芳杂环聚合物第次课精选文档.ppt
芳杂环聚合物第次课本讲稿第一页，共六十四页什么是耐热芳杂环聚合物芳杂环高分子是指大分子的主链是由苯环、萘环等芳环和/或杂环及一些连接基团，如O、S、CO、SO2、CH2、C(CH3)2、C(CF3)2、COO、CONH等或仅仅以单键连接方式组成的高分子化合物。许多芳杂环聚合物是功能高分子材料，耐热性不是其主要指标本讲稿第二页，共六十四页芳杂环聚合物是由美国和前苏联在1950年代中期发展起来的一类耐热高分子材料当时超音速航空和航天器需要高强、耐热、轻质的材料芳杂环聚合物发展的推动力本讲稿第三页，共六十四页飞行器速度和表面温度的关系飞行器速度和表面温度的关系本讲稿第四页，共六十四页本讲稿第五页，共六十四页本讲稿第六页，共六十四页芳杂环聚合物发展的推动力高分子科学发展的自然趋势本讲稿第七页，共六十四页本讲稿第八页，共六十四页表15聚合物的玻璃化温度和熔点聚合物的玻璃化温度和熔点聚合物Tg，Tm，尼龙645聚苯硫醚85285聚苯乙烯100聚四氟乙烯120聚醚醚酮143340聚碳酸酯150聚苯醚190聚芳砜220聚酰亚胺可以高至500多数为非晶态，Aurum为385本讲稿第九页，共六十四页本讲稿第十页，共六十四页主要芳杂环高分子及其开发状况聚合物结构研究开发年代产业化情况芳环高分子聚苯1945未产业化1990扩试过聚苯醚1970年产数十万吨本讲稿第十一页，共六十四页聚苯硫醚1948，1972年产数万吨聚砜1970年产数万吨聚醚砜1970数千吨聚醚酮1980千吨级聚酯1970千吨级本讲稿第十二页，共六十四页液晶聚酯1980千吨级聚芳香酰胺1970数千吨杂环高分子聚苯并咪唑1960小批量聚苯并噁唑1960百吨级本讲稿第十三页，共六十四页聚苯并噻唑1960未产业化聚噁二唑1960未产业化聚喹噁啉1960未产业化聚喹啉1960未产业化聚酰亚胺1960数万吨本讲稿第十四页，共六十四页芳杂环聚合物已经成为不可替代的材料是最主要的H级乃至C级的绝缘材料特种工程塑料不仅是“金属的代用品”而实际上是一类崭新的材料作为先进复合材料的基体树脂，是环氧树脂后的唯一可用的材料作为功能高分子材料的潜力无限：导电、分离膜、场致发光材料、光刻胶、液晶取向剂等本讲稿第十五页，共六十四页化学热稳定性和物理耐热性化学热稳定性是指聚合物的分解温度，通常用热失重曲线的开始分解温度(Td)，失重5(T 5%)或失重10(T 10%)及在高温（8001000）剩炭率来表示。物理耐热性是指聚合物的最高使用温度，用玻璃化温度(Tg)或软化温度(Ts)来表示。本讲稿第十六页，共六十四页一些芳杂环化合物的分解温度化合物名称 结构 分解温度 萘 570 硫芴 545 联苯 543 二苯醚 538本讲稿第十七页，共六十四页 2,2-联萘 518二苯并呋喃 518 芴 518 喹啉 5105352苯基萘 507 三苯胺 502本讲稿第十八页，共六十四页 对四联苯 482504 2,2-联吡啶 482 四苯基硅烷 4826苯基喹啉477485 2,2-联噻吩474本讲稿第十九页，共六十四页二苯基二苯氧基硅烷 470490 三苯基对称三嗪 467 8苯基喹啉 466 本讲稿第二十页，共六十四页均苯四酰苯二亚胺 456间五苯四醚 455二苯甲烷 454二茂铁 454三苯基氧膦 454本讲稿第二十一页，共六十四页吩嗪452-4651,1-联萘 452异喹啉438463 2,2-二苯基苯并二咪唑 4321,2-苯基四氟乙烷427-440 本讲稿第二十二页，共六十四页二苯乙炔 4211,2-二苯乙烯 4181,3-苯基二酞酰亚胺 3901,2-二苯乙烷 382对三苯二硫醚对三苯二硫醚 365本讲稿第二十三页，共六十四页对苯二酰苯胺 354对苯二酸二苯酯 353二苯甲酸对苯二酚酯 322二苯基二氟代甲烷 318三苯基硼烷 316-366本讲稿第二十四页，共六十四页2,5-二苯基-1,3,4-恶二唑 3042,5-二苯基-1,3,4-噻二唑 3012,5-二苯基-1,3,4-三唑 279 对三苯二胺 265二碳酸三苯酯 410409211015 46248044644631484.5536536442464417414445625 411450521 690 450齐聚苯醚的性能本讲稿第二十八页，共六十四页聚酰胺熔点软化点分解温度60052039050053.2 47029041048042.4 470 30039047031.4 430 270300390 33.8分解活化能千卡/摩尔芳香聚酰胺的耐热性本讲稿第二十九页，共六十四页聚芳酯的软化点聚芳酯软化点，500300280240本讲稿第三十页，共六十四页耐热高分子的结构设计规律1.