主链型偶氮聚酰胺的制备及其性能研究
【摘要】：含偶氮苯光学活性的聚合物是高分子材料研究的一个前沿领域。由于其本身既具有偶氮基团的光学活性，又具有高分子材料优异的力学性能和加工性能。因此，含偶氮苯光学活性的聚合物在光信息存储材料、非线性光学材料、液晶材料、生物分子活性光调控、纳米材料等领域都有着广泛的用途。在本文的研究工作中，优化了偶氮苯-4，4’-二甲酰氯单体的合成和提纯工艺，同时采用红外(FTIR)、核磁(~1HNMR)、元素分析等测试方法对其结构进行了表征。另外本文还采用低温溶液缩聚法合成了四种含偶氮苯-4，4’-二甲酰氯结构的对位聚酰胺，并进行了一系列实验来完善和改进该类聚合物的合成工艺。通过对聚合反应工艺中的单体浓度、各单体比例、酸吸收剂、助溶盐含量、温度、时间等各种影响因素的优化研究，找到了最佳的聚合反应工艺条件，并合成出了具有较高特性粘度的聚合物。通过TGA、DSC、WAXD、偏光显微分析、UV-Vis等分析手段对聚合物的溶解性能、耐热性能、结晶性能、溶致液晶性能和光致变色性能进行了测试。结果表明，聚合物的溶解性能很差，除了能很好的溶解在浓H_2SO_4之外，在强极性有机溶剂里都不能溶解。聚合物具有很高的特性粘度，最高可达4.26dL／g，其玻璃化转变温度在202～228℃之间，5％热损失温度T_(d5％)分别在412～440℃之间，10％热损失温度T_(d10％)在445～465℃之间。聚合物在DMAc溶剂中可产生溶致液晶态。由于聚酰胺类聚合物的分子键具有很强的极性和强分子间氢键作用，分子排列非常规整，这样的结构特点决定了它具有良好的热力学稳定性、优秀的耐化学性能、独特的溶致液晶性和优秀的机械性能，但另一方面这样的结构也造成了它们在常用有机溶剂中有限的溶解性和较高的熔融温度，因而限制了它们的生产和应用。本文中我们通过合成负碳离子，对合成出的偶氮聚酰胺进行离子掺杂，进而对它们的分子结构进行改性，在不破坏光致变色和溶致液晶性的前提下，制备了偶氮聚酰胺电解质。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TQ323.6
【目录】：
· 摘要4-5
· ABSTRACT5-7
· 目录7-10
· 第1章绪论10-20
· 1.1 偶氮化合物的结构及其光致变色反应10-13
· 1.1.1 异构化的本质11-12
· 1.1.2 异构化的性质12-13
· 1.2 光致变色偶氮液晶高分子13-14
· 1.2.1 合成方法13
· 1.2.2 分类13-14
· 1.3 偶氮苯聚合物的光学性能14-17
· 1.3.1 偶氮苯的光诱导双折射和双色现象14-15
· 1.3.2 非线性光学(NLO)性能15-16
· 1.3.3 光诱导表面浮雕光栅16-17
· 1.4 含偶氮类材料的研究进展17-18
· 1.5 本课题的立题目的和意义18-19
· 1.6 课题研究内容19-20
· 第2章偶氮苯-4,4’-二甲酰氯单体的合成与表征20-26
· 2.1 偶氮苯-4,4’-二甲酰氯的合成20-22
· 2.1.1 化学试剂20
· 2.1.2 实验仪器20
· 2.1.3 反应原理20-21
· 2.1.4 合成步骤21
· 2.1.5 仪器型号与测试条件21-22
· 2.2 结果与讨论22-25
· 2.2.1 偶氮苯-4,4’-二甲酰氯合成工艺条件的研究22-24
· 2.2.1.1 反应时间对偶氮酰氯收率的影响22
· 2.2.1.2 反应温度对偶氮酰氯收率的影响22-23
· 2.2.1.3 氯化亚砜用量对酰氯收率的影响23-24
· 2.2.2 偶氮苯-4,4’-二甲酰氯的红外谱图24
· 2.2.3 偶氮苯-4,4’-二甲酰氯的核磁共振图谱24-25
· 2.2.4 偶氮苯-4,4’-二甲酰氯的元素分析25
· 2.3 本章小结25-26
· 第3章主链型偶氮聚酰胺的合成、结构与性能研究26-53
· 3.1 引言26
· 3.2 实验部分26-28
· 3.2.1 化学试剂26-27
· 3.2.2 偶氮聚酰胺的合成27
· 3.2.3 结构与性能表征27-28
· 3.3 结果与讨论28-52
· 3.3.1 反应机理28-29
· 3.3.2 聚合物合成工艺29-36
· 3.3.2.1 单体偶氮苯-4,4’-二甲酰氯与二胺摩尔比对缩聚反应的影响29-30
· 3.3.2.2 温度对缩聚反应的影响30-31
· 3.3.2.3 反应时间对缩聚反应的影响31-32
· 3.3.2.4 催化剂氯化锂用量和单体浓度对缩聚反应的影响32-34
· 3.3.2.5 吡啶用量对缩聚反应的影响34-36
· 3.3.3 四种偶氮聚酰胺的分子结构36-39
· 3.3.3.1 四种偶氮聚酰胺的IR表征36-38
· 3.3.3.2 四种偶氮聚酰胺的元素分析38-39
· 3.3.4 四种偶氮聚酰胺的结晶结构39-43
· 3.3.4.1 XRD分析39-40
· 3.3.4.2 偏光显微镜观察40-41
· 3.3.4.3 透射电镜分析41-43
· 3.3.5 偶氮聚酰胺的液晶结构43-46
· 3.3.6 四种偶氮聚酰胺的性能46-52
· 3.3.6.1 四种偶氮聚酰胺的溶解性46-47
· 3.3.6.2 四种偶氮聚酰胺的特性粘度47
· 3.3.6.3 四种偶氮聚酰胺的热稳定性分析47-48
· 3.3.6.4 四种偶氮聚酰胺的光致变色性能48-52
· 3.4 本章小结52-53
· 第4章主链型偶氮聚酰胺的改性53-60
· 4.1 引言53
· 4.2 实验部分53-54
· 4.2.1 化学试剂53
· 4.2.2 偶氮聚酰胺电解质的合成53-54
· 4.2.3 结构与性能表征54
· 4.3 结果与讨论54-59
· 4.3.1 反应机理54-55
· 4.3.2 聚电解质合成工艺55-56
· 4.3.2.1 NaH浓度对Azo-PA1阴离子电导率的影响55
· 4.3.2.2 温度对Azo-PA1阴离子电导率的影响55-56
· 4.3.3 偶氮聚酰胺阴离子的性能56-59
· 4.3.3.1 偶氮聚酰胺阴离子的光学性能56-57
· 4.3.3.2 偶氮聚酰胺阴离子的液晶结构57-58
· 4.3.3.3 偶氮聚酰胺阴离子的电性能58
· 4.3.3.4 偶氮聚酰胺阴离子的光电性能58-59
· 4.4 本章小结59-60
· 第5章结论60-61
· 参考文献61-65
· 攻读硕士学位期间发表论文65-66
· 致谢66
