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四溴双酚A聚碳酸酯(TBPC)是新型聚碳酸酯(PC)之一,具有较高的玻璃化温度,熔融温度,拉伸强度和优良的耐燃性。高分子量TBPC除可直接作为阻燃材料使用外,还可制成对某些气体具有较高选择性和渗透性的薄膜,在高分子膜分离技术中有着重要的应用;低分子量TBPC是一种阻燃性能较高的阻燃剂,尤其在普通聚碳酸酯阻燃方面有着重要的应用。
本文以三光气和四溴双酚A为原料合成了TBPC。用红外光谱、氢核磁共振谱、凝胶渗透色谱(GPC)表征了产物结构,粘度法测定特性粘数,凝胶渗透色谱测定产物分子量及其分布。研究了反应条件对实验结果的影响。
实验研究及结论:
(1)通过溶液缩聚方法合成TBPC。结果表明,用N,N-二甲基乙基胺(DMEA)作催化剂,TBPC分子量和产率比用三乙胺作催化剂更高。溶液缩聚中沉淀的产生不利于TBPC分子量和产率的提高。
(2)界面缩聚合成高分子量TBPC。界面缩聚条件下,分子量和产率分别对应于-最佳反应温度;三光气相对四溴双酚A过量14%时产物分子量最高;催化剂用量为四溴双酚A摩尔量的1.5%时分子量和产率最高。GPC结果表明,TBPC分子量达26万。
(3)界面缩聚合成产率较高的TBPC环状齐聚物。改变投料比对提高齐聚物产率并不有效,而减少催化剂用量、提高反应温度及缩短反应时间对提高齐聚物产率较为显著。产物最高产率达77.6%。
(4)用正交试验考查了反应条件对TBPC分子量和产率的影响程度。结果表明,各因素对分子量的影响顺序从大到小依次为反应温度、催化剂用量和三光气用量,而对产率的影响程度则恰恰与之相反。
(5)分别合成了四溴双酚A/对苯二酚/三光气、四溴双酚A/邻苯二酚/三光气的碳酸酯共聚物。
(6)对合成的TBPC进行性能测试。结果表明,TBPC齐聚物是双酚A型聚碳酸酯的良好阻燃剂,且对聚碳酸酯的透光性能影响小。通过热失重测试得出,高分子量TBPC比低分子量TBPC具有更好的热稳定性。四溴双酚A与邻苯二酚的共聚物由于分子柔顺性较好,因而热稳定性较差。