在芳杂环链中尽量采用最强的化学键；2.采用的结构在使用条件下不会发生重排；3.最大限度地采用共振结构；4.所有的环状结构应当具有正常的键角；5.尽可能地采用重键。本讲稿第三十一页，共六十四页补充规律1.在苯环的对位连接和邻位连接要比在间位连接有更高的Tg，但这些异构体之间的热稳定性并没有太大的差别；2.具有对称结构的链单元的聚合物具有较高的韧性，例如苯环以间位和邻位连接比对位连接的高分子的韧性低，有大的或不对称的侧基的高分子材料其韧性也较低；3.用醚链、硫醚链作为连接基团比用酰胺、酯、酮、砜、单键、双键及三键作为连接基团有较低的Tg，但仍能保持较高的热稳定性；4.在大分子链中引入侧基或圈结构（Cardo，即环上的一个原子，通常是碳原子，同时又是构成主链的原子）能增加其溶解性，但通常不会降低其热稳定性。5.氟的引入也能提高聚合物的溶解性，但不影响Tg。本讲稿第三十二页，共六十四页芳杂环聚合物的耐热限度TGA的最高分解温度为600左右，但实际上在400就开始变化，如脱氢，产生游离基而交联。线性聚合物不一定是热塑性的。可注射成型的聚合物的最高Tg应在250左右。加工温度也难以超过400要提高使用温度还是要使高分子交联。本讲稿第三十三页，共六十四页对于使芳杂环聚合物交联的活性基团的要求1.交联后形成的结构应有足够的热稳定性，最好能形成芳杂环结构；2.交联反应中不能放出低分子产物；3.在室温下有足够的稳定性，在适当温度下可以发生高效率的交联反应；4.容易合成并容易被引入到低聚物结构中。本讲稿第三十四页，共六十四页用于热固性芳杂环聚合物的活性基团活性基团名称结构马来酰亚胺降冰片烯酰亚胺苯并环丁烯本讲稿第三十五页，共六十四页氰基异氰酸酯氰酸酯乙炔基苯炔基本讲稿第三十六页，共六十四页双苯撑Biphenylene 苯基三氮烯2,2-对环芳烃本讲稿第三十七页，共六十四页本讲稿第三十八页，共六十四页本讲稿第三十九页，共六十四页本讲稿第四十页，共六十四页本讲稿第四十一页，共六十四页能够发生三聚成环的基团和可能形成的环的结构活性基团所形成的环炔苯腈对称三嗪氰酸酯三聚异氰酸酯本讲稿第四十二页，共六十四页氰酸酯三聚氰酸酯氰胺三聚异氰酸酯本讲稿第四十三页，共六十四页聚苯的合成本讲稿第四十四页，共六十四页聚苯的合成本讲稿第四十五页，共六十四页聚苯硫醚的合成本讲稿第四十六页，共六十四页亲核取代反应亲电取代反应聚砜的合成本讲稿第四十七页，共六十四页亲电取代合成聚芳砜 时的副反应本讲稿第四十八页，共六十四页聚芳砜 的合成本讲稿第四十九页，共六十四页聚醚砜PES-C 的合成本讲稿第五十页，共六十四页聚醚醚酮PEEK的合成本讲稿第五十一页，共六十四页聚醚酮PEKC的合成本讲稿第五十二页，共六十四页液晶聚合物LCP聚芳酯的合成本讲稿第五十三页，共六十四页聚芳香酰胺的合成本讲稿第五十四页，共六十四页Nomex纤维KevlarKevlar纤维本讲稿第五十五页，共六十四页KevlarKevlar的牌号和特点的牌号和特点Kevlar纤维牌号特点Kevlar-29高强，高模Kevlar-49高强，很高模Kevlar-119高强，中模Kevlar-129很高强，高模Kevlar-KM2很高强，高模Kevlar-68高强，高模Kevlar-149高强，很高模，很低伸长率本讲稿第五十六页，共六十四页聚苯并咪唑的合成本讲稿第五十七页，共六十四页聚苯并噁唑的合成本讲稿第五十八页，共六十四页聚苯并噻唑的合成本讲稿第五十九页，共六十四页聚喹噁啉的合成本讲稿第六十页，共六十四页聚喹啉的合成本讲稿第六十一页，共六十四页无氢聚合物本讲稿第六十二页，共六十四页梯形聚合物本讲稿第六十三页，共六十四页本讲稿第六十四页，共六十四页
