几种路易斯碱/N-对正丁基苯基丙炔酰胺催化丙烯腈聚合的研究

Polymerization of Acrylonitrile Catalyzed by Several Kinds of Lewis Base/N-(4-butylphenyl)-propynamide

作者: 专业:材料科学与工程 导师:鲁建民 年度:2013 学位:硕士  院校: 郑州大学

Keywords

        聚丙烯腈(PAN)是制备高性能碳纤维的重要前驱体,共聚改性有助于改善预氧化过程。本文采用路易斯碱/N-对正丁基苯基丙炔酰胺(NBPPA)体系对丙烯腈(AN)的共聚合进行研究。研究了三苯基磷(Ph3P)/NBPPA体系和4-N,N-二甲胺吡啶(DMAP)/NBPPA体系催化丙烯腈聚合的特点,探讨了反应投料比、温度、单体体积浓度以及溶剂种类等实验条件对实验结果的影响规律,采用核磁共振谱图、红外光谱、基质辅助时间飞行质谱、凝胶渗透色谱、示差扫描量热法、X射线衍射仪和X扫描电镜等手段对反应及产物结构进行了分析表征。研究结果表明,DMAP等可以直接引发丙烯腈聚合,而三苯基磷等在缺电子炔作用下可以引发丙烯腈聚合,聚合中存在支化反应。在二甲基亚砜中Ph3P可催化AN/NBPPA共聚合,单体转化率和聚合物数均分子量随时间的增长而增长,表现出一定的活性聚合特征。共聚物的数均分子量为20000~80000g·mol-1,分子量分布为1.1~1.6,NBPPA与AN共聚的物质的量比为1/9~1/150。反应物配比、温度、单体浓度、溶剂等对聚合反应及产物结构均有不同程度的影响。研究表明该反应是一种两性离子引发的连锁聚合机理与逐步聚合机理交叉进行的新的聚合方式。DMAP的碱性较强可在缺电子炔不存在的情况下直接引发丙烯腈聚合,DMAP也可催化AN/NBPPA共聚合,单体转化率为30-70%,聚合物数均分子量为20000g·mol-1左右。在100-10000V电场作用下Ph3P/NBPPA/AN和DMAP/AN体系的聚合速率加快,聚合同时伴随有环化和支化等副反应发生。
    
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