-7mol/L(S/N=3)。

均苯四酸二酐新型催化剂的应用研究

开发了一种新型的ＮＣＡＴ－８型催化剂。该催化剂活性和选择性好，剥离强度高，收率高。其最佳操作条件：反应温度４３０—４５０℃；空速４５００—５５００ｈ￣（－１）；催化剂负荷８０—９０ｇ／Ｌ·ｈ。采用该催化剂将能大幅度增加现行ＰＭＤＡ生产装置的生产能力，降低成本。

基于异构联苯二酐的热塑性聚酰亚胺性能研究

制备了一系列基于异构联苯二酐[2,2’,3,3’-联苯四甲酸二酐(3,3’-BPDA)、2,3’,3,4’-联苯四甲酸二酐(3,4’-BPDA)和3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(4,4’-BPDA)]的聚酰亚胺(PI)均聚物和共聚物,比较研究了这些聚合物的热学和力学性能。结果表明,当二胺结构相同时,基于3,3’-BPDA和3,4’-BPDA的PI均聚物或共聚物较基于4,4’-BPDA的均聚物有更高的玻璃化转变温度(Tg)和更好的热加工性;当二酐结构相同时,基于对苯二胺(PDA)的PI的Tg高于基于4,4’-二氨基二苯醚(ODA)的PI。基于3,4’-BPDA/PDA的PI具有最高的Tg,其值为382℃,由其制备的薄膜的拉伸强度为100 MPa,拉伸弹性模量为1.8 GPa,断裂伸长率为12%。基于4,4’-BPDA/PDA的PI薄膜具有最高的拉伸性能,其拉伸强度为307 MPa,拉伸弹性模量为4.1 GPa,断裂伸长率为23%。基于3,4’-BPDA/ODA和3,3’-BPDA/4,4’-BPDA(1/1)/ODA的PI模塑料均具有高于300℃的Tg和较好的力学性能,其冲击强度分别达到82.3 kJ/m2和94 kJ/m2。

3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐的合成

3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)是重要聚合物-聚酰亚胺的前体.以邻苯二甲酸酐为原料,经溴化、脱卤偶联和脱水三步反应合成了BPDA,总收率39.1%.采用单因素实验对合成反应的关键影响因素进行了考察,得到了实验室制备BPDA较适宜的反应条件.所得中间体及最终产物通过熔点测定、红外光谱等手段进行了表征.

1，2，3，4－丁烷四羧酸二酐的制备

本文从一般原料出发，经过三步合成出１，２，３，４－丁烷四羧酸二酐。它被广泛用作聚酚亚胺材料的单体，国内尚无市售，经元素分析，熔点，ＩＲ，ＮＭＲ表征，表明结果与预期产物相符。合成步骤简单，原料易得。

乙二胺四乙酸二酐对草酸脱羧酶的修饰改性

为提高草酸脱羧酶(Oxdc)在预防治疗泌尿系结石症方面的稳定性和应用性能,采用乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)对Oxdc进行化学修饰,并初步优化了修饰条件:当修饰反应时间为8 h、EDTAD/Oxdc的摩尔比为50:1、反应p H为7.0、反应温度为37℃时,修饰率为71.91%,酶活回收率为75.42%。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS)联用分析证明Oxdc和EDTAD共价结合成功。紫外-可见吸收光谱(UV)和圆二色性光谱(CD)分析结果表明,修饰后Oxdc的空间结构发生了一定程度的改变。同时,部分酶学性质研究表明,经EDTAD修饰后的Oxdc较游离的Oxdc,最适p H向碱性方向偏移了约1.5个单位,耐热性和耐胰蛋白酶酶解的能力均显著增强。此外,修饰后的Oxdc在草酸钙上的吸附量明显提高。结果说明修饰后的Oxdc的稳定性显著增强,应用性能有所改善。

均四甲苯氧化制二酐宏观动力学分析

为了提高均四甲苯氧化制均苯四甲酸二酐的收率,以某二酐生产企业生产的高效钒钛催化剂,在固定床反应器中对均四甲苯气相氧化制均苯四甲酸二酐反应体系的动力学进行了研究。首先提出了可能的反应网络,然后设计相关动力学测试实验,建立均四甲苯氧化反应的幂函数宏观动力学模型。进一步的实验和统计分析表明,模型计算值与实验值吻合较好。宏观动力学方程的建立为后续将其用于相应的固定床反应器模拟提供了基础保证。

双醚二酐型聚醚酰亚胺的透气性能与分子结构之间关系的研究Ⅰ

合成了一系列双醚二酐型聚醚酰亚胺（ＰＥＩ），研究了它们对Ｈ２、ＣＯ２、Ｏ２、Ｎ２和ＣＨ４五种气体的透过性能与分子结构的关系．结果表明，这类聚醚酰亚胺的分子结构对其透气性和透气选择性有很大的影响，聚合物的自由体积和链段活动性是控制透气性和透气选择性的主要因素。三种带有酰亚胺键邻位取代基的聚醚酰亚胺（ＨＱＤＥＡ—ＤＭｏＢＤＡ、ＨＱＤＥＡ—ＤＭＭＤＡ和ＨＱＤＥＡ—ＤＭｏＭＤＡ）具有较大的自由体积和较小的链段活动性、很高的透气性和透气选择性。

联苯型双醚二酐的合成及其表征

以4,4′二羟基联苯(联苯二酚)和N甲基4硝基邻苯二甲酰亚胺为主要原料,在非质子性溶剂中,经缩合得到联苯双醚二酞酰亚胺,再经水解、酸化、脱水等工艺制得联苯型双醚二酐(BPEDA)。通过红外光谱对产品进行了表征,结果符合要求。该单体与4,4′二氨基二苯醚(ODA)在N,N二甲基乙酰胺(DMAc)中缩聚所得聚酰胺酸特性粘度为0.72dL/g。将PI制成薄膜,室温下拉伸强度为98.5MPa,成膜性能良好。

含硅芳香二酐的合成及其聚酰亚胺

从4-溴-1,2-二甲苯出发,经过三步反应合成了双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷单体,总产率为24.7％;由该单体与4,4’-二氨基二苯醚共聚合,经环化脱水反应得含硅聚酰亚胺,并对该共聚物进行了初步表征。