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聚苯并噁唑(PBO)是一类芳香族溶致型液晶高分子,具有优异的性能,是讫今为止强度和模量最高的合成纤维,在很多高精尖领域有着广泛的用途。目前国内的PBO纤维织品主要是依赖从日本东洋纺进口,而东洋纺也在该行业处于垄断地位,因而价格十分昂贵。因而PBO的研究开发工作就具有更加重要的意义。本论文在现有PBO合成技术基础上,对合成聚合物PBO的单体合成方法以及如何制备高分子量的PBO进行了研究。
以间苯二酚为原料,通过两种方法:
1)以间苯二酚为原料,通过酯化反应和Fries重排反应两步反应、肟化反应、Beckmann重排和水解反应三步反应合成4,6—二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR.HCl);
2)采用发烟硫酸磺化、浓硝酸硝化、水解、氯化亚锡(SnCl2)还原得到4,6—二氨基闻苯二酚盐酸盐(DAR.HCl)。研究中分别对各个步骤得到的单体进行了详细的表征,如傅立叶变换红外(FT—IR)、1H核磁共振(1HNMR)、13C核磁共振(13CNMR)、质谱(mass spectrum)、熔点和元素分析等。两种方法得到的DAR.HCl都有很高的纯度,而且产率也都很高。在此基础上,对聚合反应工艺也进行了研究,采用成盐技术。首先得到4,6—二氨基间苯二酚/对苯二甲酸盐,该过程为酸碱中和反应,简单快捷;最后采用TA盐进行聚合。这样可以有效的避免了传统的聚合过程中脱HCl过程,降低了对设备的要求,并且缩短聚合时间。聚合采用了哈克流变仪,不仅有效的控制了反应的温度等条件,而且满足了高剪切的条件。研究过程中逐步优化反应的程序控温过程,另外,采用粘度(inherent viscosity)跟踪对聚合反应过程进行研究,最终合成出了具有较高分子量的聚苯并噁唑。采用热重分析(TGA)的方法对PBO的热性能进行了初步的研究。